Разработка методической базы проектирования гибких потоков сборки обуви

Актуальность работы. Специфика обувного производства и современные тенденции рынка, требуют перехода предприятий на новые формы организации производства, позволяющие обеспечить его наиболее рациональное функционирование. Одним из способов решения этой задачи является создание гибких производственных систем, благодаря которым возможно быстро без излишних затрат переналаживать и адаптировать производство к требованиям рынка.

Принятие решения о каких-либо изменениях в производственном процессе, их рациональности — очень сложная и многогранная задача. Ведь изменения должны не только снизить затраты на производство, а значит и себестоимость продукции, но и улучшить ее качественные показатели. Одним из инструментов, позволяющих выявить наиболее приемлемый с этой точки зрения вариант исполнения изделия, является функционально-стоимостной анализ.

ФСА, как метод инженерной деятельности, используется на исходных этапах формирования объекта, предшествует обеспечению технологичности его конструкции. Использование ФСА в сфере проектирования дает возможность гарантировать более низкие начальные значения затрат на единицу, что немаловажно в условиях рыночных отношений. Эти факторы подчеркивают необходимость применения ФСА особенно в легкой промышленности, где прослеживается увеличение привлечения средств вычислительной техники и систем автоматизации для решения технических и технологических задач. Целью ФСА является выявление наиболее экономичного варианта исполнения изделия. Это достигается путем поиска и применения способа осуществления той или иной функции с наименьшими затратами. Эффективность использования ФСА, как метода оптимизации технико-экономических показателей производства, можно выявить путем сравнения последних до и после проведения ФСА.

На этапе решения задач формирования рациональной организационно-технологической структуры потока и последующего управления этой структурой возникают сложности, во многом обусловленные такими специфическими свойствами обувного производства как его дискретный характер в совокупности с многовариантностью, динамичность, сложная взаимосвязь и стохастичность происходящих событий. В данных условиях применение методов моделирования становится не только необходимым, но и экономически оправданным. Создание имитационной модели технологических процессов сборки обуви позволяет описать динамику потока с учетом последовательного протекания процесса и на основе анализа данных рекомендовать наиболее рациональные решения.

Заключительным этапом подготовки конструкторско-технологической документации является компоновка оборудования на производственной площади, которая заключается в разработке потока в цехе, обеспечивающего последовательное выполнение технологического процесса при наикратчайшем пути движения изделий. Эффективность разработки варианта компоновки потоков в цехе зависит не только от степени совершенства технологического процесса изготовления изделий, габарита цеха, вида здания, взаимного расположения складов, подготовительных, подсобно-вспомогательных и сборочных цехов, определяющих схему потоков материалов, полуфабриката и обуви, но и от качества инструментария, используемого при разработке документации для проектирования. Одним из инструментов, позволяющее обеспечить наиболее рациональное проектирование, является AutoCAD, адаптация которого к обувному производству позволит значительно оптимизировать данные процессы.

Таким образом, можно говорить о том, что в настоящее время актуальным является вопрос создания комплекса по рационализации производства обуви, объединяющего такие методы как ФСА, имитационное моделирование и автоматизированное проектирование.

Цель настоящей работы заключается в повышении эффективности процессов производства обуви на основе комплекса, объединяющего ФСА, имитационное моделирование и автоматизированное проектирование. Для достижения поставленной цели в работе:

— изучены основы производственной логистики и рассмотрена возможность применения ее принципов в обувном производстве;

— проанализированы основные методы логистического управления;

— проведен ФСА конструкций обуви, выявлены изменения перечня технологических операций сборки обуви в зависимости от изменений, произошедших после ФСА;

— получены основные технико-экономические показатели производства выбранных моделей обуви до и после ФСА;

— реализована компьютерная имитационная модель технологических процессов сборки заготовок и обуви, которая описывает динамику потока;

— отрегулировано количество оборудования, согласно показателям, полученным по итогам работы имитационной модели;

— произведен сравнительный анализ исходных данных и результатов работы имитационной модели, выявлено наиболее рациональное соотношение оборудования;

— создан программно-методический комплекс в среде AutoCAD, позволяющий компоновать оборудование в цехах сборки заготовки и сборки обуви;

— в рамках комплекса создана компьютерная база данных оборудования, представляющая собой палитру инструментов в среде AutoCAD;

— апробация работы.

Методы исследования. Теоретическими основами исследования является методология системного анализа. В работе использованы теоретические и практические основы конструирования и технологии обуви, материаловедения, автоматизированных систем, программирования, функционально-стоимостного анализа и имитационного моделирования. Научную новнзиу работы составляют:

— классификации основных понятий логистики обувного производствавыделенные логистические признаки, являющиеся характерными для обувного предприятия в целом и изменяющиеся в зависимости от особенностей конкретных обувных производств или их участков;

— рекомендованные логистические системы, в рамках которых может строиться управление обувным производством;

— методика анализа технологической структуры и динамики обувных потоков на основе компьютерной имитационной модели;

— разработанная компьютерная база данных оборудования, используемого в производстве обуви;

— алгоритм рационализации потоков производства обуви, повышающий эффективность проектных решений.

Практическую значимость работы определяют;

— результаты анализа технико-экономических показателей производства обуви до и после проведения ФСА;

— автоматизация процесса подготовки проектно-конструкторской документации;

— повышение эффективности работы технолога, сокращение временных и материальных затрат производства благодаря введению в практику предложенных решений по рационализации производства обуви. Апробация н внедрение результатов работы. Исследования выполнялись в соответствии с НИР кафедры технологии изделий из кожи по теме «Разработка научных основ конструирования и технологии производства изделий из кожи с применением информационных систем, новых материалов и методов исследования».

Основные положения диссертации и результаты работы докладывались и получили положительную оценку на заседаниях кафедры технологии изделий из кожи МГУДТ и 59 научной конференции «Молодые ученыеXXI веку» (г.Москва, 2007 г.).

Практическая значимость работы подтверждена результатами ее апробации в условиях ЗАО МОФ «Парижская коммуна» и учебного процесса кафедры технологии изделий из кожи.

Публикации. По результатам работы издано учебное пособие «Производственный процесс и принципы его организации» (г.Москва, 2007). По основным направлениям работы имеется три публикации.

Объем и структура диссертации. По своей структуре диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, выводов, списка литературы, включающего 103 наименования, 6 приложений на 155 страницах. Диссертация изложена на 184 страницах основного текста, включающего 55 рисунков и 34 таблицы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. Выделен комплекс методов, направленных на рационализацию процессов проектирования и производства обуви. Комплекс включает: ФСА, имитационное моделирование и компоновку оборудования в среде AutoCAD. Обоснована необходимость его создания как части методической базы проектирования гибких потоков производства обуви;

2. Рассмотрены основные свойства и принципы гибкого производственного процесса, являющегося основой логистики. Составлен словарь основных терминов логистики и на основе анализа изученного материала продемонстрирована возможность приложения определяющих понятий логистических принципов в обувном производстве. Выделены логистические признаки, являющиеся характерными для обувного предприятия в целом и изменяющиеся в зависимости от особенностей конкретных обувных производств или их участков.

3. Определены показатели, сравнительный анализ которых, до и после ФСА позволяет говорить о положительном эффекте его применения в обувном производстве. В качестве таковых приняты: численность рабочих и работающих, годовой фонд оплаты труда рабочих и работающих, себестоимость единицы продукции, себестоимость единицы продукции полная, рентабельность единицы продукции, коэффициент механизации, незавершенное производство, капитальные вложения, затраты по элементам себестоимости продукции на производство, производительность труда, прибыль за единицу продукции и чистая годовая прибыль;

4. Показано, что критериями оптимизации мощностей потоков обувного производства являются такие показатели как использование рабочего времени, коэффициент загрузки оборудования, производительность труда, съем продукции с единицы погонной длины потока, потери по заработной плате, приходящиеся на единицу задания потоку.

5. Проведен ФСА конструкций моделей обуви из ассортимента фабрики «Парижская Коммуна» (г. Москва). Разработаны схемы сборки заготовок верха обуви, обуви. Представлены структура обуви и технологические процессы до и после проведения ФСА. Рассчитаны основные технико-экономические показатели производства рассматриваемых моделей.

6. Выявлено, что функционально-стоимостной анализ обуви приводит к изменениям в ее структуре, а, следовательно, влечет за собой и изменения в технологических процессах. Так исключение из структуры деталей обуви, признанных экспертами ненужными, ведет к сокращению технологических операций и, соответственно, к сокращению себестоимости продукции за счет снижения затрат на з/п рабочим, материальных затрат, амортизационных отчислений.

7. Получены следующие результаты в итоге сравнительного анализа данных до и после проведения ФСА:

— в девичьих туфлях модели 5552−06 затраты по элементам себестоимости продукции после ФСА уменьшились на 7,9%- численность рабочих уменьшилась на 13%- фонд оплаты труда работающих уменьшился на 11,5%, производительность труда рабочих увеличилась на 26%- коэффициент механизации увеличился на 23,3%, а доля незавершенного производства снизилась на 26,8%;

— в модели «Летиция» численность рабочих уменьшилась на 5%- производительность труда увеличилась на 11%- фонд оплаты труда рабочих уменьшился на 4,3%- затраты по себестоимости на единицу продукции уменьшились на 2,6%, коэффициент механизации повысился на 6%, а незавершенное производство уменьшилось на 26,9%;

— для производства модели «Танюша» установлены следующие показатели: на 5% процентов уменьшилась численность рабочих и на.

6,8% фонд оплаты трудана 15% повысилась производительность трудасебестоимость понизилась на 6,8%, а незавершенное производство на — 4,2%, при повышении коэффициента механизации на 8%;

— для модели «Десель» процентные соотношения показателей до и после проведения ФСА следующие: численность рабочих уменьшилась на 1%, фонд оплаты труда уменьшился на 3%, себестоимость также понизилась на 1%, а незавершенное производство уменьшилось на 1,1%;

8. Установлено, что в зависимости от продуманности конструкции модели обуви ФСА позволяет рационализировать численность рабочих и работающих на 1−13%, уменьшить годовой фонд оплаты труда рабочих и работающих на 1−11%, повысив при этом производительность труда до 26%. Так же повышается коэффициент механизации производства на 1,5 — 23% и снижается доля незавершенного производство на 1−26,9%. Кроме того, данные изменения приводят к сокращению себестоимости продукции на 17,9%, в том числе и за счет снижения затрат по элементам себестоимости продукции и капитальных вложений.

9. Предложена методика анализа технологической структуры обувных потоков, в основу которой положена технология поиска и формирования окончательного варианта организации производственной системы с использованием имитационного моделирования. Имитационная модель при таком подходе служит инструментом формирования оценочных критериев исследуемых вариантов организационно-технологической структуры потока.

10. Выбран язык формализованного описания системы, таким образом, решена одна из основных задач анализа технологической структуры обувного потока с использованием средств моделирования.

11. Реализована компьютерная имитационная модель технологических процессов сборки заготовок и сборки обуви, которая описывает динамику потока с учетом последовательного протекания процесса. В результате моделирования получены данные о длительности производственного цикла и суммарной стоимости работы. Анализ этих данных позволяет осуществлять рационализацию параметров организационно-технологической структуры потока.

12. Выявлено, что рационализация потока на основе имитационной модели позволяет уменьшить время обработки на 3,2%, стоимость работ — на 10,9%, а стоимость оборудования — на 1,5%. Программа осуществляет рационализацию параметров организационно-технологической структуры потока, исключает так называемые «узкие места», сводит к минимуму простой оборудования.

13. Разработано LISP-приложение для выполнения компоновки оборудования в цехах сборки заготовок и обуви в программной среде AutoCAD, благодаря которому стала возможной автоматизация большинства этапов проектирования.

14. Создан программно-методический комплекс, функционирующий в среде AutoCAD, со специфическими свойствами, ориентированными на легкую промышленность, в частности на обувное производство. Данный комплекс состоит из методических указаний по компоновке оборудования и конструктивно — технологической характеристике рассматриваемых моделей обуви. Методические указания по компоновке включают: рекомендации по проектированию, выбору схемы движения полуфабрикатов, компоновке заготовочного и сборочного цехов, планировке рабочих мест, компоновке раскройных и вырубочных цехов. Вызов соответствующих разделов осуществляется с помощью созданного пункта меню «Компоновка».

15. Разработана компьютерная база данных оборудования, используемого в производстве обуви, с возможностью ее дальнейшего расширения.

База включает: название оборудования, функции им выполняемые и габаритные размеры.

16. Автоматизированы работы по компоновке оборудования для производства обуви на основе данных, полученных по результатам ФСА и имитационного моделирования. Составлено руководство пользователю.

17. Разработана документация по компоновке производственных площадей на примере процессов сборки заготовок туфель девичьих модели «0555−62» и полусапожек девичьих «Летиция», изготавливаемых на фабрике «Парижская коммуна».

18. Экономический эффект данного комплекса обеспечивается повышением производительности труда, уровня механизации производства, понижением показателей незавершенного производства и затрат на производство. Социальный эффект внедрения результатов данной работы состоит в обеспечении проектировщиков производства обуви доступным комплексом по рационализации проектирования технологических процессов.