Пути улучшения системы управления технологичностью в организации

66

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретическая оценка современных моделей управления технологичностью радиоэлектронной аппаратуры

1.1 Анализ методов оценки и обеспечения технологичности конструкций РЭА

1.2 Исследования процессов проектирования, освоения и производства изделий РЭА с системных позиций обеспечения их технологичности

1.3 Постановка задач дипломного проекта

Глава 2. Оценка основной документации

2.1 Оценка нормативно-технической документации и действующей методологической базы предприятий отрасли по обеспечению технологичности изделий РЭА

Особенности конструкции, технологии и проблемы проектирования и освоения современной РЭА

Разработка модели формирования технологичности на различных этапах создания РЭА

Глава 3. Процесс создания системы оценка технологичности

3.1 Разработка математических основ методики количественных оценок технологичности конструкции изделий

Разработка информационного обеспечения системы показателей технологичности конструкции изделий и их составных частей

Разработка программного комплекса автоматизированной системы количественных оценок технологичности конструкции РЭА

Глава 4. Проверка работы созданной системы

4.1 Экспериментальная количественная оценка технологичности изделия РЭА

4.2 Обоснование экономической эффективности внедрения автоматизированной системы количественной оценки технологичности изделий

Методика расчета экономической эффективности разработки

Расчет экономической эффективности проекта

Глава 5. Обеспечение безопасности на предприятии

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Научно-технический прогресс на современном этапе в области эффективной организации управленческого труда в организации при разработке и производстве электронных средств, в том числе изделий радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), находит свое выражение в непрерывном их совершенствовании по техническим параметрам, расширению диапазона функциональных возможностей, а, следовательно, в их усложнении. В этих условиях немаловажной остается задача обеспечения минимальных производственных затрат при высоком качестве и надежности изделий РЭА в условиях жесточайшей конкуренции с зарубежными фирмами, все большей насыщенности рынка, при низкой покупательной способности населения. Эффективность организации управленческого труда в организации производства и рентабельность изделий может быть обеспечена за счет новой, основополагающей технической идеи конструкции, высокого качества самих процессов производства, повышения уровня конструкторско-технологической проработки изделий, повышения конкурентоспособности конструкции. Прогрессивная техническая идея нового изделия, его конструкция, свободная от принципиальных недостатков, являются основой разработки, требующей тщательной отработки конструкции и ее составных частей на технологичность, т.е. возможность изготовления изделий наиболее производительными и экономичными способами на основе высокого качества без нарушения его функциональной надежности в конкретных условиях производства.

Как известно, технологичность конструкции (ТК) представляет собой совокупность свойств изделия, определяющих его приспособленность к достижению оптимальных затрат при эффективной организации управленческого труда в организации при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.[1]

Это определение содержит важное требование к объекту производства - соответствие конструкции реальным производственно-технологическим условиям организации управленческого труда в организации (материально-техническая база, тип производства, квалификация кадров, степень преемственности конструкций, типизация технологии и т.д.) и учет перспективы развития предприятия.

Слово "приспособленность" в определении технологичности конструкции означает степень пригодности изделия для производства в заданных условиях. В соответствии с этим определением нельзя категорично утверждать, что изделие технологично, либо нетехнологично, исключая применение сравнительных оценок технологичности. Это формально привело бы к отрицанию необходимости дальнейшего совершенствования конструкций, признанных технологичными, так как уже достигнуты минимальные затраты ресурсов для конкретных производственных условий. Однако производственные условия и отработка изделий на технологичность конструкций являются динамичными, т.е. непрерывно развивающимися во времени, категориями. Вследствие этого технологичность конструкции РЭА может проявляться на стадиях освоения и даже серийного производства.

Кроме того, очевидно, что проектирование конструкций новых изделий является интеллектуальным творческим процессом, вбирающим в себя как объективные технические предпосылки, так и субъективные личные качества конструкторов и технологов. Да и сама технологичность как показатель качества изделий синтезирует в себе множество разнообразных, подчас трудноформализуемых факторов конструкторского, технологического, организационно-экономического характера. Поэтому, на наш взгляд, для комплексной оценки технологичности конструкций изделий РЭА правомерно применение таких сравнительных степеней, как "технологичнее", "весьма технологична", "более технологична".

Технологичность РЭА нужно рассматривать с двух позиций:

* технологичности конструкции законченного изделия, определяемой функциональной оправданностью и рациональностью принятых конструктивных решений, достигнутой степенью минимизации затрат труда и материалов;

* технологичности отдельных составных частей (сборочных единиц, функциональных блоков и т.д.).

Опыт отечественных предприятий показывает, что отработка ТК изделий в виде комплекса мер, направленных на повышение ее уровня должна вестись главным образом по соответствующим Единой системе технологической подготовки производства (ЕСТПП) методикам, в согласовании с условиям каждого конкретного предприятия [2, 3]. Но по мере становления и развития рыночных отношений в стране усиливается необходимость в дальнейших специальных исследованиях, направленных на отработку ТК изделий с безусловным обеспечением оптимизации процессов проектирования и освоения новых изделий.

Целью дипломной работы является исследование проблем, возникающих в сложной производственной среде при эффективной организации управленческого труда в организации, отработке изделий радиоэлектроники на технологичность. Задачами дипломной работы являются:

разработка прикладных основ системы количественных автоматизированных оценок технологичности;

исследование вопросов автоматизации сложных расчетов частных количественных показателей и сведения их к комплексному показателю технологичности конструкции для радиоэлектронных изделий;

разработка вопросов, позволяющих получить определенный экономический эффект в реальном производстве РЭА.

Глава 1. Теоретическая оценка современных моделей управления технологичностью радиоэлектронной аппаратуры

1.1 Анализ методов оценки и обеспечения эффективной организации управленческого труда в организации и технологичности конструкций РЭА

Многие годы проблемы обеспечения эффективной организации управленческого труда в организации и технологичности решались в рамках ЕСТГШ, разработанной в виде комплекса стандартов, регламентирующих единый для всех предприятий и организаций комплексный подход к решению вопросов технологический подготовки производства [2, 4]. В этой системе четко устанавливались основные этапы и задачи отработки конструкций на технологичность, последовательность их решения, а также предлагалась система количественных показателей и общие правила их выбора на различных стадиях разработки конструкций.

На отраслевом уровне разработанные стандарты и рекомендации также устанавливали лишь единые уровни общих задач обеспечения ТК изделий с учетом некоторых особенностей продукции той или иной отрасли.

Хотя эти нормативные материалы и сыграли большую роль в разработке и внедрении методик по обеспечению ТК изделий в производство, сегодня центр тяжести решения этой проблемы переносится на конкретные предприятия и фирмы. Они должны работать с учетом имеющихся ресурсов, возможностей и организационно-технологических особенностей своего предприятия, по заранее разработанному плану сокращения общих затрат, в котором достойное место должен занять раздел "Сокращение издержек за счет повышения технологичности конструкции изделий". Административно-директивные методы организации и управления работами по обеспечению ТК радиоэлектронных изделий должны быть заменены на экономические, обеспечивающие предприятиям-изготовителям получение прибыли. Здесь речь идет о разработке адаптированных к предприятию методик и инструкций по организации процессов обеспечения, оценки технологичности, расчета экономического эффекта от этих работ, т.е. своего рода стандартов предприятия. В дипломном проекте как раз должны быть предложены такие методические рекомендации прикладного характера, позволяющие повысить эффективность организации управленческого труда в организации и улучшить отработку изделий РЭА на технологичность, достоверно оценить частные и комплексные свойства технологичности конструкций.

В последнее время были созданы и получили распространение количественные методы отработки ТК, основанные на использовании различных методик расчета количественных показателей технологичности. С помощью предлагаемых методик оценивают отдельные количественные характеристики технологичности той или иной конструкции радиоэлектронных изделий и обосновывают необходимость в удовлетворении конкретных требований с одной стороны к ТК при ее разработке и производстве, или к производственно-технологическим условиям изготовления ее с другой. Однако основными недостатками этих работ, по нашему мнению, является некоторая схематичность и обособленность показателей технологичности, отсутствие взаимосвязанности между их структурным набором и стадией расчета, а также отсутствие конкретных рекомендаций по выбору оптимальных значений показателей для различных групп приборов и производственно-технологических условий их выпуска в заданном объеме. Все это затрудняет использование информации, полученной при расчете показателей для эффективного и качественного управления процессом отработки ТК изделий РЭА на различных этапах их создания.

В нашей стране работами в направлении обеспечения эффективной организации управленческого труда в организации и технологичности изделий занимались и продолжают заниматься исследователи и организации, ведущую роль среди которых всегда играл Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении.

Этой организацией разработан и внедрен комплекс стандартов ЕСТПП в качестве нормативно-технической базы, дальнейшее развитие которой не только значительно повысит уровень технологичности создаваемых изделий и технологической готовности их производства, но и, несомненно, будет способствовать успешному решению задач перспективного развития конструкций изделий и технологии их изготовления. В соответствии с ЕСТПП организация отработки конструкций на технологичность предусматривает решении следующих основных задач:

* обеспечить обязательность отработки на технологичность конструкции изделия на всех стадиях его разработки, производства и эксплуатации;

* определить показатели, которые могут быть использованы для оценки ТК;

определить методы расчета показателей ТК;

определить методы обеспечения ТК различных видов изделий на всех стадиях их разработки;

разработать методические пособия и руководящие методические документы для конструкторов и технологов по вопросам ТК, как общего характера, так и применительно к различным видам, способам отработки, стадиям разработки конструкции.

Следует отметить, что ЕСТПП позволяет успешно решать эти задачи. В этой системе четко устанавливаются основные задачи обработки конструкции на технологичность, последовательность их решения, а также предлагается система количественных показателей, и рекомендуются общие правила их выбора на различных стадиях разработки конструкций. Общие правила и порядок обеспечения технологичности конструкции сборочных единиц и деталей устанавливаются соответствующими стандартами.

Кроме этого ЕСТПП в определенной мере предусмотрено обеспечение ТК путем внесения соответствующих изменений в конструкторскую документацию (КД) изделий, в процессе производства, эксплуатации и ремонта. При этом стандартами ЕСТПП впервые устанавливается система оценки уровня ТК посредством сопоставления достигнутых показателей с базовыми показателями технологичности, устанавливаемыми в техническом задании (ТЗ) на проектирование. Такой подход к оценке соответствия уровня конструктивных решений разрабатываемого изделия и уже освоенного, и являющегося оптимальным для заданных условий производства, позволяет наметить конкретные практические пути для эффективной отработки изделий на технологичность.

Для этих целей стандарты ЕСТПП предлагают использование показателей, главным образом, для количественной оценки технологичности конструкции с приведением ориентировочных значений уровней показателей технологичности, соответствующим условиям внедрения. Технологичность конструкции, как технический уровень и качество изделий, закладывается при разработке, обеспечивается при производстве и поддерживается при эксплуатации, а потому зависит от большого числа факторов. В связи с этим в целях оптимального, упорядоченного учета всех систематизированных ЕСТПП требований к конструкции изделий на перечисленных этапах, еще Госстандартом СССР была разработана «Методика отработки конструкции на технологичность и оценки уровня технологичности изделий машиностроения и приборостроения», в которой изложены задачи отработки и изделий на технологичность, условия их решения на различных стадиях проектирования, методические основы количественной оценки ТК, а также дана классификация показателей технологичности и методика их расчета[2]. Ценность перечисленных возможностей методики состоит в том, что они позволяют использовать ее в качестве нормативного пособия для практического применения при отработке технологичности конкретной конструкции, а также для разработки на ее базе отраслевых материалов того же назначения. Таким образом, ЕСТПП регламентирует определенный уровень всех видов работ, проводимых в настоящее время в промышленности по подготовке производства и, в частности, по отработке технологичности изделий. Вопросам обеспечения ТК изделий различных отраслей за рубежом, судя по периодической публикации материалов в журналах "Gepguyrtastechologia" (Венгрия), "Desinengineering" (Великобритания), "Maschinen-Bautechik", (ФРГ), "Machinery and production engineering", (США), "Jornal of the Society of Instrument and Control Engineerins" (Япония), также уделяется большое внимание. Интересные материалы были опубликованы исследователями Бесслером Р. и Шмаусом Т., которые считают, что «... изделия должны быть технологичными не только на этапах сборки, но и производства деталей...», хотя и отводят сборке определяющую роль в комплексной оценке ТК изделий. В результате проведенных нами исследований было установлено, что существующие методы отработки изделий на технологичность могут быть разделены на:

* метод разработки общих конструкторско-технологических рекомендаций требований по обеспечению технологичности,

* метод качественной оценки технологичности на основе комплексного анализа отдельных деталей, сборочных единиц и всей конструкции в целом,

* метод количественной оценки технологичности с использованием расчетов частных и комплексных показателей технологичности и их сравнение с базовыми значениями,

* комплексный метод оценки ТК с использованием качественных и количественных показателей.



Рис. 1.1. Классификация методов оценки технологичности РЭА.

Классификация перечисленных методов представлена на рис. 1.1. Следует отметить, что из перечисленных методов метод разработки общих рекомендаций наиболее исследованный способ воздействия на процесс отработки ТК. Результаты использования этого метода оцениваются, как правило, по эффективности выполнения конкретных рекомендаций.

Метод качественной оценки технологичности конструкции или метод субъективной оценки отличается тем, что уровень технологичности деталей и сборочных единиц, а также всей конструкции оценивается группой специалистов на основе комплексного анализа конструктивных решений и возможностей ее изготовления[5].

Этот метод, как и метод общих рекомендаций, дает возможность конструктору учитывать при конструировании определенные требования к обработке деталей и сборке изделий. Отметим, что он применялся длительное время из-за отсутствия обоснованной методики количественной оценки технологичности. Тем не менее, даже при наличии методических материалов по количественной оценке технологичности, метод качественных оценок, несмотря на их определенную субъективность до сих пор широко используется, поскольку не требует значительных затрат.

Метод количественной оценки ТК, базирующийся в основном на двух группах показателей, связанных с технологической рациональностью конструктивных решений и преемственностью конструкции, в настоящее время наиболее перспективный, более полно отражающий согласованность конструкции изделия с технологическими условиями ее изготовления.

К недостаткам этого метода можно отнести то, что, отражая количественную сторону оценки технологичности (а именно то, что, поддается прямому измерению - расчет числа унифицированных составных частей изделия, количества видов материала и т.п.), он не всегда учитывает влияние полученных показателей на трудоемкость и себестоимость изготовления изделий, что приводит к неточностям в расчетах.

Это происходит потому, что, например, иногда унифицированные детали и сборочные единицы изделия могут оказаться менее технологичными по трудоемкости, чем оригинальные, несмотря на относительно высокое значение коэффициента унификации.

Наибольший интерес, на наш взгляд, представляет комплексный метод оценки ТК, предполагающий использование во взаимной связи методов качественных и количественных оценок технологичности. Госстандартом Российской Федерации в этом направлении проведены определенные работы, отраженные в литературе и методических документах. Приводятся в основном сведения об использовании количественных показателей ТК изделий, и в то же время практически не разрабатывается конкретная теоретическая база и методики оценки качественных характеристик технологичности, связанных с выбором материалов, формы деталей, способов изготовления компоновочных решений и другими показателями. Недостаточно внимания уделяется также их формализации и связи с системой отработки ТК. Так, например, стандарт рекомендует использовать два вида оценок технологичности, качественную и количественную, причем качественная оценка предшествует количественной и характеризует технологичность конструкции «...обобщено на основании опыта исполнителя». Для качественной оценки рекомендуется использовать критерии типа «хорошо - плохо», «допустимо - недопустимо». Очевидно, что субъективность и неопределенность такой оценки вне связи с конкретными условиями производства может привести к ошибкам и последующим значительным издержкам в процессе отработки конструкции на технологичность.

Таким образом, комплексный метод оценки технологичности изделий еще слабо исследован. В то же время построенный на углубленном и всестороннем теоретическом и экспериментальном анализе с использованием более совершенных и оптимально выбранных показателей он представляется нам как наиболее целесообразный и эффективный при отработке технологичности. Однако в этой области не решены еще многие проблемы как методологического, так и организационного плана. Можно сказать, что серьезная работа в этом направлении находится еще на стадии развития и далека от окончательного завершения. Наглядный пример этому - результаты Всероссийских и Республиканских научно-технических конференций. На этих конференциях детально обсуждались многие, еще нерешенные проблемы отработки ТК изделий. Среди них заслуживают особого внимания такие проблемы, как создание на базе ЕСТПП отраслевых методик, прогнозирование уровня технологичности изделий на ранних стадиях проектирования, методология выбора базовых показателей технологичности, организация комплексной системы управления технологичностью конструкции. Если обобщить рекомендации, опубликованные в печати по определению резервов повышения ТК изделий, то они оказываются связанными с:

* внедрением расчетных методов определения технологичности конструкции, начиная с ранних этапов разработки изделий;

внедрением и использованием комплексных оценок, в особенности для начальных этапов проектирования;

развитием технологического мышления специалистов, занимающихся разработкой изделий;

созданием методологии поиска оптимального решения с использованием вычислительной техники;

рассмотрением проблемы технологичности как системы;

* рассмотрением проблемы технологичности в пространстве и во времени;

* обучением и повышением квалификации в области технологичности.

Таким образом, в этих рекомендациях многих исследователей прямо указывается на необходимость разработки и развития системного подхода к решению проблемы обеспечения высокой эффективности организации управленческого труда в организации и ТК изделий. Большой объем и многообразие решаемых задач по обеспечению высококачественной отработки конструкции изделий на технологичность, а также потребность в оперативной обработке и анализе больших объемов информации предопределяет необходимость применения средств вычислительной техники, которая, к сожалению, до сих пор недостаточно эффективно использовалась для решения задач такого плана. В дальнейшем в дипломном проекте будут предложены и автоматизированные методы количественной оценки эффективной организации управленческого труда в организации и технологичности конструкции РЭА.

1.2 Исследования процессов эффективной организации управленческого труда в организации, проектирования и производства изделий РЭА с системных позиций обеспечения их технологичности

Системность в подходе к проблемам эффективной организации управленческого труда в организации и обеспечения ТК, встраивание системы по отработке новых изделий в единый бизнес-план предприятия, его экономические структуры и службы, увязка с их задачами и целями становится насущной задачей в нынешних условиях. Локальная цель обеспечения технологичности, заключающаяся в придании конструкции такого комплекса свойств, при котором достигаются оптимальные значения затрат всех видов при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ, должна быть подчинена не только оперативной текущей цели системы (предприятия) - получение максимальной прибыли, но и на глобальные стратегические цели: выживание предприятия, ее экологический нейтралитет, сохранение рабочих мест, т.е. на социальные факторы.

Одной из особенностей современного научно-технического прогресса является непрерывное усложнение объектов производства, и соответственно, производственных систем. Активизируя развитие науки путем постановки все новых и новых научно-технических проблем, производство одновременно использует ее достижения в области технической подготовки производственных процессов, их организации и управления.

Укрепление этих связей и расширение сферы взаимного влияния науки и производства в рамках предприятий и отраслей народного хозяйства сделало особенно актуальным развитие и внедрение системных методов их анализа, базирующихся на таких науках как общая теория систем, кибернетика, теория информации и т.д.

Общая теория систем, системно-структурный анализ, анализ сложных систем получили бурное развитие в последние десятилетия и постепенно занимают важнейшее место в разработке методологии исследования и управления сложными производственными системами.

Базируясь на применение абстрактных понятий системы, элемента, связи, процесса, и т.д., системные методы позволяют перейти от эмпирического поиска приемлемых решений в производственных системах к научно-обоснованному нахождению оптимальных решений, основанных на использовании фундаментальных законов их функционирования. Промышленное производство является сложной динамической системой, которая функционирует в условиях непрерывного изменения образующих ее компонентов под воздействием постоянно меняющихся условий внешней среды.

Использование системных методов предопределяет рассмотрение объекта с позиций его целостности и сложности, динамики структуры и свойств в процессе ее диалектического развития. Основополагающим понятием общей теории систем является понятие системы, рассматриваемой как «множество элементов, находящихся в отношениях и связях между собой, которое образую целостность, единство».

В самом общем случае для системы характерны [6, 7]:

* организованность, определяющая связи и отношения между элементами;

* наличие системообразующих, интегративных связей, приводящих к качественному различию свойств системы как целого от суммы свойств ее элементов;

* неразрывность связей структуры системы с внешней средой, в которой она проявляет функции своей целостности;

* иерархическое строение структуры, проявляющееся в многоуровневости отношений подсистем и элементов в нее входящих.

С этих позиций изделие РЭА, являющееся самостоятельным техническим объектом (системой) в процессе производства, может быть рассмотрено как важнейший элемент сложной производственной системы, влияющий существенным образом на ее структуру и свойства. В этом случае технологичность изделия определяет как структуру производственного процесса в целом, так и его элементы (вспомогательные материалы, оборудование, оснастка, инструмент и т.д.). Изделие с точки зрения теории систем на всех этапах создания может быть представлено как динамически развивающаяся совокупность моделей различных уровней сложности, соотнесенная к модели производственной системы. Термин «производственная система» используется в литературе, когда необходимо выделить из бесконечного многообразия те системы, которые формируются при научно-технической подготовке производства и образуют само производство или ее элементы.

Исследование процессов эффективной организации управленческого труда в организации отработки технологичности целесообразно проводить на основе использования информационных моделей, широко применяемых для системного анализа производственных систем и технологических процессов.

Информационная модель реального процесса является открытой системой. Интеграционные процессы пополнения информационной модели происходят до момента ее насыщения, то есть до получения исчерпывающей, доступной в настоящее время полноты описания. Однако возможность успешного решения этой задачи связана, прежде всего, как указывалось ранее, со сложностью и типом исследуемого объекта.

На рис. 1.2 приведена схема классификации видов технологических процессов как объектов системного анализа, которая полностью распространяется и на большие производственные системы.

Из этой схемы следует, что объект исследования - система формирования технологичной конструкции, безусловно, относится к слабо структурированным системам с неполной информационной моделью.

При создании системы отработки ТК изделий необходимо сформулировать единую цель. Согласно ей обеспечение технологичности изделий заключается в таком воздействии на множество параметров их конструкции X = (Х_ь Х₂, Хз, Хш), которое приводит к достижению экстремальной цели при соблюдении сформулированных ограничений вида:



где функции q и h - ограничения, налагаемые разнообразными производственными, эксплуатационными, ремонтными и другими факторами.

Экстремальная цель обеспечения технологичности РЭА заключается в придании конструкции такого комплекса свойств, при котором достигаются оптимальные значения затрат всех видов при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей, качества, объема выпуска и конкретных технических условий выполнения работ. Достижение такого экстремума Q можно представить в самом общем виде многошагового итерационного процесса, показанного на рис. 1.3.

Рис. 1.2. Виды технологических процессов как объекты системного анализа

Данная процедура описывает процесс отработки конструкции изделия на технологичность. В этом случае блок 2-й ступени организационно и методически совпадает с процессом формирования конструкции, то есть включает в себя собственно конструирование. Оценка же ТК изделия (блок 3-й ступени) является основным звеном отработки на технологичность, выдающим необходимую управляющую информацию системе конструирования.

Таким образом, главная задача процессов эффективной организации управленческого труда в организации и отработки конструкции на технологичность - это реальная и корректная оценка технологичности изделия на различных этапах разработки и освоения серийного производства.

Безусловно, качество проводимых мероприятий по отработке конструкции изделий на технологичность во многом определяется уровнем квалификации и необходимых навыков специалистов, непосредственно выполняющих эту важную работу на начальных этапах создания изделий.

Задачи эффективной организации управленческого труда в организации и прогнозирования технических характеристик изделия, в том числе его технологичности, в зависимости от уровня техники и уровня организации проектирующей системы в условиях неполной информации решаются при помощи комплекса методов. Из них можно выделить два основных направления:

* количественные методы, основанные на экстраполяции, статистическом усреднении, линейном и нелинейном программировании и т.д.,

* качественные, в том числе эвристические и экспертные методы, основанные на получении информации от исполнителей, на содержательном анализе управляющих воздействий, в частности, документов и т.д.

Сочетание обоих методов дает хорошие результаты, так как позволяет упорядочить массивы информации, что эквивалентно получению новой информации.



Рис. 1.3. Обобщенный алгоритм обеспечения технологичности изделий.

Применение эвристических методов в настоящее время является основным путем нахождения связей в структуре сложной производственной системы. Они позволяют использовать эвристическую информацию как основу для целесообразного «усечения» множества связей, упрощения структуры самой системы, т.е. есть для выбора существенных переменных.

В свою очередь эвристический анализ является сложным многообразным процессом, заключающимся в нахождении инженерным коллективом оптимально приемлемых решений на основе накопленных данных, собственного научно-производственного опыта, профессиональной интуиции и необходимых расчетов, наконец, творческих способностей каждого члена коллектива, усилиями которого формулируется управляющая информация[5].

Таким образом, вышеизложенное подтверждает необходимость и правильную стратегическую направленность избранной нами в дипломном проекте научной проблемы и методологических принципов ее решения.

1.3 Постановка задач дипломного проекта

Основной целью научно-исследовательского дипломного проекта является исследование и разработка прикладных основ системы количественных автоматизированных оценок технологичности электронных средств для эффективного управления процессами обеспечения технологичности конструкции РЭА на этапах разработки, освоения и серийного выпуска. Эта задача должна быть привязана к организационно-технологическим условиям предприятий отрасли, номенклатуре выпускаемой и намечаемой к освоению продукции.

В рамках этой цели намечена разработка следующих вопросов:

- анализ конструктивно-технологических особенностей РЭА и анализ производственно-технологических и организационных условий объектов производства;

- оценка нормативно-технической документации и действующей методологической базы современных предприятий по обеспечению технологичности разрабатываемых изделий;

разработка модели формирования технологичности РЭА на различных этапах ее создания;

разработка методических и прикладных основ количественной оценки технологичности изделий;

- разработка математического и информационного обеспечения комплексной автоматизированной системы управления технологичностью РЭА;

- разработка программного обеспечения и удобного пользовательского интерфейса системы.

Разработка этих вопросов в дипломном проекте должна быть увязана с производственными условиями, сложившимися на сегодняшний день на предприятиях радиоэлектронной отрасли и направлена на решение прикладных задач эффективной организации управленческого труда в организации и оптимизации затрат всех видов ресурсов при проектировании, освоении и серийном выпуске изделий радиоэлектроники.

Глава 2. Оценка основной документации

2.1 Оценка нормативно-технической документации и действующей методологической базы предприятий отрасли по обеспечению технологичности изделий РЭА

При обеспечении технологичности конструкций изделий применяются стандарты ГОСТ 14 201-83 ЕСТПП. «Общие правила обеспечения технологичности конструкций изделий» и ГОСТ 14 205-83 «ЕСТПП. Технологичность конструкций изделий. Термины и определения».

ГОСТ 14 201-83 определяет минимальный состав показателей применяемых для количественной оценки технологичности конструкции. При этом предполагается, что базовые, достигнутые и показатели уровня технологичности должны вноситься в «Карту технического уровня и качества» выпускаемой продукции.

Необходимость количественной оценки технологичности конструкции изделий, а также номенклатура показателей и методика их определения устанавливаются в зависимости от вида изделий, типа производства и стадии разработки конструкторской документации отраслевыми стандартами или стандартами предприятия.

Широко применяются для оценки технологичности изделий отраслевая система обеспечения технологичности изделий (ОСОТИ), разработанная на основе ОСТ 4ГО. 091. 370-84 и ОСТ 4ГО. 091. 372-84.

ОСОТИ - это целевая, организационно-техническая система, устанавливающая состав, порядок и методы выполнения работ, направленных на разработку высокотехнологичных изделий. При этом предполагается, что требования технологичности планируются на основе анализа состояния и перспектив технического уровня изделий, реализуются установленные требования технологичности при разработке конструкторско-технологических характеристик и подготовке производства, подвергаются контролю и учету уровень технологичности всех составных частей при комплексной оценке технологичности изделия.

Для реализации на предприятии ОСОТИ требуется комплекс научно-технической документации, включающий в себя:

организационно-методические стандарты,

классификаторы,

стандарты, определяющие номенклатуру и нормативные показатели технологичности,

стандарты, определяющие технологические требования;

стандарты, определяющие нормы и правила конструирования.

В процессе разработки изделия предполагается кодирование разрабатываемых электрических схем и КД на основе классификаторов.

На этапе планирования требований технологичности по ГОСТ 107 15 2011-21 ОСОТИ. «Номенклатура и нормативные значения показателей технологичности и радиоэлектронных средств общей техники и их составных частей» находят соответствующее нормативное значение комплексного показателя технологичности и заносят в раздел «Требование по технологичности» тактико-технического задания.

Оценка технологичности в ОСОТИ основывается на сравнении фактических количественных значений показателей технологичности с базовыми значениями соответствующих показателей. Для оценки фактического значения показателя технологичности в качестве исходных данных используется чертеж изделия, спецификация (для сборочной единицы).

Определяют конструкторско-технологический код изделия, используя, соответствующие классификаторы. По полученному коду изделия определяются номенклатура, нормативные значения частных показателей технологичности К и коэффициенты их весомости ф.

Далее определяется комплексный показатель технологичности по формуле:



где ф_{ - коэффициент весомости i-oro частного показателя технологичности изделия; К; - значение i-ro частного показателя технологичности изделия; п -общее число частных показателей технологичности изделия, включая и обязательный в номенклатуре показателей для данной группы изделий ф_сч-коэффициент весомости показателя технологичности составных частей; К_сч -значение частного показателя технологичности составных частей, рассчитываемого по формуле:

где Kj_Cч - значение комплексного показателя технологичности j-й составной части; m- число составных частей; Xj - значение показателя весомости j-й составной части.

И, в завершение, оценивается уровень технологичности изделия по формуле:

где К_д - достигнутое значение показателя технологичности изделия. К_б - базовое значение показателя технологичности.

Существует также система отраслевых стандартов ОСТГШ, например, ОСТ 4.091.175-81. «Методы количественной оценки технологичности конструкций изделий радиоэлектронной аппаратуры» и Р4.091.171-89 «ОСТПП. Номенклатура базовых радиоэлектронной аппаратуры и метод их расчета».

В стандарте ГОСТ 4.091.169-81 «ОСТ1111. Порядок и правила отработки на технологичность радиоэлектронной аппаратуры» определена номенклатура показателей технологичности изделий, которая может быть обоснованно дополнена. Условно составные части изделия делятся на 2 группы:

механические;

радиоэлектронные.

Состав частных показателей, входящих в комплексные показатели технологичности устанавливаются экспертным путем. При этом состав частных показателей должен отражать технологичность разрабатываемого изделия с учетом основных направлений обеспечения ее, определяемых конструктивно-технологическими особенностями изделия, структурной трудоемкостью изготовления и объемом выпуска. Базовые показатели технологичности устанавливаются в соответствии со специальными стандартами (ОСТ4.091.037, ОСТ4.091.262-85 и ОСТ4 ГО 091.12), частные показатели технологичности определяются по формулам, представленным в ГОСТ4.091.175-81. Комплексный показатель технологичности определяется по формуле:

где Ц_чт. - j-Йтехнический относительный частный показатель в зависимости от группы составных частей изделий, nij - коэффициент весомости j-ro технического относительного частного показателя. В свою очередь, величина коэффициента весомости nij зависит от порядкового номера частного показателя в комплексном показателе технологичности К_тех и рассчитывается по формуле:

где q - порядковый номер ранжированной последовательности частного показателя, входящего в комплексный показатель технологичности К_тех.

Частных показателей не должно быть менее 7.

Уровень технологичности изделия определяется по всем базовым показателям по формуле:

где Уj - уровень технологичности по j-му показателю; Пj - j-й показатель технологичности разрабатываемой конструкции; П)_б - базовый j-й показатель.

К третьей группе методов оценки технологичности изделий можно отнести методику, определяемую стандартом РТД 253-87. « Руководящий документ по технологии. Правила обеспечения технологичности конструкции и изделий, основные положения». Здесь условно все виды изделий делятся на следующие категории: механическая, механотронная, электромеханическая, электронная и радиоэлектронная.

Комплексный показатель технологичности изделия определяется по формуле:

где К_м К_э - комплексный показатели технологичности механической и электрической частей изделия. R_M и R₃ - доли сложности механической и электрической частей в общей сложности изделия.

Величины R_M и R₃ определяются по формулам:

где N_Bp - сумма выдерживаемых размеров по всем изготовляемым деталям механической части изделия: N_B3 - суммарное количество всех выводов электрорадиоэлементов и интегральных микросхем в изделии.

Достигнутый уровень технологичности оценивается в сравнении с базовым (нормативным) по формуле:

где Кут - уровень технологичности, К_т - расчетное значение комплексного показателя технологичности; К_б - базовое (нормативное) значение технологичности.

2.2 Особенности конструкции, технологии и проблемы проектирования и освоения современной РЭА

Проблемы эффективной организации управленческого труда в организации и конструирования современной РЭА объединены задачей повышения качества изделий и эффективности их производства. К ним относятся: снижение стоимости, в том числе материалоемкости и энергоемкости; снижение массы и объема; расширение области использования микроэлектронной базы; увеличение степени интеграции, микроминиатюризация межэлементных соединений и элементов несущей конструкции, обеспечение магнитной совместимости и интенсификация теплоотвода; обеспечение взаимосвязи оператора и аппаратуры; широкое применение методов оптимального конструирования; обеспечение высокой технологичности, однородности структуры; максимальное использование стандартизации.

Проблема повышения качества и снижения стоимости. К показателям качества относятся надежность, долговечность, точность и эксплуатационные свойства. Эти показатели, отнесенные к стоимости разового исполнения функции или к другим сравнительным параметрам РЭА, определяют экономическую или эксплуатационную эффективность. Критериями эффективности могут служить также стоимость одной операции, одного сеанса связи и т.д.

Проблема качества заключается в более полной реализации всех функциональных и надежностных требований, она тесно связана с реализацией всех мер, направленных на снижение стоимости изделия, в том числе и с обеспечением технологичности конструкции изделия РЭА.

Обе проблемы решаются в процессе разработки изделия совместно, и как только найдены пути решения первой, сразу же рассматривается вторая - какой ценой это обеспечивается. Стоимость разработки изделия в сравнении со стоимостью изготовления и эксплуатации весьма мала. Однако этот этап, реализуя большую часть из рассмотренных выше мероприятий, определяет стоимость последующих двух этапов. Поэтому при выполнении задач оптимального конструирования наблюдаемое увеличение стоимости разработки в десятки раз покрывается снижением стоимостей изготовления и эксплуатации.

Проблема снижения массы и объема РЭА. Снижение массы и объема не является самоцелью, а служит лишь средством выполнения современных требований расширения области ее применения, снижения материалоемкости и улучшения эксплуатационных свойств.

Габариты и масса РЭА определяются суммой объемов собственно аппаратуры, агрегатов охлаждения или подогрева, вспомогательного оборудования, запасных частей и источников питания. Отсюда меры снижения объема и массы РЭА должны затрагивать все ее составляющие. Габариты РЭА определяются применяемыми элементами и плотностью их размещения, а плотность компоновки элементов ограничивается рабочими характеристиками. Так, в результате чрезмерной плотности ухудшается тепловой режим, сложнее обеспечивать электромагнитную совместимость, ремонтопригодность и т.д. Наибольшее распространение сегодня получила РЭА, где базовыми элементами служат интегральные микросхемы. Развитие микросхем в настоящее время происходит за счет расширения диапазона частот, увеличения мощности активных микроэлементов, микроминиатюризации промежуточных схемных элементов с большими номиналами. Однако, несмотря на большие возможности, у микросхем имеются и свои ограничения. В частности, эти ограничения накладываются использованием полупроводников при высоких температурах и в среде радиоактивных излучений. Перспективными направлениями являются: техника однородных интегральных структур; нейристорная техника; криогенная техника; ионика; оптоэлектроника.

Максимальное использование методов стандартизации. Методы стандартизации совершенствуют процессы конструирования, организуют структуру РЭА, способствуют достижению высокой технологичности и эксплуатационного качества. В радиоэлектронном приборостроении наиболее широкий охват стандартизацией получили принципы функционально-узлового и функционально-модульного построения аппаратуры. Благодаря однородности структуры РЭА этот принцип позволил осуществить унификацию ее составляющих по типоразмерам.

В состав комплексов РЭА в большом количестве входят сложные механические, электромеханические и коммутационные устройства, устройства сигнализации. Это снижает однородность аппаратуры и усложняет как технологию изготовления, так и эксплуатацию. Поэтому при разработке РЭА стремятся электромеханический метод решения функций заменить электронным.

Основными конструктивно-технологическими требованиями, которые должны учитываться при разработке конструкции изделия, являются [7,8,9]:

- взаимозаменяемость блоков и электрических элементов, отдельных узлов и деталей несущих конструкций;

- максимальная типизация и унификация приборов, блоков и узлов, использование типовых конструкций, типовое оформление приборов в виде стоек, шкафов, кожухов, плоских блоков, унификация элементов конструкции и размеров приборов, узлов, блоков, модулей;

максимальное сокращение номенклатуры электрорадиоэлементов, материалов, полуфабрикатов, крепежа;

минимальная материалоемкость, удобство сборки, максимальная возможность механизации и автоматизации производственного процесса при изготовлении;

- рациональный выбор материалов, обладающих достаточной прочностью, малой плотностью, антикоррозионной стойкостью, малой стоимостью, малой стоимостью при соблюдении соответствия условиям эксплуатации;

- простота выполнения электромонтажа, сборки, регулировки, создание конструкции, способствующей организации непрерывного технологического процесса.

2.3 Разработка модели формирования технологичности на различных этапах создания РЭА

Необходимость получения комплексных оценок конструктивно-технологического совершенства изделий требуют более широкого рассмотрения этого понятия на всех стадиях проектирования от выбора принципиальной схемы до эксплуатации.

На каждом из этапов разработки и производства информации об изделии может быть интерпретирована как некоторая модель определённого уровня детализации. Причём эта модель динамическая, так как в течение проектирования и производства меняется формирующая её информация. Соответственно изменяется «модель технологичности». Эта модель несёт в себе информацию о технологических особенностях будущего изделия на различных этапах его создания.

Многоуровневая информационная модель формирования технологичности изделия в процессе его создания представлена на рис. 2.1.

Первым исходным документом на разработку изделия на нулевом уровне является ТЗ, в котором определяется назначение, основные технические характеристики, показатели качества, в том числе технологичности и другие технико-экономические требования. ТЗ не даёт, как правило, представления о внутреннем строении РЭА.

Результаты предварительной проработки будущей конструкции РЭА находят отражения на стадии технологического предложения, когда выявляются возможные общие технические решения, различающиеся принципом действия или общей компоновкой основных функциональных узлов. Значения основных технических параметров РЭА и показателей технологичности могут уточняться. Глубина проработки конструкции на стадии эскизного проекта больше, чем на стадиях разработки ТЗ и технического предложения, что в определённой степени позволяет выявить внутреннее устройство прибора. Однако документация, создаваемая на этих стадиях содержит весьма ограниченную информацию, на основе которой трудно провести количественный и качественный анализ технологичности РЭА.

На нулевом уровне происходит разработка лишь общих принципов функционирования. Объект представляется в виде общего уравнения передачи и преобразования сигналов. Выбор метода решения этого уравнения задаётся структурой операторов, представленных в виде блок-схемы изделия. Как правило, вариантов блок-схемы может быть несколько. Выбор одного из них связывается как с заданным качеством функционирования, так и с возможностью его реализации в виде принципиальной схемы, построенной на применяемых комплектующих изделиях или унифицированных блоках.

Косвенным образом технологичность изделия закладывается уже на нулевом уровне, когда оптимальным решением является использование блоков с известными и хорошо отработанными функциями для создания структуры, выполняющей новую оригинальную функцию. Это положение хорошо иллюстрируется примерами, связанными с разработкой ЭВМ, в которых качественная сторона функционирования новой системы полностью разрешается стандартным набором элементарных блоков, а количественная сторона (быстродействие оперативность и т.п.) целиком зависит от схемоконструкторского решения этих блоков. Блоком на нулевом уровне изделия является элемент блок-схемы с чётко определённой функцией.

На 1 -м уровне моделей в процессе проектирования производится выбор и обоснование принципиальной схемы изделия. Уже здесь количество возможных вариантов схемного решения и их сочетаний резко возрастает, так как теоретически одна и та же система может быть построена по различным принципиальным схемам. На этом этапе проектирования наиболее технологичной, с точки зрения разработчика, будет схема, в которой использованы отработанные схемные решения, не требующие дополнительных исследований.

На 2-м уровне моделей при конструировании изделия согласно принципиальной схеме из радиокомпонентов и сборочных единиц создаётся макет, по структуре связей между элементами взаимооднозначно соответствующий схеме. На этом уровне результаты технического проекта дают более полное представление о конструкции изделия, её составных частей.

Модель конструктивного уровня отображает не только порядок соединения элементов структуры, но и их объём, а также присущие им частные и другие технические решения (материалы, размеры, форма, тип соединений, вид специальных покрытий, элементная база и др.), тепловые, электрические и магнитные поля. Указанные характеристики существенным образом влияют на конструкцию РЭА и ее технологичность.

Таким образом, на 2-м уровне моделей изделие имеет более сложную структуру, полнее учитывающую связи между её элементами. И чем больше таких связей учтено в процессе конструирования, тем рациональнее может быть скомпоновано изделие. Однако обеспечение надёжной работы схемы с учётом работы такой структуры взаимосвязей зачастую приводит к появлению новых конструктивных элементов таких, как экраны, металлы с высокой проводимостью и т.д., не выполняющих полезной функциональной электрической нагрузки.