Пути улучшения системы управления технологичностью в организации

Рис. 2.1. Многоуровневая информационная модель формирования технологичности конструкции РЭА на различных этапах создания.

Таким образом, конструктивные модели 2 уровня отражают следующие свойства изделия как сложной системы:

Функциональную модель 0 уровня, т.е. блок-схему.

Структурно-функциональную модель 1 уровня, т.е. принципиальную схему.

Побочные связи в модели 2 уровня.

Физические свойства элементов в модели 2 уровня.

Механическую, динамическую структуру объекта, т.е. распределение сил и узлов закрепления элементов.

Статистические свойства элементов объекта, выражаемые через допуски на электрические параметры и геометрические размеры.

На этом уровне моделей технологичность рассматривается с точки зрения разработчика, стремящегося создать оптимальную конструкцию, изоморфную модели 0-го и 1-го уровня с учётом обеспечения технологии изготовления в минимальные сроки.

На 3-уровне моделей каждое конкретное изделие в процессе производства можно рассматривать как систему, подтвержденную влиянию внешних воздействий, которыми являются различные технологические факторы. Колебания значений технологических факторов отражаются на выходных параметрах изделия, вызывая их колебания в пределах допуска. При этом известно, что отработанные технологические процессы являются стационарными и эргодическими случайными процессами с известными и управляемыми параметрами.

Следовательно, модель 3 уровня отображает влияние случайных технологических факторов, а выходные параметры изделий можно рассматривать как усредненные по ансамблю, т.е. по серии параметров стационарного эргодического процесса. В этом случае изделие представляются как некоторый усредненный объект, выходные параметры которого описываются функцией нормального распределения. При отработке технологии изготовления в системе «изделие-технологический процесс» наблюдаются колебания динамических процессов, существенно влияющих на качество изделия, его себестоимость.

Таким образом, на этапе технологической подготовки производства можно отметить две встречно действующие обратные связи в системе «изделие-технологический процесс». Последовательно изменяется конструкция, т.е. модель уровня 2, и технологический процесс-модель уровня 3. Выделение этого этапа в модель уровня Па обусловлено тем, что после окончания согласования она преобразуется в модель уровня 3.

Этап технологической подготовки производства является также динамичным, так как в ее процессе меняется уровень технологичности, как с точки зрения конструктора, так и сточки зрения технолога. Это изменение происходит при проведении конструкторско-технологических согласований, в результате которых вырабатывается компромиссное решение, приемлемое как для конструкторов, так и для технологов.

К 4 уровню моделей изделия следует отнести период эксплуатации, при котором совокупность эксплуатируемых объектов можно рассматривать, как некоторый обобщенный объект. Любые отказы при этом рассматриваются как выходные сигналы обобщенного объекта, имеющие случайный характер и поддающиеся анализу методами теории надежности. Эксплуатация изделий происходит одновременно с продолжающимся их серийным выпуском, причем эти два процесса взаимосвязаны. В процессе эксплуатации изделий у потребителя возникает информация о необходимости внесения конструктивных изменений, которая поступает к изготовителю.

В процессе серийного выпуска изделий почти всегда происходит изменение конструкции с целью улучшения ее технологичности с учетом изменения производственно-технологических и эксплуатационных факторов.

Следовательно, на этапе серийного выпуска и эксплуатации изделия также происходит отработка технологичности его конструкции, которая в свою очередь существенно влияет на технико-экономические показатели изделия, в том числе на его себестоимость.

Таким образом, обобщая изложенное, можно констатировать, что ТК является понятием комплексным и динамическим, развивающимся во времени и отражающим диалектическое соответствие технического совершенства изделия изменяющимся условиям его производства. Исходя из этого, возможно предложить системную трактовку понятия ТК.

Технологичной конструкцией изделия является относительно законченная конструкция, отвечающая всем эксплуатационным требованиям и представляющая такую композицию элементов и сборочных единиц, которая обеспечивает ее изготовление в объеме заданной серии и требуемого качества, в минимальные сроки при минимальных общих затратах в условиях конкретного и развивающегося технологического уровня производства.

Анализ данного определения показывает:

- соответствие конструкции эксплуатационным требованиям задается группой параметров в технических условиях на изделие, согласно которым производится его приемка;

- относительная законченность конструкции - понятие условное, указывающее на возможность введения в него конструкторских и технологических изменений, повышающих его полезное свойство и снижающих себестоимость без ухудшения эксплуатационных характеристик;

- конструкция является композицией отдельных или интегрированных элементов, которые могут быть изготовлены на базе известных технологических методов, позволяющих получить заданное качество функционирования изделия;

- задание серии выпуска изделий определяет выбор элементов (унификации) и способ их композиции в изделии таким образом, что устанавливается близкое соответствие конструкции данному типу существующего в настоящее время серийного производства, т.е. соответствие типовой технологии;

уровень требуемого качества рассматривается как мера соответствия процесса изготовления и комплектования всех составных частей изделия требованиям технической документации и соответствующих ГОСТов;

требования минимизации времени объединяет ограничение времени разработки конструкции, времени технологической подготовки производства и времени выпуска заданной серии изделия, например, установочной серии, головной партии и установившегося серийного производства;

требование минимизации общих затрат включает в себя минимизацию общих затрат на разработку, технологическую подготовку производства и выпуск заданной серии;

учет конкретного технологического уровня производства связан с требованием минимизации времени и затрат на технологическую подготовку производства и выпуск заданной серии;

комплекс понятия технологичности указывает на то, что в оценке технологичности необходимым и взаимосвязанным образом участвуют показатели временных, материальных затрат и другие показатели;

-динамичность и развитие уровня технологичности изделия связаны с постоянным совершенствованием как конструкции, в соответствии с требованиями эксплуатации и производства, так и изменением условий производства вследствие его адаптации к изделию.

Таким образом, из данного определения вытекает объективная необходимость анализа эффективной организации управленческого труда в организации и уровня технологичности изделия и динамического процесса его формирования как во времени на всех уровнях моделей (0-4), так и в пространстве.

Теперь необходимо после разработки модели формирования технологичности по различным этапам создания изделия РЭА перейти к разработке методики количественной оценки ТК. Требуется рассмотреть математическое, информационное и программное обеспечение автоматизированной системы управления технологичностью РЭА.

Глава 3. Процесс создания системы оценка технологичности

3.1 Разработка математических основ методики количественных оценок эффективной организации управленческого труда в организации и технологичности конструкции изделий

В соответствии с ЕСТПП комплексная количественная оценка анализа эффективной организации управленческого труда в организации и технологичности изделия РЭА является основной и выполняется на узловых этапах проектирования.

Состав комплекса показателей анализа эффективной организации управленческого труда в организации обычно регламентирован соответствующими стандартами для определённого вида изделий и стадии разработки документации, о которых мы уже упоминали. Однако оценку можно сделать более гибкой, если использовать экспертный выбор состава и весовых коэффициентов частных показателей, включённых в расчёт комплексного. В этом случае количественная оценка делается более дифференцированной, в большей степени отвечающей функциональной и конструктивной специфике разрабатываемого изделия и условиям его производства. Подобная система лежит в основе математического обеспечения автоматизированной системы оценки технологичности конструкции [10].

Исходной информацией для выбора показателей являются заполненные экспертами карты (фрагмент такой экспертной карты представлен в таблице 3.1). Экспертная карта для выбора комплексных показателей представляет собой матрицу парных сравнений, строкам и столбцам которой соответствует исходный набор частных количественных показателей. В левой графе карты записаны наименования частных показателей. Каждому из них присвоен порядковый номер, записанный во второй слева вертикальной графе экспертной карты. Каждому столбцу поля экспертной карты также соответствует определённый показатель. Номер показателей расположен в верхней горизонтальной графе экспертной карты в том же порядке. Каждый эксперт при заполнении экспертной карты производит попарное сравнение показателей.

Таблица 3.1. Экспертная карта

Рис.3.1. Диаграмма предпочтений показателей технологичности

Диаграмма позволяет выбрать наиболее важные частные показатели для расчета и включения их в расчет комплексного. Рекомендуется исключать из расчета показатели, расположенные правее первого заметного спада предпочтений (на рис.3.1 эти показатели заштрихованы), ниже уровня В¹ _ср. Оставшиеся показатели включаются в комплексный, рассчитываемый по формуле:

где пj - количество оставленных для расчета частных показателей, вj - вес j-го показателя. Обозначим порядковый номер j-го показателя на диаграмме предпочтений r_t. Величина r_t представляет собой ранг j-го показателя.

Чем более важен j-й показатель, т.е. чем меньше r_h тем больший "вес" должен иметь данный показатель при расчете комплексного. Примем

где с - некоторая константа.

Потребовав дополнительно выполнения условия

66

получим

где hi вычисляется по формуле (3.13).

Для включения этих основ в программную систему проанализированы использующиеся в различных родственных отраслях промышленности частные показатели технологичности. Всего было выявлено 70 наименований различных частных показателей, использования которых возможно для комплексной оценки технологичности изделий. Однако процесс заполнения матрицы парных сравнений такой размерности весьма трудоёмок. Поэтому для окончательного применения были отобраны 50 наиболее значимых частных показателей. Эти показатели образуют исходное множество, из которого в системе осуществляется экспертный выбор состава комплексного показателя. Помимо этого в системе для полноты оценки ТК изделий РЭА предусмотрена возможность отдельного расчета восьми показателей, связанных с трудоёмкостью и себестоимостью изготовления изделий.

В следующем разделе приведен полный перечень и расчетные формулы используемых для оценки ТК РЭА количественных показателей.

3.2 Разработка информационного обеспечения системы показателей эффективной организации управленческого труда в организации и технологичности конструкции изделий и их составных частей

Стандартами ЕСТПП введена система количественных оценок технологичности конструкций, охватывающая всю совокупность свойств изделий любого вида и позволяющая определять экономическую целесообразность новой конструкции на всех стадиях разработки.

Система оценок состоит из показателей трех видов:

базовые показатели технологичности изделия-аналога;

показатели технологичности, достигнутые при разработке;

показатели уровня технологичности, равные отношению достигнутых показателей к базовым показателям.

В процессе проектирования и количественной оценки конструкции РЭА используют разнообразные показатели технологичности. Это многообразие обусловлено многообразием свойств современной электронной техники. Информационный массив показателей технологичности можно классифицировать по разным признакам.

В зависимости от области проявления технологичности конструкции различают показатели производственной ТК, эксплуатационной ТК, ремонтной ТК. По числу характеризуемых свойств показатели делятся на частные, групповые и комплексные.

Частные показатели удобно использовать в тех случаях, когда явно выделяются некоторые отдельные свойства конструкции, подлежащие отдельному изучению измерению (оценке) с точки зрения оказываемого воздействия на общий уровень технологичности конструкции электронного изделия. Например, оценка возможной параллельной сборки нескольких сборочных единиц в изделии в виде частного коэффициента параллельности сборки, позволяет рассчитать величину экономии затрат труда на сборочные работы.

Групповые показатели эффективной организации управленческого труда в организации характеризуют группу родственных свойств, входящих в технологичность конструкции изделия. Например, групповыми можно считать показатели материалоемкости, куда входят частные показатели (сухая масса, коэффициент использования материала, коэффициент применяемости материала и др.), выражающие единый вид затрат ресурсов.

Комплексные показатели эффективной организации управленческого труда в организации и технологичности характеризуют совокупность однородных свойств, рассматриваемых в различных областях проявления технологичности, либо совокупность разнородных свойств, рассматриваемых в одной области проявления ТК.

В зависимости от стадии определения показатели технологичности можно также классифицировать на прогнозные, базовые и достигнутые. Первые используются для прогнозирования предстоящих затрат на более ранних стадиях проектирования изделий, при необходимости учета перспектив развития технологии, техники, организации производства, для предсказания отдельных частных свойств технологичности конструкции.

Базовые показатели используются для установления исходных требований к технологичности электронной техники, управления процессом проектирования на всех его стадиях и итоговой оценки достигнутого уровня технологичности, т.е. качества всех конструкторско-технологических разработок.

Достигнутые показатели определяются на стадиях разработки конструкции изделия с учетом номенклатуры базовых показателей. Применяются эти показатели для определения уровня ТК изделия и разработки мероприятий для дальнейшего совершенствования конструкции электромеханических изделий и технологии их изготовления, эксплуатации, ремонта.

В зависимости от значимости для оценки различают основные и дополнительные показатели. Первые характеризуют наиболее весомые, существенные свойства, например, трудоемкость изделия, себестоимость и др. Дополнительные показатели характеризуют технологическую рациональность и преемственность конструкции изделия, позволяют эффективно совершенствовать конструкцию в процессе проектирования изделия.

Система показателей технологичности может помочь эффективно проводить оценку и отработку изделия на технологичность лишь в том случае, если она правильно подобрана по своему качественному и количественному составу и регулярно пересматривается по истечении 5-7 лет.

Ведь значимость некоторых частных показателей может изменяться с течением времени из-за варьирования таких факторов, как условия выполняемых работ в производстве, технический и организационный уровень производства, тип производства, применяемый инструмент и технологическая оснастка.

Необходимо согласиться с мнением, что система показателей технологичности позволяет дать интегрированную сравнительную оценку, а любой частный показатель, входящий в систему может рассматриваться как независимый информационный элемент для принятия конкретного решения по вопросам конструирования, технологии или организации производства на уровне конкретного предприятия [15]. Более того, очевидно, что использовать комплексные показатели в качестве критерия решений, было бы неправильно.

При количественных методах оценки технологичности конструкции центральным является вопрос о выборе номенклатуры основных и дополнительных показателей. Здесь есть ряд особенностей для электронной техники и электромеханических изделий, которые необходимо рассмотреть подробнее.

Выбор показателей, как для планирования технологичности, так и для ее сравнительной оценки - сложная инженерная задача. Правила выбора этих показателей регламентированы ГОСТ 14.202-73. Основные факторы, влияющие на выбор - требования к изделию, вид изделия, объемы выпуска, объемы информации необходимые для расчета показателей. В зависимости от назначения изделия выбирают те показатели, которые могут характеризовать технологичность изделия данного вида.

Для радиоэлектронных изделий к основным показателям технологичности конструкции правильно было бы отнести два взаимосвязанных показателя трудоемкости и технологической себестоимости. Некоторые исследователи предлагают к основным показателям отнести и показатели материалоемкости, элементоемкости, энергоемкости [1,15,16], однако, для изделий отрасли эти показатели слабо зависят от показателей трудоемкости и себестоимости. Характеристику, например, рациональному использованию материалов может дать и ряд частных показателей, таких, как масса изделия, коэффициент использования материалов, коэффициент применяемости материалов, коэффициент применяемости электрорадиоэлементов и др.

Рассмотрим информационное обеспечение по основным показателям технологичности конструкции изделий.

Трудоемкость изделия характеризует количество труда определенной квалификации и специализации, затрачиваемое на одно изделие с учетом его конструктивных особенностей по видам работ. Обычно для отрасли электроаппаратостроения и электронного приборостроения производственная трудоемкость определяется для трех видов работ: механообработки, сборки и монтажа, настройки и регулировки. В общем виде трудоемкость определяется по формуле:

где Ту - трудоемкость у-го вида работ, нормо-ч.

При большом количестве составных частей в изделии, что характерно для изделий названных отраслей, трудоемкость его изготовления Т_и определяют укрупненно по типовым представителям составных частей изделия:

В формуле T_ei - трудоемкость изготовления и сборки i- й сборочной единицы, нормо-ч, определяемой как:

где Тдк - трудоемкость изготовления к-й детали, входящей в состав i- й сборочной единицы изделия, нормо-ч; пдк количество к-х деталей, шт.; Т_ус-трудоемкость узловой сборки, нормо-ч; пei -количество i-x сборочных единиц, шт.; Тдi - трудоемкость изготовления i-й детали, являющейся составной частью изделия и не входящей в состав сборочной единицы при подсчете T_eh нормо-ч; Щг количество i -x деталей, шт.; Т_ос- трудоемкость общей сборки изделия, нормо-ч; Т_р- трудоемкость регулировочных и контрольно-испытательных работ по изделию, нормо-ч.

На формирование трудоемкости изготовления изделий оказывает также существенное влияние большое число факторов, не связанных с отработкой конструкции на технологичность. Поэтому часто на основе данных о трудоемкости изделия невозможно принять однозначное и категоричное решение о технологичности конструкции. В таких ситуациях показатель трудоемкости используют в комплексе с другими дополнительными показателями, переходящими в разряд основных.

Себестоимость продукции представляет собой стоимостную оценку используемых в процессе производства продукции природных ресурсов, сырья, материалов, топлива, энергии, основных фондов, трудовых ресурсов, а также других затрат на ее производство и реализацию [17]. Типовая номенклатура статей расходов, входящих в полную себестоимость изделий будет иметь вид:

Сырье и материалы.

Возвратные отходы (вычитаются).

Покупные изделия, полуфабрикаты и услуги производственного характера сторонних организаций и предприятий.

Топливо и энергия на технологические нужды.

Заработная плата производственных рабочих.

Отчисления на социальные нужды.

Расходы на подготовку и освоение производства.

Общепроизводственные расходы.

Общехозяйственные расходы.

Потери от брака.

Прочие производственные расходы.

Коммерческие расходы.

Анализ этих статей калькуляции себестоимости позволяет сделать вывод о том, что технологичность конструкции изделия может влиять напрямую лишь на статьи затрат 1, 4, 5, 6, 7, 8 и 10.

Поэтому для оценки технологичности изделий рекомендуется использовать технологическую себестоимость, которая отличается от полной тем, что в нее включаются прямые затраты на материалы и производственную зарплату, а из косвенных - только расходы, связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования.

Действительно, если вносятся изменения в конструктивные формы и элементы деталей сборочных единиц или всей конструкции электромеханического изделия это влечет за собой изменения в технологических процессах обработки, сборки, настройки и регулировки, а это, в свою очередь, приводит к изменениям технологической себестоимости.

Таким образом, технологическую себестоимость изделия можно выразить формулой:

где С_м- стоимость материалов, затраченных на изготовление изделия; С₃-заработная плата производственных рабочих с начислениями; С₀в- расходы на содержание, эксплуатацию, ремонт и амортизацию оборудования, приспособлений, оснастку целевого назначения, инструмент.

К группе основных показателей технологичности электронных средств относят также уровень технологичности конструкции по трудоемкости

характеризующий отношение достигнутой трудоемкости изделия (Т_и) к базовому показателю трудоемкости изготовления (Т&,), и уровень технологичности конструкции по технологической себестоимости

характеризующий отношение достигнутой себестоимости изделия (С_т) к базовому показателю технологической себестоимости изделия (CeJ.

Рассмотрим дополнительные показатели технологичности конструкции изделия, блоков, узлов РЭА, их формулы и информационные элементы.

1. Коэффициент применения типовых технологических процессов изготовления изделия определяется по формуле:

2.

где Ттип - трудоемкость операций, выполняемых по типовым технологическим процессам.

2. Коэффициент автоматизации и механизации технологических процессов изготовления изделия определяется по формуле:

где Т_маи - трудоемкость операций, выполняемых с помощью автоматизации и механизации.

3. Коэффициент автоматизации и механизации сборки и монтажа изделия определяются по формуле:



где Н_муэрэ - количество навесных элементов в узле, устанавливаемых в печатную плату механизированным и автоматизированным методами; Н_эрэ - общее количество навесных ЭРЭ в узле;

где Н_aм - количество монтажных соединений, которые могут быть осуществлены механизированным и автоматизированным способом, т.е. имеются механизмы, оборудование или оснащение для выполнения монтажных соединений; Н_м - общее количество монтажных соединений.

4. Коэффициент автоматизации и механизации контроля и настройки определяется по формуле:

где Н_кни - количество операций контроля и настройки, которые можно осуществлять механизированным и автоматизированным способом; Н_кн -общее количество операций контроля и настройки.

5. Коэффициент применения печатного монтажа в изделии определяется по формуле:

где Нкпи - количество монтажных площадок в изделии, пайка которых осуществляется групповым методом; Н_ПСи - общее количество паяных соединений в изделии.

Относительная трудоемкость сборочно-монтажных работ при изготовлении изделия определяется по формуле:

где Тсми - трудоемкость операций сборочно-монтажных работ.

7. Относительная трудоемкость настроечно-регулировочных работ определяется по формуле:

где Тнри - трудоемкость настроечно-регулировочных работ.

8. Коэффициент унификации определяется по формуле:

где Е_ун - число унифицированных сборочных единиц в изделии; D_yH - число унифицированных деталей, являющихся составными частями изделия и не вошедших в Е_ун, Е„ - число сборочных единиц в изделии; D_n - число деталей, являющихся составными частями изделия (стандартные крепежные детали не учитываются).

9. Коэффициент стандартизации конструкции определяется по формуле:



где Е_сти - число стандартных сборочных единиц в изделии; D_cmu - число стандартных деталей, являющихся составными частями изделия.

10. Коэффициент сложности сборки конструкции изделий определяется по формуле:

где Н_сизи - число соединений, осуществляемых в изделии с помощью лапок, защелок, байонетных соединений и т.д.; Н_сри - число соединений в изделии, осуществляемых с помощью резьбовых соединений; Н_сни - число неразъемных соединений в изделии.

11. Коэффициент конролепригодности изделия определятся по формуле:

где Н_кпи - количество контролируемых параметров в изделии; Н_тки - количество точек контроля в изделии.

Коэффициент повторяемости марок монтажного провода в изделии определяется по формуле:

Б_i - значение i-го параметра шероховатости поверхности; m - число поверхностей, соответствующих данному параметру шероховатости.

19. Показатель применяемости отверстий в печатной плате определяется по формуле:

где N₃ - суммарное количество эквивалентных элементов в изделиях миниатюризации; N_gb - количество дискретных ЭРЭ и изделий электронной техники в миниатюрном и микроминиатюрном исполнении; N_gu - количество дискретных ЭРЭ и изделий электронной техники, не удовлетворяющих требованиям миниатюризации.

20. Коэффициент повторяемости отверстий в печатной плате определяется по формуле:

где Н_тро - количество типоразмеров отверстий в печатной плате; Н₀ - общее количество отверстий в печатной плате.

21. Коэффициент обеспеченности групповой пайки печатных узлов определяется по формуле:

где E_oj - общее количество мест пайки в j-м проводящем слое печатной платы; S - количество проводящих слоев в 1111; E_mJ - количество мест пайки в j-м проводящем слое печатной платы, которые можно реализовать в групповой пайке волной припоя или протягиванием.

22. Коэффициент однородности формообразования деталей изготовленных штампованием определяется по формуле:

где Z - количество типоразмеров деталей, изготовленных штампованием; f -общее количество операционных переходов для типоразмеров деталей, изготовленных штампованием.

23. Коэффициент блочности определяется по формуле:

где Nуфу - количество унифицированных функциональных узлов; Nфу - общее количество функциональных узлов.

24. Коэффициент эффективности взаимозаменяемости определяется по формуле:

где Т_п - трудоемкость пригоночных работ; T_cq - трудоемкость сборочных работ.

25. Относительная трудоемкость заготовительных работ определяется по формуле:



где Т_ЗР =Т_Л +Т_К + Т_ш +... - трудоемкость заготовительных работ;

Т_л, Т_к, Т_ш,... - трудоемкость, соответственно, литейных, кузнечных, штамповочных и прочих работ.

26. Коэффициент повторяемости определяется по формуле:

где Q - число наименований составных частей.

27. Коэффициент унификации конструктивных элементов определяется по формуле:

где Q_y3 - число унифицированных типоразмеров конструктивных элементов; Q₃ - число типоразмеров конструктивных элементов в изделии.

28. Коэффициент унификации сборочных единиц определяется по формуле:

где Е_ун - число унифицированных сборочных единиц изделия.

29. Коэффициент унификации деталей определяется по формуле:



где D_yH - число унифицированных деталей в изделии, кроме крепежных.

33. Коэффициент применяемости материала определяется по формуле:

где M_iM - масса данного материала в изделии; М_к - общая масса конструкции изделий.

34. Коэффициент использования металла определяется по формуле:

где М_д - масса металлических деталей изделия без учета покупных изделий и крепежных деталей; М_мет - масса металла, израсходованного на изготовление этих деталей.

35. Коэффициент применяемости пластмасс определяется по формуле:

где М_п - суммарная масса пластмассовых деталей в конструкции изделия; М_пс - суммарная масса конструкции изделия без учета массы покупных изделий и печатных плат.

36. Коэффициент сборности конструкции определяется по формуле:



37. Коэффициент параллельности сборки определяется по формуле:

где Е_псб - общее количество сборочных единиц, допускающих параллельную сборку.

38. Коэффициент применяемости деталей определяется по формуле:

66

где D_mop - количество типоразмеров оригинальных деталей в изделии; D_m -общее количество наименований типоразмеров деталей в изделии без учета нормализованного крепежа.

где Н_пк - количество межузловых и межблочных связей в изделии, выполненных с помощью плоских кабелей; Н_пр - общее количество межузловых и межблочных связей (проводников) в изделии.

48. Коэффициент прогрессивности формообразования деталей определяется по формуле:



где D_np - количество деталей, заготовки которых или сами детали получены прогрессивными методами формообразования.

49. Коэффициент автоматизации и механизации монтажа определяется по формуле:

где Н_ам - количество монтажных соединений, которые могут быть осуществлены или осуществляются механизированным способом, т.е. имеются механизмы, оборудование или оснащение для выполнения монтажных соединений; Н_м - общее количество монтажных соединений.

50. Относительная трудоемкость механообработки определяется по формуле:

где Т_м - суммарная трудоемкость механообработки, применяемой при изготовлении изделия.

3.3 Разработка программного комплекса автоматизированной системы количественных оценок технологичности конструкции РЭА

Необходимость использования современной вычислительной техники в практике проектирования радиоэлектронных изделий для оперативного получения достоверных оценок технологичности вызвана трудоемкостью процедур, выполняемых специалистами при расчетах и обработке статистической информации. Разработанные основы информационного, математического и методического обеспечения позволили нам перейти к построению модели автоматизированной системы количественной оценки технологичности изделий. Поскольку пользователями такой системы являются конструкторы и технологи, не всегда имеющие опыт использования вычислительной техники, то интерактивность работы и дружественный интерфейс пользователя были необходимыми условиями для эффективного освоения и эксплуатации автоматизированной системы количественной оценки технологичности изделий РЭА.

Автоматизированная система управления и количественной оценки технологичности сравнительно легко встраиваются в действующие на многих предприятиях отрасли системы автоматизированного проектирования (САПР). САПР, как известно, представляет собой комплекс, состоящий из аппаратных, программных, регламентирующих, информационных и других средств, используемых разработчиком для конструирования. Системные принципы, заложенные в САПР при его создании и наличие системных, операционных и стандартных программных средств позволяет легко адаптировать разработанную автоматизированную систему поддержки решений. Это объясняется тем, что ее цели и задачи отвечают и задачам САПР, а именно, сокращать затраты на повторяющиеся инженерные расчеты и моделирование, оставляя больше времени на принятие решений и творчество; улучшать связи между подразделениями одного предприятия или между разработчиком и изготовителем, так как интенсивные связи и согласования позволяют сократить время разработки изделия; сокращать частоту и трудоемкость инженерных решений, повысить уровень качества производственной деятельности предприятия в целом.

Как отмечается, применение САПР в конструкторских разработках приводит к существенному перераспределению функций между конструктором и ЭВМ, а также и организации работ во всех службах конструкторских подразделений. В этом случае за инженером-конструктором остаются лишь функции творческого характера: принятие решений и инженерное творчество; осмысление проблемы, определение цели, содержание проекта и постановка задачи проектирования; выбор критериев оценок при решении конструкторских задач анализа, синтеза, оптимизации и контроля; выбор наилучшего решения.

Автоматизированная система оценок технологичности способствует решению некоторых перечисленных творческих функций разработчика, особенно выбора наилучших конструкторских решений. По мере развития проекта влияние конструкторских решений на затраты, как правило, возрастает и любое радикальное конструкторское решение, вносимое в проект, способствует росту затрат по экспоненциальному закону (рис.3.2).

Из этого можно сделать вывод о необходимости принять максимальное число основных и оптимальных конструкторских решений как можно раньше, т.е. не позже стадии технического проекта.

Автоматизация процедур метода количественных оценок технологичности позволяет разработчикам принимать оптимальные решения при минимальных временных затратах с помощью новых подходов к возможности анализа проекта практически на любых стадиях его разработки.

Программные средства системы количественных оценок технологичности РЭА позволяют предельно упростить (по отношению к пользователю) операции обработки данных, а также создают предпосылки для ее дальнейшего совершенствования. Развитие системы возможно в направлении дополнения ее модулями, реализующими различные стандартные операции манипулирования данными, а также включения в нее средств, обеспечивающих создание и введение информационной базы статистических данных по целому ряду оцениваемых изделий.

В свою очередь, анализ этой базы данных позволяет установить более обоснованные требования к составу работ по обеспечению технологичности РЭА и видам оценки в динамике по стадиям проектирования и технологической подготовки производства.

Программные средства автоматизированной системы количественной оценки технологичности РЭА разработаны нами с использованием принципов структурного программирования на основе анализа задач многократно использующихся в процессе обработки данных. При этом выделены следующие задачи:

ранжирование с приведением к стандартному виду последовательности целых неотрицательных чисел по степени их убывания;

тоже, по возрастанию;

вычисление показателя групповой согласованности экспертных суждений;

вычисление значений интегральной функции Лапласа (оценка вероятности ошибки для нормально-распределенной случайной величины);

вычисление значений X - функции на различных интервалах (определение табличных значений X - распределения);

получение результирующего решения на множестве индивидуальных экспертных упорядочений;

получение оценок степени разброса, вносимого каждым экспертом в общую дисперсию внутригрупповых оценок;

наглядное графическое представление относительных величин дискретного ряда вещественных чисел;

сортировка вещественного массива по возрастанию с запоминанием индексов элементов (вспомогательная функция);

* аппроксимация нетранзитивного бинарного отношения на множестве альтернатив транзитивным отношением предпочтительности.

Структура программного обеспечения автоматизированной системы экспертной оценки технологичности РЭА имеет вид, представленный на рис.3.3.



Модуль OPROS осуществляет диалоговую процедуру опроса учетных данных эксперта и предлагает ему на выбор режимы проведения экспертизы: простое ранжирование и попарные сравнения показателей технологичности из предварительно созданного файла. В конце процедуры данные сохраняются модулем OPROS в отдельных последовательных рабочих файлах на диске.

Модуль FORM осуществляет предварительную обработку данных, которая заключается в вычислении оценок компетентности экспертов, значимость этих оценок и сравнение их с заданным граничным уровнем.



Рис. 3.3. Структурная схема программного обеспечения автоматизированной системы количественной оценки ТК изделий РЭА.

Данные экспертов со значимыми оценками коэффициентов записываются модулем в стандартном формате в библиотеку-архив экспертных данных «библ.-арх.». Данные записываются в два раздела этой библиотеки, один из которых будет в результате содержать данные экспертов-технологов, с другой - экспертов-конструкторов. Если же данные экспертов не удовлетворяют требованию корректности, то запись в файл не производится. В результате выполнения процедуры на печать выводится две отдельные таблицы по группам технологов и конструкторов, содержащие фамилии экспертов, значения оценок их компетентности и уровней достоверностей этих оценок. При этом в таблицы включаются лишь те эксперты, значение оценок компетентности которых не ниже заданного уровня. Информация о не прошедших контроль по уровню компетентности экспертах выводится на печать перед таблицами. После того как экспертная информация оценена на достоверность и занесена в библиотеку-архив с помощью модуля DBSZX производится обработка информации с расчетом тех частных показателей технологичности РЭА, на которые указала в результате опроса большая часть экспертов. Рассчитывается также комплексный показатель технологичности, который сопоставляется с нормативным значением. Система дает вывод о технологичности оцениваемого изделия.

Программное обеспечение автоматизированной системы количественной оценки технологичности изделий с экспертными оценками весов коэффициентов разработана нами на языке Дельфи и приведено в приложении 1.

Теперь, когда программный комплекс подготовлен, необходимо провести ряд экспериментальных работ с его использованием для определенного класса изделий. Апробация автоматизированной системы оценки технологичности изделий позволит не только оценить ее эффективность, но и наметить признаки универсальности, по которым эту систему можно было бы адаптировать к задачам отработки технологичности изделий других отраслей промышленности.

Глава 4. Проверка работы созданной системы

4.1 Экспериментальная количественная оценка технологичности изделия РЭА

Для экспериментальной проверки системы автоматизированной количественной оценки технологичности на серийном предприятии было выбрано осваиваемое изделие - водонагреватель электрический. На предприятии была организована группа специалистов-экспертов, которым было предложено оценить это изделие на технологичность. Они должны были в ходе процедуры последовательного ранжирования частных показателей технологичности выделить наиболее приемлемые для данного вида изделия, стадии разработки. На следующем этапе заполняется матрица предпочтений факторов. В результате статистической обработки матриц всех экспертов, выявляются наиболее предпочтительные показатели технологичности, которые впоследствии подвергаются расчету и сведению к обобщенному показателю технологичности. Последовательность работы с автоматизированной системой оценки технологичности на примере конкретного изделия показана на рис. 4.1

Рис. 4.1. Состояние экрана при входе в автоматизированную систему количественной оценки технологичности РЭА



Рис.4.2. Сеанс экспертизы. Определения вида объекта оценки, его наименования, даты проведения экспертизы

Рис. 4.3. Определение списка экспертов

Рис. 4.4. Отбор экспертов, непосредственно участвующих в оценке, настройка системы



Рис.4.5. Матрица предпочтений эксперта для выбора частных показателей

Рис. 4.6. Блок расчета частных показателей технологичности

Рис. 4.7. Матрица результатов

4.2 Обоснование экономической эффективности внедрения автоматизированной системы количественной оценки технологичности изделий

4.2.1 Методика расчета экономической эффективности разработки

Методика включает в себя следующие расчеты:

Расчет стоимости разработки;

Расчет экономического эффекта от внедрения разработки.

Для выполнения п.1, т.е. расчета стоимости разработки, составляется смета расходов, которая определяет структуру цены разработки. Структура цены должна содержать следующие статьи расходов:

Стоимость специального оборудования. К ним относится покупное нестандартное оборудование, в том числе специализированные ЭВМ, организационная техника. Перечень этого оборудования, его цена, количество и общая стоимость представляются в виде сводной таблицы. Выбранное оборудование надо обосновать. В этот пункт включается и приобретаемые пакеты прикладных программ.

Основная заработная плата. Она может быть рассчитана двумя способами:

определяется трудоемкость и квалификация каждого вида работы, умножается на должностной оклад (тарифную ставку) и суммируется;

определяется общая трудоемкость работ и умножается на среднюю заработную плату, установленную для данной организации. Этот метод применяется редко.

Расчет затрат по первому из указанных способов

№ п/п	Виды работы	Квалификация	Трудоемкость в чел. - дн.	Должность оклад в руб. (тарифная ставка)	Стоимость в рублях
1.	Разработка технического задания	Главный специалист	3	5000	682
2.	Сбор и статистическая обработка исходных данных	Специалист	26	2600	2600
3.	Формализация задачи (построение модели)	Ведущий специалист	10	4200	1600
4.	Разработка метода исследования модели	Ведущий специалист	15	4200	2400
5.	Разработка программного обеспечения	Специалист	50	2600	5000
6.	Экспериментальная апробация разработки	Специалист	15	2600	1500
7.	Анализ полученных результатов	Главный специалист	7	5000	1346
		Итого			15128

Дополнительная заработная плата. Она составляет 11% от основной заработной платы.

Отчисления на социальное страхование. Рассчитывается как 36,5% от суммы основной и дополнительной заработной платы.

Накладные расходы. Норматив накладных расходов определен и утвержден для каждой организации (промышленного предприятия). Если разработка проводится без привязки к конкретной организации, то рекомендуем размер накладных расходов в размере 450-550% от основной заработной платы.

Командировочные расходы. Предварительно определяется и обосновывается количество, продолжительность, города назначения необходимых командировок. Командировочные расходы состоит из стоимости авиабилетов, суточных в размере 150 руб. на один день.

Себестоимость. Представляет собой сумму статей 1.1-1.6.

Прибыль. Определяется установленным для организации уровнем рентабельности. Принимается в размере 15-25% от себестоимости.

Цена. Представляет собой сумму статей 1.7 и 1.8.

Налог на добавленную стоимость (НДС). Определяется в размере 20% от цены изделия (п. 1.9).

Цена с НДС. Представляет собой сумму статей 1.9 и 1.10.

2. Этот раздел посвящен расчету экономического эффекта от внедрения разработки. Возможны следующие варианты расчета:

Если существует разработка - аналог и известна его цена, а разработка, выполненная в дипломном проекте имеет меньшую стоимость при аналогичных характеристиках, то годовой экономический эффект (прибыль производителя) рассчитываются как произведение программы выпуска разработки, выполненной в дипломе на сумму снижения цены одного изделия. Считается, что разработка одного диплома тиражируется и продается. При этом срок окупаемости разработки равен количеству месяцев, на которые снижение стоимости покроет затраты на разработку.

Если разработка - аналог неизвестны, то необходимо показать экономическую целесообразность проведения разработки. Возможно благодаря внедрению разработке диплома сократится эксплуатационные затраты, будут внедрены более прогрессивные технологии, достигается социально-значимый эффект. Данный вариант допускает отсутствие конкретных расчетов и количественных оценок экономического эффекта, но в дипломе должно быть приведено подробное обоснование сделанных выводов.

Если разработка - аналог существует, но его технические характеристики существенно уступают параметрам разработки, выполненной в дипломе, то как и в случае п.2.2 необходимо обосновать эффективность выполнения разработки.

4.2.2 Расчет экономической эффективности проекта

1.1. Стоимость приобретаемых пакетов прикладных программ - 45000руб.

1.2. Основная заработная плата. Из расчета 22 рабочих дня.

Таблица 4.2

Дополнительная заработная плата: 11% от 32073 равна 3528 руб.

Отчисление на социальное страхование: 36,5% от (32073+3528) равно 12999 руб.

Накладные расходы: 550% от 32073 равно 176401 руб.

Командировочные расходы. Предполагается 8 командировок в Москву. Стоимость проезда 3 тыс. руб. в одну сторону. Проживание и питание (100+500)=600 руб. Длительность командировки 7 дней.

Себестоимость: 306596 руб.

Прибыль: 20% от 306596 равно 61319 руб.

Цена: 367915 руб.

НДС равен 73583 руб.

1.10. Цена с НДС равна 441498 руб.

2. Расчет экономического эффекта.

Существует разработка-аналог. Стоимость 475214 руб. Разработка дипломного проекта тиражируется в количестве 20 экз. Эффект равен: (475214 - 441498)*20=674320 руб.

Глава 5. Обеспечение безопасности на предприятии

При работе на персональных компьютерах в ходе эксплуатации разработанной автоматизированной системы решаются вопросы охраны труда и техники безопасности (ОТ и ТБ). К вопросам ОТ относятся: основы гигиены, физиологии и психологии труда, а также метеорологические условия, отопление и вентиляция, кондиционирование воздуха, освещение помещений, зашумленность.

Для обеспечения нормальных условий труда санитарные нормы СН 245-71 устанавливают на одного работающего объем производственного помещения не менее 15 м; площадь помещения выгороженного стенами или глухими перегородками не менее 4,5 м.

Общие рабочие комнаты и кабинеты должны иметь искусственное освещение. Рациональное цветовое оформление помещений направленно на улучшение санитарно-гигиенических условий труда, повышение его производительности и безопасности. Окраска производственных помещений вычислительного центра (ВЦ) влияет на нервную систему человека, его настроение, восприятие запаха и, в конечном счете, на производительность труда. Поэтому так важен выбор цвета помещений ВЦ.

Основные производственные помещения ВЦ целесообразно окрашивать в соответствии с цветом технических средств. Выбор цвета определяется рядом факторов, в том числе конструкцией здания, характером выполняемой работы, освещенностью, количеством работающих.

Необходимо учитывать, что цвет является сильным психологическим стимулятором. Восприятие цвета в большей степени зависит от освещенности. Под влиянием различных источников света цвет поверхности меняет тон.

Коэффициент отражения света материалами и оборудованием внутри помещений имеют большое значение для освещения: чем больше света отражается от поверхности, тем выше освещенность. Освещение помещений и оборудования должно быть мягким, без блеска, окраска интерьера помещений ВЦ должна быть спокойной для визуального восприятия. Большое значение в отделке помещений имеет цвет пола и его сочетание с другим цветовым оформлением. Окрашенные в темные цвета пол и в слишком яркие цвета стены составляют резкий контраст, который приводит к напряжению зрения и быстрой утомляемости. Потолки рекомендуется окрашивать в светлые тона.

Шум на рабочих местах в помещениях ВЦ создается внутренними источниками: техническими средствами, устройствами кондиционирования воздуха, компрессорами, насосами, преобразователями напряжения и другим оборудованием, а также шумом, проникающим извне. Для снижения шума, создаваемого на рабочих местах внутренними источниками, а также шума, проникающего извне, следует:

ослабить шум самих источников, в частности, предусмотреть применение в их конструкции акустических экранов, звукопоглощающих кожухов и т.д.;

снизить эффект суммарного воздействия на рабочие места отраженных звуковых волн поверхностями ограждающих конструкций;

применять рациональное расположение оборудования;

использовать архитектурно-планировочные и технологические решения, направленные на изоляцию источников шума.

Эргономика и эстетика производства являются составными частями культуры производства, т.е. комплекса по организации труда, направленного на создание благоприятной рабочей обстановки, в основе повышения культуры производства лежат требования научной организации труда. Культура производства достигается правильной организацией трудовых процессов и отношений между работающими, благоустройством рабочих мест, эстетическим преобразованием среды.

Эргономика - наука, изучающая функциональные возможности человека в трудовых процессах с точки зрения анатомии, антропологии, гигиены, физиологии и психологии в целях создания орудий труда, а также технологических процессов, наиболее соответствующих высокой производительности труда человека.

Важную роль играет планировка рабочего места, которая должна удовлетворять требованиям удобства выполнения работ и экономии энергии и времени оператора, рационального использования производственных площадей и удобства обслуживания устройств ЭВМ, соблюдения правил охраны труда.