CC BY
15
УДК 658.5
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ Г РОИЗВОДСТВЕ ИНОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ НА OCHORF МЯТОДОВ УПРАВЛРНИЯ KA4FCTROM
В. Ю Анцев\ Н. А. Внтчук". В. В. Мнрошннков'
'Тульский государственныйуниверситет г. Тупа, Россия Калужский филиал ФГБОУ ЗПО <Московский государственны й технический университет им. Н.Э. Баумана»,
г. Калуга, Россия
'Брянский государственный технический университет, г. Брянск, Россия
Аниошпиия - Увеличение спроса на газотурбинные двигатели ставит перед отечественными предприятиями чал а чу своевременного обеспечения внутреннего рынка данной продукцией. Уямнчпть пошм:-Hucib своевременно!и обеспечении ншребшелей ia;oi Прониными двшагелими couiBeiивлюшею качества в требуемом объеме вогможно нп основе внедрения методов управления качеством. В условиях функционирования действующего предприятия наиболее приемлемым является постепенное внедрение метотов управления качеством применительно к наиболее проблемным проичвплственным процессам, ииесиечиваюшил; двшаЕе.ш cuuiBeiciB)мщи.ми дегалями. Таким процессом на исследуемом нредирпи-тип является производственный процесс изготовления трубопроводов газотурбинных двигателей. В этой свм*н исследовании, направленные на paipauuiK\ рекомендации пи совершенствованию ирошводовенного процесса изготовления трубопровотов гаютурбиннкп: двигателей на основе методой управления качесхво.м, мвлнюни актуальными.
Пель исследования заключается в разработке и обосновании рекомендации по совершенствованию производственного процесса изготовления трубопроводов газотурбинных двигателей на основе методов управления качеством.
Залами исследовании: привесjи анализ произволе 1веннш и нрицесса на гчаоке ip;биириьидив: разработать рекомендаиии по совершенствованию процесса производства трубопроводов на основе методов управления качеством; оценить результаты внедрения методов управления качеством в производственный процесс.
Для решении uoci авленныл. задач были исиильшваны научные положении Bceuiijuuei о управлении качеством. методология расчета единичных и комплексных показателей качества производственного процесса, методы анализа и контроля процессов, структурно-функционального моделирования IDEF0, статистические методы управления качеством, методология проектирования реинжиниринга действующего процесса согласно правилу ESIA.
В результате успешной реализации мероприятий, которые предусмотрены на каждом этапе ESIA, ожидается уменьшение длительности производственного процесса изготовления трубопроводов, увеличение производительности груда, повышение уровня автоматизации производства. Все это позволит повысить возможности предприятия своевременно и в полном объеме обеспечивать потребителей газотурбинными двигателями соответствующего качества.
Ключевые слова: газотурбинный двигатель, трубопровод, потребности, производственный процесс, методы управления качеством.
I. Вбцдсшп:
Производство газотурбинных двигателей является одним из перспективных направлений развития современного отечественного энергетического маппшострое:тя. что следует гоЭпергегнческой стратегии России па период до 2030 года. Стратегией предусмотрено увеличение спроса на газотурбинные двигатели, что ставит
перед, отечественными предприятиями задачу своевременно! о обеспечения внутреннею рынка конкурентоспособными двигателями [1].
В числе отечественных производителей газотурбинных дапгателей можно выделить несколько предприятий, например. НПО «Сатурн», ОАО «УМ110», ОАО «Пермский моторный завод». Ф1 У11 «ШЩ газотурЬосгроения «Салют» н т.д., а также ОАО <'Калужский двигатель», которое расположено в г. Калуга. Основное направление деятельности завода - это разработка и производство специальной техники. реализация Еоторсй обе:печила предприятию наибольший объем выручки за исследуемый период (рис. 1).
Объем выручки, тыс. руб.
2500000 -20001)00 -1500000 -1000000 -500000 -0 --
СП
тип
гп
СП
СП
тпп
ГНП
гп
701Я год
7014 год
?01 5 год
Рис. 1. Распределение выручки предприятия по группам товаров (СП — спецпрсдукцня. ТНП - товары народного потребления. ГП - граждански продукция)
Спеипродухпия предприятия представлена газотурбинными двигателями и газотурбинными электростанциями. Распределение объема выпуска газотурбинных двигателей по годам за исследуемый пернед представлено на рис. 2, который наглядно доказывает стабильность заказоз на данный вид продукции предприятия.
/ / ✓ / ✓ У ✓ / / / / *
2013 год □ 2014 год ■ 2015 год
Рис. 2. Объем выпуска газотурбинных двигателей в 2013-2Э15 гт.
К группе товаров народного потреблении относятся бензиновые электроагрегаты и мотопомпы, мотоблоки различных модификации, мотокультиваторы. Гражданская продукция - это детали и сборочные единицы для ремонта электропоездов и электровозов а также комплектующие для авиационной техники
П. Постановка задачи
В настоящий момент предприятие пытается сохранить и увеличить целевой сегмент рынка сбыта газотур бинвык двигателей. Однако своевременность удовлетворения существующих и прогнозируемых потребностей в газотурбинных двигателях силами ОАО «Калужский двигатель» вызывает сомнения, так как сравнение фактических. и плановых показателей производства газотурбинных двигателей ншволило вьиъть опишнення в сроках изготовления данного вида продукции. Для установления причин возникновения отклонении были проанализированы данные отчетов \liciosoft Рупаппсз АХ: «Ритмичность производства». «Исполнение недельных планов по продукции», «1 рафик выпуска производства». «Отклонение в количествен и другие.
Результаты анализа стчетсв обобщены и приведены в табл. 1.
ТАБЛИЦА. 1
BbülüJlHJbHllb 11ЮШБОДС ГВНННЫХ ЗАКАЗОВ НА 1АЗОТУРЬИННЫЬ ДВЛ1 АТЬЛИ
Временной период Плановые н фактические показатели ириизьодпьа двш акелен, uju. Процент выполнения планов
план факт
1 квартал 42 34 81
2 квартал 58 50 86
3 квартал 60 56 93
4 квартал 35 26 74
Из табл. 1 видно, что фактическое выполнение производственных заказов на газотурбинные двигатели за исследуемый период не соответствует плану. Т.е.. можно судить о неудовлетворении потребностей потребителей данного предприятия.
Увеличить возможность своевременного обеспечения потребителей газотурбинными двигателями соответствующего качества з требуемом объеме возможно на оснозе различных методов управления качеством [21. Выбор методов управления качестзом может базироваться на их ктассификацин по этапам совершенствования гтроичводствечногс процесса [3] (та б л 2)
В связи с тем что производство газогурбинных двигателей - это сложный трудоемкий процесс, состоящий из множества отдельных этапов изготовления узлов н деталей, моментальное совершенствование всех стадий производства двигателей затруднительно. Поэтому постепенное внедрение методов управления качеством на тех стадиях, которые, в первую очередь, требуют совершенствования, является наиболее приемлемым в условиях функционирования действующего предприятия.
Наисолыпие отклонения в сроках изготовления деталей для комплектации газотурбинных двигателей показывает участок производства трубопроводов (табл. 3). Трубопроводы обеспечивают работу топливной, масляной систем и системы суфлирования двигателя.
ТАБЛИЦА 2 МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ
Л? п'п Этап совершенствования Методы
1 Определение приоритете усилий 1. Самооценка
2 Документирование 1. Диаграмма потока
2. Карта последовательности событий 3. Метод расслоения
4. Диаграмма Парето
3 Анализ проблемы 1 Причинно-следс-тиенная диа-рямма Исикавкт
2. Гистограмма
3. Структурно-функциональная модель процесса
4. Система единичных и комплексных показателей производственного процесса
4 Обучение и обсуждение идей совер аенствования 1. Метод анкетирования Кроуфорда
2. Метод номинальных групп
3. Диаграмма сродства
5 Выбор методов совершенствования 1 Уттротпение
2. Реинжиниринг
3. Развертывание функции качества ((^ГО-метсдология)
4. Статистическое управление процессами
6 Внедрение 1. Ьлок-схема процесса принятия решений
2. Технико- экономический анализ 3. Информационная поддержка
ТАБЛИЦА 3
выполнение плана производства трубопроводов
Временной период План, шг. Факт. шт. Отклонение от плана, %
1 квартал 1500 1195 20,3
2 квартал 2000 1750 12.5
3 квартал 2000 1960 2:0
4 квартал 1300 910 30,0
Таким образом, задача данной работы заключается о предложении рекомендаций по совершенствованию производственного процесса изготовления трубопроводов газотурбинных двигателей на основе методов управления качеством.
ш. Теория
Для выявления причин отклонений от плана, в первую очередь, была проведена проверка обеспеченности участка заготовками. С этой целью в программе был сформирован отчет, в котором перечислены номенклатурные позиции, необеспеченные заготовками. По даппым отчета все трубопроводы не имеют дефицита по зато товкам. Для выявления других причин, по которым участок трубопроводов не выполняет планы производства в срок, был проведен анализ производственного процесса изготовления трубопроводов.
На основе технологически карт предприятия была построена карта потока создания ценности трубопровода, т.к. операции технологического процесса составляют основу производственного процесса (рнс 3).
На основе карты потока для выявления операции, которые требуют сокращения времени выполнения, была построена диаграмма Парето (рис. 4).
t = 15,0 мин
t= 1,2 мин t=7,2 мин t = 7,8 мин
Рнс. 3.Карта потока создания ценности трубопровода
На рис. 4 видно, что гибочная операция является наиболее продолжительной по времени операцией технологического процесса. Сокращение длительности выполнения данной операции позволит сократить длительность производственного питота ичготоигения трубопроводов и обеспечит относительное выравнивание потока создания продукции.
С целью анализа структуры производственного процесса изготовления трубопроводов, а также потоков информации и материальных объектов выполнено стр>тстурно-функциональнэе моделирование в среде программного продукта AIlFusion Process Modeler 7. Для создайся моделей использована методология структурно функционального моделирования IDEF0 [4]. Фрагмент разработанной структурно -функциональной модели представлен на рис. 5.
Рис. 4. Диаграмма Парето по продолжительности выполнения технологических операций
На основе полученных результатов моделирования и расчета времени такта был определен средний коэф-фицнеиг загрузки участка. Ои составил 28%. При этом загрузка работников на операциях колеблется в преде лах от 10% до 80%
Общий показатель качества производственного процесса может быть найден как среднеарифметическая величина всех единичных показателей [5]:
=-{Ки+Кс+Кр+Ка+К6д+Кк) = -(ОМ + 0Л5 + 0М+О.43 + О.97^ОА2)=ОЛ, п 1.1 6 7
где Ки - коэффициент непрерывности; Кг - коэффициент специализации; Кр - коэффициент ритмичности; Ка — коэффициент автоматизации;
- коэффициент бездефектности:
К- коэффициент прогрессивности.
Чем ближе Кт к единице, тем выше оценка качества производственного процесса. По проведенным расчетам обший показатель качества процесса производства трубопроводов составил 0.7. Повышение расчетного показателя возможно на основе увеличения отдельных единичных показателей качества производственного процесса, в первую очередь, хозффициеншь авю.м;ииищии и нрох рессивносли, значения кшшрых не превышают 0 5
Таким образом, на основе анализа структурно-функциональных моделей, диаграммы Исикавы. диаграммы «спагетти» текущего состояния производственного процесса, карты последовательности событий, а ташже расчета показателен качества процесса выявлены следующие проблемы [б]:
1) значение общего показателя качества производственного процесса изготовления трубопроводов на 30% меньше порогового значения общего показателя качества процесса:
1) неравномерность загрузки рабочих на участке:
2) большие расстояния перемещения персонала и транспортировки продукции;
3) преобладание ручного труда;
Л) недостаточное количество мест храпения комплектующих и контрольных приборов:
5) использование сложных в изготовлении и требующих постоянной калибровки контрольных приборов -стапелей.
IV. Результаты экспериментов
С целью устранения выявленных проблем на участке трубопроводов и повышенна качества производственного процесса предлагается использовать комплекс нуте методологию улучшения качества - методологию реинжиниринга действующего процесса согласно правилу ESTA [3]. Первый шаг - предлагается перенести рабочее место, на котором осуществляется пайка, поменять последовательность выполнения операций маркировки и испытаний. оснастить рабочее место, где выполняется вальцевание фубоироводов. контейнерами для хранения гаек и ниппелей, приобрести дополнительные места хранения контрольных приборов. Новый вариант размещения рабочих мест позволит избежать хаотичности маршрута и сократить потери, связанные с лишней транспортировкой, лишними движениями н простоями. Диаграмма «спагетти» измененного маршрута движения деталей по операциям технологического процесса на участке трубопроводов представлена на рис. 6.
ны: 7 - пайка: 8 - зачистка: 9 - полировка: 10 - испытание: 11 - маркирозка: 12 - прокачка
Второй шаг - предлагается сократить длительность промежуточного контроля трубопроводов после гибочной операции.
Для измерения геометрии трубопроводов на предприятии применяют стапели, которые имитируют расположение ответственных систем газотурбинного двигателя и положение трубопровода относительно них. Использование стапелей носит субкек-ивньтй характер т к в ряде случае« рабочий ич личного опыта определяет места догнбки трубопровода, если конфигурация изделия имеет какие либо отклонения. Это объясняется тем, что стапели изготавливаются вручную, преимущественно из проволоки, которая может деформироваться при многократном использовании. Также для контроля трубопроводов, имеющих большую длину, используют не цельную конструкцию, а собирают прибор из нескольких отдельных стапелей. Обновление или изменение номенклатуры изделий требует разработки новых стапелей.
Исключить операцию проверки на стапеле возможно при выполнении операнин гибки на трубогнбочнсм станке с 411У с измерительно-программирующим устройством, которое позволит корректировать программу станка с учетом результатов измерения [7]. При этом ожидается сокращение времени промежуточного контроля трубопроводов, повышение качества изделий, снижение брака.
На следующем шаге Е$1А рекомендуется объединить выполнение простых операции для обеспечения более равномерней яагручки рабочих* слесарь может совмещать вчтполнечие операций снятия фаски и полировки а контролер оператор после проведения испытаний трубопроводов может маркировать годные изделия. Тогда захрузка специалистов на каждой операции после проведения намеренных, мероприятий л с учетом планируемого увеличения объемов производства станет более равномерной (табл. 4).
ТАБЛИЦА 4
ОБЩАЯ ЗАНЯТОСТЬ ОСНОВНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАБОЧИХ УЧАСТКА
Должность Текущий процент загрузки рабочего Прогнозируемый процент загрузки рабочего
Слесарь 50 50
Слесарь 10 -
Фрезеровщик 40 40
Слесарь механосборочных работ 80 40
Электросварщик ручной сварки 40 40
Контролер - оператор 40 60
Машинист моечных машин 40 50
Шлифовщик 30 20
Маркирование 10
На основе полученных данных также рассчитан средний коэффициент загрузки участка. Он составил ¿3%. При этом загрузка работников на операциях изменяется в диапазоне от 20% до 60%. Работников, занимающих должности слесаря и маркировщика предлагается перечести в ттех товаров народного потребления где наблюдается дефицит рабочих кадров.
Четвертый шш — предлагается автоматизировать выполнение гибки и ио.троькн трубопроводов при установке соответствующего оборудования.
Наиболее продолжительной операцией технологического процесса изготовления трубопроводов по результатам построения диаграммы Парето является операция гибки. Также предлагается автоматизировать операцию полировки трубопроводов как наиболее рутинную операцию. С целью автоматизации гибочной операции предполагается задействовать трубогибочный станок с ТШУ, а для автоматизации полировки шлифовальный станок. При этом ожидается сокращение длительности операционного цикла изготовления трубопровода на 12.5
Сокращение длительности операционного цикла изготовления детали, переход на машинное выполнение гибки и полировки трубопроводов может ускорить выпуск готовой продукции поньтсигь общий показатель качества производственного пронес са, обеспечить наиболее полное непельзовагахе рабочего времета эсповпы мл нреизводо.венными рабочими участка. Уве.хичение общех о показа 1еля качества производственного процесса ожидается за счет увеличения коэффициентов непрерывности, автоматизации п прогрессивности. Значения коэффициентов до и после предлагаемой автоматизации операиий представлены в табл. 5.
таблица 5
СРАВНЕНИЕ ЕДИНИЧНЫХ1КЖАЗ АТШ1ЬЙ КАЧЕСТВА ПРОЦЕСС А ДО И ПОСЛЕ 11РЬД11А1АЕМОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ ОПЕРАЦИЙ
Показатель Значение показатели до пред лагаемон автоматизации Значение показателя после предла гаемой автоматизации
Коэффициент непрерывности Кя =0.68 Ка =0.76
Коэффициент автоматизации К, = 0.43 А; =0.71
Коэффицисн! ирохрсссианиеш Кк - 0.42 -0.60
Оощие прогнозируемые результаты реинжиниринга действующего процесса, согласно правилу Ы>1А, на участке производства труоопроЕодовперечислены в таЬл. 6.
таблица 6
ФАКТИЧЕСКИЕ ИШОГЕГОЗИРУЕМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ПРОИТООДСтА ТРУБОПРОВОДОВ
Контрольные показатели Фактические Прогнозируемые
значения значения
Операционный цикл, мин 57.8 45.3
Длительность вспомогательных операций, мин 26.7 14.Э
Рабочий цикл, мин 84.5 59.3
Численность рабочих, занятых в процессе 9 7
Расстояние перемещения, м 220 180
V. Обсуждение результатов
Для оценки результатов проведения запланированных мероприятий в рамках реинжиниринга действующего процесса согласно правилу Е$1А предложен метод расчета интегральных показателей эффективности [8]. Расчеты интегральных показателей эффективности выполняются на основе определения постоянных и переменных издержек, а также иных доходов н расходов предприятия, которые составляют основу денежного потока и на изменение которых могут повлиять предлагаемые е реализации мероприятия.
Расчет величины денежного потока по периодам представлен в табл. 7. Период прогнозирования. равный трем годам обусловлен периодом охвата стратегически* планов производства гачотурбиннътх двигателей Планируемый об-чем производства трубопроводов- 1 год — 6400 тттт , ? год — 6650 тттт Я год - 7070 тттт Я гулсчгу ин-вестипилнных затрат включены затраты ня приобретение шлифовального гтанка стеллажей для хракения контрольных приборов контейнерь* для хранения комплектующих трубопроводов обучение рабочих
Ставка дисконтирования определена по методике расчета ставки дисконтирования Я. Хонко. которая основана на определении безрисковой ставки и премии за риск, связанный с инвестированием. Ставка дисконтирования составила 21%.
таблица 7 изменение статей денежных потоков
Наименование статьи Периол времени Оценка дифферен-
1 год 2 год 3 год циального эффекта
Изменение переменных издержек на весь объем производства. руб. 413422 438301 466196 Положительный
Изменение затрат на техническое обслуживание и ремонт оборудования, руб. 51750 51750 51750 Отрицательный
Изменение суммы налогов, руб. 11232 99 313 Положительный
Суммарный дифференциальный эффект, руб. 37^904 386850 414133 Положительный
Дисконтированный диффгрснииальньш ¿ффгкт. руб. 309838 264224 2337С7 Положительный
Дисконтирозанный дифференцигльный эффект нарастающим итогом. ругЬ. 80782Э
Инвестиции, руб. 405000 - - Отрицательный
Расист интегральных показателей эффективности представлен в табл. 8.
ТАБЛИЦА 8
ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕИНЖИНИРИНГА ДЕЙСТВУЮЩЕ! О ПРОИЗВОДСТВЕННО! 0ПРОЦЕССА
Показах ели эффекх xibhocxu Расчех ииказахе.хм Зил чение показа i ели
NPV, руб. NPV = 807829-403000 404829
PI р1 807829 2.00
403000
РВР. мес. Определен графически 16
IRR, % Определен с использованием 46
Функции ВСД в Microsoft Excel
Полученные значения интегральные показателей эффективности в масштабах иапшнсстроительного предприятия невысоки, однако подтверждают целесообразность совершенствования производственного процесса изготовления трубопроводов с использованием методов управления качеством. Успешная реализация всех этапов реинжиниринга на участке производства трубопроводовпозволит сократить временные и трудовые затраты, повысить качество продукции, своевременно обеспечить газотурбинные двигатели комплектом трубопроводов с учетом прогнозируемого ростапотребностей рынка газотурбинных двигателей.
VI. выводы и заключение
Основные итегн работы:
1. В результате исследования рынка газотурбинных двигателей к изучения основных положений Энергетической стратегии России до 2030 года, а также анализа показателя объема производства газотурбинных двигателей на конкретном предприятии за определенный период установлена необходимость совершенствования производства двигателей для своевременного обеспечения спроса с соблюдением высоких требований к точности исполпешт отдельных деталей и узлов. С этой целью предложено внедрение методов управления капе схвом.
2. С учетом того, что в условиях функционирования действующего предприятия моментальное совершенствование всех стадий производства двигателей затруднительно, первым обьектом внедрения методов управления качеством выбран производственный процесс изготовления трубопроводов.
3. Проведен анализ производственного процесса на участке трубопроводов с использованием различных методов управления качеством, а также выполнено структурно-функциональное моделирование производственного процесса, что позволило определить оснозные проблемы производства трубопроводов.
4. Предложены рекомендации по совершенствованию производственного процесса изготовления трубопроводов на основе методологии реинжиниринга действующего процесса, согласно правилу ESIA. с целью сокращения длительности производственного цикла для гвоевремечного выполнения производственных планов
5. Разработал метод, осиозаппый па расчете шпегральиых показателей эффективности и используемый для анализа резульхаюв совершенствования производственною процесса о применением методов управление качеством.
6. В результате успешного совершенствования производственного процесса изготовления трубопроводов на основе методов управления качеством прогнозируется сокращение длительности производственного пикта почти на 25 мннут. что позволит своевременно обеспечить газотурбинные двигатели комплектом трубопроводов с учетом прогнозируемого рэстаиотрсонэстек рынка газотурбинных двигателей. При этом чистый приведенный доход от реализации предложенных мероприятии за период прогнозирования составит почти 405000 рублей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Российская Федерация. Правительство. Распоряжения. Ob утверждении энергетической стратегии России на период до 2Э30 года: распоряжение от 13.11.2009 № 1715-р Ч Собрание законодательства РФ. 2009. № 48. Ст. 5836
2. ГОСТ ISO 9000-2011. Система менеджмента качества. Основные положения и словарь. Введ. 2013—01— 01. М.: Стандартинформ. 2012. 34 с.
3. Пономарев С. В.. Мпшенко С. В Инструменты и методы менеджмента качества: учеб. пособие. М.: РИА «Стандарты и качество», 2005. 24S с.
4. Анцев В. Ю.. Витчук Н. А. Построение структурно-фунюцнонапьных моделей производственного процесса/'/ Качество продукции: контроль, управление, повышение. планирование: сб. науч. тр. Междунар. моло-деж. науч.-практ. конф.: в 2 т. 2015. Т. L. С. 49-52.
5. Федюкин В. К. Управление качеством процессов. СПб.: Питер. 2004. 208 с.
6. Внтчук Н. А. Использование инструментов контроля качества производственного процесса И Молодежный вестник Политехнического института: сб. ст. 2015. С.33-37.
7. Старцев Н. И. Трубопроводы газотурбинных двигателей. М Машиностроение. 1976. 272 с.
8. Витчук Н. А. Расчет эффективности внедрения инструментов бережливого производства И Стандарты н качество. 2015. № 11. С. 60-64.
