Управление производственным процессом на основе построения структурно-функциональных моделей

Проблемы точности и качества обработки и сборки

УДК 658.5.012.1

УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПРОЦЕССОМ НА ОСНОВЕ ПОСТРОЕНИЯ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ

МОДЕЛЕЙ

В.Ю. Анцев, Н.А. Витчук

Рассматриваются вопросы повышения эффективности управления производственным процессом промышленных предприятий на основе построения структурно -функциональных моделей. Представлен пример моделирования процесса в специализированной среде программного продукта AllFusion Process Modeler 7. Для создания моделей использована методология функционального моделирования IDEF0.

Ключевые слова: управление, производственный процесс, структурно-функциональная модель, функциональный блок, интерфейсная дуга, дочерняя диаграмма, цикл Деминга-Шухарта, бизнес-процесс, методология IDEF0.

Организация и управление производственными процессами на предприятии являются одними из ключевых направлений, от успешной реализации которых зависит эффективность функционирования предприятия в целом [1].

Однако на каждом предприятии реализуется большое количество процессов, которые требуют постоянного контроля и при необходимости корректировки. В связи с этим возникает задача повышения управляемости производственных процессов. Наиболее приемлемым решением поставленной задачи, на наш взгляд, является использование различных программных продуктов, адаптированных под отечественные предприятия. На рынке представлено достаточное количество таких разработок, которые подходят для отдельных этапов реализации производственных процессов, либо могут охватывать все процессы, реализуемые на предприятии [2].

Если рассматривать отдельно производственные процессы, то общую модель производственного процесса можно представить в виде рис. 1.

При управлении производственным процессом осуществляется преобразование исходных ресурсов (входа) в какую - либо продукцию или услуги (выход). Входом процесса могут быть материалы, комплектующие изделия, информация и т. д., выходом - продукция, услуги [3].

Контроль процесса преобразования входа в выход позволяет обнаружить несоответствия стандартам или требованиям, устранение которых возможно на основе совершенствования производственного процесса, то есть при реализации «обратной связи».

139

Обратная связь Рис. 1. Общая модель производственного процесса

Одним из основных методов контроля и непрерывного совершенствования качества процессов является цикл PDCA (цикл Деминга - Шухар-та: Plan - планируй, Do - делай, Check - проверяй, Act - воздействуй, внедряй, действуй [4]. Краткая характеристика каждого этапа цикла PDCA представлена на рис. 2.

Рис. 2. Цикл PDCA

Существует большой выбор программных продуктов, которые позволяют контролировать реализацию каждого этапа цикла PDCA, структурировать протекающие на предприятии процессы различного профиля, повысить управляемость всей производственной системы в целом. Рассмотрим применение одного из них - AllFusion Process Modeler 7 (ранее BPwin) для контроля и анализа этапа «Do - реализация намеченного плана работ» на основе построения структурно-функциональных моделей.

Структурно-функциональные модели позволяют представить любой процесс, протекающий на предприятии, в четком и понятном формате. Для создания модели, отражающей структуру и функции системы, а также потоки информации и материальных объектов, широко используется методология моделирования IDEF0 [5 - 7].

140

Методология функционального моделирования ГОЕБО - это технология описания системы в целом как множества взаимозависимых действий или функций [8]. Методология ГОЕБО базируется на трех основных элементах:

1) функциональный блок;

2) интерфейсные дуги;

3) принцип декомпозиции - разбиение сложного процесса на составляющие его процессы.

В процессе декомпозиции функциональный блок разбивается на дочерние диаграммы. Дочерние диаграммы содержат дочерние блоки и стрелки, обеспечивающие дополнительную детализацию родительского блока [7, 9].

Построение структурно-функциональной модели начинается с контекстной диаграммы верхнего уровня, которая изображена на рис. 3. Для примера выбран технологический процесс производства трубопроводов газотурбинных двигателей [10, 11].

Пиан производства Техническая и рабочая документация Правила техники безопасности

Заготовки Готовая продукция

Сборочные детали Производить трубопроводы Брак

0р. о;

Рис. 3. Контекстная диаграмма верхнего уровня А-0

На диаграмме производственный процесс представлен в виде функционального блока, который осуществляется с использованием оборудования и инструмента персоналом участка в соответствии с правилами техники безопасности, технической и рабочей документацией, планом производства.

Для детального рассмотрения производственного процесса выполнена декомпозиция, т. е. построены дочерние диаграммы. На рис. 4 представлен первый уровень декомпозиции. На данной диаграмме присутству-

141

ют туннельные стрелки, которыми обозначены производственные отходы (металлическая стружка, отработанное масло, керосин и т. д.).

Оборудование и инструмент

Рис. 4. Дочерняя диаграмма блока А-0

Для удобства восприятия все операции технологического процесса производства трубопроводов объединены в следующие этапы:

1. обработать заготовки;

2. изготовить трубопроводы;

3. маркировать изделия;

4. провести контроль качества.

Первый этап начинается с того, что заготовки в виде труб поступают на операцию порезки. На отрезном станке получают трубки нужной длины, которые в соответствии с техпроцессом передают на операцию снятия фаски. Эти операции выполняет слесарь участка трубопроводов.

После прохождения данного этапа полуфабрикаты передают на следующий этап - изготовление трубопроводов (рис. 5).

Подготовленные трубки фрезеровщик сначала обрабатывает на вальцовочном станке. Затем слесарь механосборочных работ добивается нужного изгиба труб с использованием гибочной оснастки и нагрева места будущего изгиба ТВЧ и проверяет правильность выполнения операции на стапеле. Перед пайкой сварщик собирает трубопровод, устанавливает всю необходимую арматуру (ниппели, штуцера). Для более ответственных участков проводится проверка трубопроводов на групповом стапеле.

Далее трубопроводы поступают слесарю на зачистку для удаления окалины и шлифовщику на полировку. Готовые трубопроводы маркируются и передаются на этап контроля качества (рис. 6).

142

Рис. 5. Дочерняя диаграмма блока А-2

Контроль качества состоит из трех последовательных операций:

1) испытание давлением;

2) рентген-контроль трубопроводов;

3) прокачка керосином.

Первые две операции выполняет контроллер-оператор. Испытание давлением проводят на специальном стенде, который в общем виде представляет собой баллон, манометр, насос и шланг. Испытание давлением включает следующую последовательность действий:

1) подключение трубопровода к насосу;

2) заполнение трубопровода водой;

3) создание испытательного давления насосом;

4) выдерживание трубопровода под требуемым давлением;

5) сброс давления до рабочего с последующим осмотром трубопровода для проверки его герметичности;

6) сброс давления до нуля и слив воды;

7) снятие оснастки;

8) просушка трубопровода.

Трубопровод передается на следующую операцию, если в акте зафиксировано, что падение давления составляет 0 - 10 % от испытательного, а также не были обнаружены течи в сварных швах.

Рентген-контроль трубопроводов проводится с целью обнаружения возможных внутренних дефектов и проверки сварных швов. В акте делается заключение об общем внутреннем состоянии трубопровода.

Рис. 6. Дочерняя диаграмма блока А-4

Перед установкой на двигатель трубопроводы необходимо промыть в чистом керосине и продуть сжатым воздухом. Эту операцию выполняет машинист моечных машин. После завершения операции трубопроводы, прошедшие контроль, отвозят на склад готовой продукции, после чего они могут быть использованы в процессе сборки газотурбинных двигателей.

Итогом проведенного контроля качества также является разработка рекомендаций, которые направлены на повышение уровня качества производимой продукции и избежание появления брака.

Однако, если в ходе проведения контрольных мероприятий обнаруживается бракованная продукция, то она направляется на доработку на предыдущий этап, и делается соответствующая отметка в акте.

В ходе структурно-функционального анализа и построения диаграмм в среде AllFusion Process Modeler 7 были выявлены следующие проблемы.

1. На этапе изготовления трубопроводов после выполнения операций гибки и сборки трубопроводы проверяют на стапеле по всем изгибам.

Проблема заключается в том, что изготовление стапелей - трудоемкий и сложный процесс, так как трубопроводы различаются по конфигурации, и для каждого трубопровода необходимо изготовить индивидуальный стапель. Кроме того, стапели требуют периодической калибровки по контрольному образцу.

Современные технологические возможности позволяют сократить использование стапелей при производстве трубопроводов. Например, при выполнении гибочной операции на станке с ЧПУ контроль изгибов трубопроводов можно исключить, так как точность получения изгибов на таких

станках достаточно высокая. Это, в свою очередь, позволит сократить номенклатуру стапелей, повысить качество изделий, уменьшить время производственного цикла.

2. Большая часть операций выполняется вручную или с использованием устаревшего оборудования.

3. Этап маркировки изделия предшествует контролю качества, поэтому бракованные детали, если они имеют место быть, маркируют дважды.

Таким образом, в ходе структурно-функционального моделирования производственного процесса изготовления трубопроводов были определены основные этапы и операции, выполнение которых направлено на получение из заготовок готовой продукции - трубопроводов газотурбинных двигателей, а также перечислены проблемы, решение которых возможно при реализации непрерывного совершенствования производственного процесса.

Список литературы

1. Туровец О.Г. Организация производством и управление предприятием. М.: ИНФРА-М, 2004. 528 с.

2. Липунцов Ю.П. Управление процессами. Методы управления предприятием с использованием информационных технологий. М.: ДМК Пресс; М.: Компания АйТи, 2010. 224 с.

3. Кулябов Д.С., Королькова А.В. Введение в формальные методы описания бизнес-процессов: учеб. пособие. М.: РУДН, 2008. 173 с.

4. Федюкин В.К. Управление качеством процессов. СПб.: Питер, 2004. 208 с.

5. Анцев В.Ю., Ковалёва А.Е. Структурно-функциональная модель процесса технического обслуживания и ремонта грузоподъемного оборудования // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Вып. 7. Ч. 2. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. С. 72-78.

6. Ивахненко А.Г., Сторублев М.Л. Моделирование процессов систем менеджмента качества: монография / «Юго-Западный гос. ун-т» (ЮЗГУ). Курск, 2012. 167 с.

7. Анцев В.Ю., Савина Е.Ю. Рекламационная деятельность предприятий аэрокосмической отрасли // Стандарты и качество. 2014. № 2 (919). С. 58-61.

8. Черемных С., Семенов И., Ручкин В. Структурный анализ систем: ГОЕБ-технологии. М.: Финансы и статистика, 2003. 208 с.

9. Ивахненко А.Г., Сторублев М.Л. Моделирование систем качества: учебное пособие / «Юго-Зап. гос. ун-т». Курск, 2011. 174 с.

145

10. Анцев В.Ю., Витчук Н.А. Построение структурно-функциональных моделей производственного процесса // Качество продукции: контроль, управление, повышение, планирование: сборник научных трудов Международной молодежной научно-практической конференции: в 2 томах. Т. 1. 2015. С. 49-52.

11. Анцев В.Ю., Витчук Н.А. Освоение принципов бережливого производства на ОАО «Калужский двигатель» // Современные материалы, техника и технология: материалы 3-й Международной научно-практической конференции. 2013. С. 46-47.

Анцев Виталий Юрьевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, An-zev@tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Витчук Наталья Андреевна, ассистент, vitchuk.natalya@,mail.ru, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана

PRODUCTION PROCESS CONTROL ON THE BASIS OF CONSTRUCTION STRUCTURALLY-FUNCTIONAL MODELS

V.J. Anzev, N.A. Vitchuk

Considers questions of increase efficiency of production process control in the industrial enterprises on the basis of construction structurally - functional models. The example of structurally functional modeling of production in the specialized environment of the software product AllFusion Process Modeler 7 is presented. To create a model used functional methodology IDEF0.

Key words: control, production process, structurally-functional model, function block, interface arch, affiliated chart, Deming and Shewhart cycle, business process, methodology IDEF0.

Anzev Vitaliy Jur 'evich, doctor of technical science, professor, manager of department, Anzev@tsu. tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Vitchuk Natalia Andreevna, assistant, vitchuk. natalya@,mail. ru, Russia, Kaluga, Moscow Bauman State Technical University