Разработка методики отбора деталей, сборочных единиц, передаваемых в обособляемое ремонтное производство. Особенности использования прогрессивных технологических процессов при ремонте типовых авиационных двигателей и наземных газотурбинных установок.
Аннотация к работе
Совершенствование процессов производства и ремонта авиационных двигателей на всех этапах становления и развития гражданской авиации остается актуальным и востребованным. Однако, технологические процессы изготовления новых авиационных двигателей существенно отличается от ремонтных технологий, что затрудняет применение современных прогрессивных технологий ремонта ГТД. В связи с выше изложенным разработка новых прогрессивных методик повышения эффективности ремонтного производства ГТД на основе его локализации и применения прогрессивных ремонтных и технологических процессов, с учетом специфики авиационного двигателестроения, актуальна, что послужило основой выбора темы исследования. Выполнить анализ существующих технологических процессов изготовления новых и ремонта ГТД, выявить недостатки производственного процесса ремонта авиационных двигателей и доказать необходимость их преобразования. В настоящее время отсутствуют научно обоснованные методы осуществления такого обособления, в частности, методы отбора деталей и сборочных единиц, передаваемых из основного в ремонтное производство..На основе проведенного анализа существующей типовой схемы организации современного российского авиадвигателестроительного производства, определены основные недостатки такой системы и установлено, что необходимо ее преобразование с целью локализации ремонта авиационных двигателей в отдельное производство. Выявлены и проанализированы основные проблемы, связанные с локализацией ремонтного производства и показано, что для практического выполнения ее необходима разработка стратегии осуществления преобразований и методики отбора деталей в отдельное ремонтное производство. Предложено использовать в качестве стратегии осуществления необходимых преобразований метод эволюционного реинжиниринга, позволяющий обеспечить выполнение их с минимальным риском; разработаны необходимые для осуществления предлагаемых преобразований модели «как есть» и «как надо».
Введение
Актуальность работы. Совершенствование процессов производства и ремонта авиационных двигателей на всех этапах становления и развития гражданской авиации остается актуальным и востребованным. Конструкторская мысль, усилия инженеров, изготавливающих авиационную технику, всегда были направлены на повышение надежности, экономичности, контролепригодности, а в последние годы и экологичности авиационных двигателей.
Современные условия хозяйствования ставят перед экономикой авиационной промышленности, в т.ч., двигателестроением, ряд новых научных проблем. Переход России к рыночному экономическому укладу ограничивает возможности прямого администрирования деятельности хозяйствующих субъектов, что требует разработки новых подходов к проблеме технологии и организации ремонтного производства ГТД. Возникают принципиально новые проблемы корпоративного управления ремонтным производством на предприятиях в части его локализации, привлечения инвестиционных ресурсов.
Фактически, в настоящее время авиационная промышленность, в т.ч. ремонт авиационных двигателей, в России только становится бизнесом в его общепринятом понимании и остро нуждается в адекватном и методическом обеспечении. Ремонт авиационных двигателей, как правило, осуществляется в тех же структурных подразделениях, где осуществляется производство серийной продукции. Однако, технологические процессы изготовления новых авиационных двигателей существенно отличается от ремонтных технологий, что затрудняет применение современных прогрессивных технологий ремонта ГТД.
Аэрокосмическими промышленностями ведущих авиационных держав мира накоплен значительный позитивный опыт решения организационно-экономических проблем ремонтного хозяйства, возникающих в рыночных условиях. Однако переносимость зарубежного опыта по реорганизации ремонтного сопровождения как двигателей, так и отдельных его модулей на российскую почву ограничен по целому ряду объективных причин, среди которых ограниченность доступа к ним.
В связи с выше изложенным разработка новых прогрессивных методик повышения эффективности ремонтного производства ГТД на основе его локализации и применения прогрессивных ремонтных и технологических процессов, с учетом специфики авиационного двигателестроения, актуальна, что послужило основой выбора темы исследования.
Цель диссертационной работы разработка теоретических и практических положений по повышению эффективности производственного процесса ремонта авиационных двигателей на основе его локализации и применения прогрессивных технологий.
Для достижения указанной цели в необходимо решить следующие задачи: 1. Выполнить анализ существующих технологических процессов изготовления новых и ремонта ГТД, выявить недостатки производственного процесса ремонта авиационных двигателей и доказать необходимость их преобразования.
2. Разработать теоретические положения по внедрению необходимых преобразований в авиадвигателестроении.
3. Разработать критерии отбора узлов, деталей и технологических процессов, выделяемых в отдельное ремонтное производство.
4. Разработать методики технико-экономической оценки достигаемых результатов.
Направление исследования - технология и организация производства на российских предприятиях, занимающихся как изготовлением, так и ремонтом авиационных двигателей (на примере ОАО «НПО «САТУРН» г. Рыбинск).
Методы исследования - разработка направления перспективных преобразований в российских авиадвигателестроительных компаниях традиционных ремонтных производственных процессов с целью обособления ремонтного производства и его совершенствования на базе внедрения прогрессивных технологических процессов при ремонте ГТД.
Достоверность и обоснованность научных результатов исследования определяется выбором адекватных моделей и методов, применением апробированных методик научного познания, корректностью постановки задачи и подтверждается практическим использованием результатов в промышленности.
На защиту выносятся: - теоретические положения по осуществлению необходимых преобразований по обособлению ремонтного производства на основе метода эволюционного реинжиниринга и количественной оценки целесообразности передачи деталей и сборочных единиц из основного производства в обособленное ремонтное на основе критерия ЭКО (экономика-качество-организация);
- инструментальные средства для проведения анализа целесообразности передачи деталей на основе предложенных столбиковой и матричной диаграмм по оценке критериев определения возможности передачи.
Научная новизна работы заключается в разработке обобщенного критерия, а также матричных диаграмм оценки целесообразности передачи деталей и сборочных единиц в локализованное ремонтное производство, что явилось основой методологии реорганизации ремонтного производства.
Практическая полезность работы заключается в обеспечении возможности существенного повышения качества ремонта авиационных двигателей и технико-экономических показателей ремонтного производства.
Апробация и реализация результатов. Основные положения работы доложены и обсуждены на международных научно-технических конференциях «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении», г. Тольятти, 2008, «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности», г. Брянск, 2008, «Перспективные направления развития технологии машиностроения и металлообработки», г. Ростов - на - Дону, 2008, на семинарах кафедры «Технология авиационных двигателей и общего машиностроения» ГОУ ВПО Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева (2007-2009 г.).
1. Аналитический обзор проблем и анализ существующих технологических и организационных методов, используемых в ремонтном производстве для обеспечения качества и заданных технико-экономических показателей
Рассмотрены тенденции в области обеспечения надежности силовых установок и их ремонтноприготности, технико-экономическая целесообразность ремонта авиационных двигателей. Сделан вывод о необходимости изменений в научном, технологическом и организационном обеспечении производства, и, прежде всего, в области повышения ремонтопригодности двигателей. Приводится обзор ранее выполненных научных исследований и анализ работы конкурирующих фирм в области технологии и организации ремонтного производства ГТД. Показано, что основные научные исследования в области технологии и организации ремонта ГТД связаны с диагностированием двигателей, классификацией ремонтов, разработкой методик подготовки двигателя к ремонту и определения видов разрушения его элементов. Сделаны выводы, что для большинства современных российских авиадвигателестроительных предприятий ремонт авиационных двигателей один из основных бизнес-процессов. Вместе с тем ремонтное производство авиационных двигателей имеет существенную специфику по сравнению с их основным производством. Необходима его реорганизация с целью обособления ремонтного производства. В то же время методы, позволяющие выполнить такую реорганизацию с минимальными потерями, в настоящее время отсутствуют. В конце главы приводятся цель и задачи исследования.
2. Анализ необходимой степени обособления ремонтного производства
Осуществление технологических процессов ремонта двигателей требует использования как специфических, так и общих с основным производством технологических процессов (рис.1). Полная ясность в отношении необходимости передачи какой-либо детали или сборочной единицы в отдельное ремонтное производство существует только в некоторых случаях.. При этом в результате передачи какой-либо детали в отдельное ремонтное производство могут возникнуть сложности технико-экономического характера (например необходимость приобретения нового оборудования), но зато могут появиться возможности по использованию более прогрессивных технологий.
Рис. 1. Осуществление технологических процессов ремонта двигателей с использованием как специфических, так и общих с основным производством технологических процессов
Поскольку от выбора конкретного варианта технологического процесса зависят как технико-экономические показатели, так и качество ремонта, необходимо иметь методику, позволяющую сделать такой выбор.
В настоящее время отсутствуют научно обоснованные методы осуществления такого обособления, в частности, методы отбора деталей и сборочных единиц, передаваемых из основного в ремонтное производство.. Методологические основы осуществления необходимых преобразований
Существующая в настоящее время на большинстве российских авиадвигателестроительных предприятий организация процесса ремонта авиационных ГТД сложилась в те времена, когда каждое предприятие было монополистом в своей сфере деятельности. Эта организация основана на том, что изготовление деталей для ремонта производится в тех же подразделениях, что и изготовление новых деталей. Причиной этого является некоторая общность применяемых технологических процессов, необходимость использования дорогостоящего оборудования и оснастки в случае обособления ремонтного производства. Например, на многих отечественных предприятиях существует система производства, которая носит корпусной характер: все производство разделено по предметному принципу: ротор, статор, газогенератор, турбина. Такая организация, однако, вызывает целый ряд трудностей технического, организационного и финансового характера и не отвечает современным требованиям: невозможно влиять на ритмичность сборки ремонтных изделий; управлять таким производством очень сложно. Тем не менее, до последнего времени это давало возможность сохранить инфраструктуру.
В практике отечественных организаций часто наблюдается запаздывание пересмотра стратегии управления по отношению к изменению окружающей деловой среды, так что не происходит желательного своевременного приспособления компании к изменившимся внешним условиям.
Эту задачу предлагается решать в ходе радикальной перестройки (реинжиниринга) бизнес-процессов и предприятия в целом, чтобы максимально эффективно приспособиться к изменившейся окружающей среде. Задачи, которые необходимо решать в ходе реинжиниринга, обычно характеризуются высокой степенью сложности и большой ответственностью. Необходимость реинжиниринга связывается с высокой динамичностью современного делового мира.
В качестве основного подхода для осуществления рассматриваемой реорганизации производства на авиадвигателестроительных предприятиях предложено использовать "эволюционный" реинжиниринг по Томасу Х. Дэвенпорту, являющийся комбинацией реинжиниринга с методами постепенного улучшения качества процессов. При реализации данного подхода большое внимание уделяется вопросам управления изменениями. В результате процесс перемен сопряжен с меньшим риском.
4. Методика отбора деталей и сборочных единиц, передаваемых в обособляемое ремонтное производств
Основными факторами, влияющими на отбор деталей и узлов, являются следующие: 1) экономические факторы, которые могут быть оценены количественно изменением себестоимости выполнения ремонта;
2) вопросы обеспечения качества, которые могут быть количественно оценены изменением затрат на обеспечение качества;
3) организационные факторы, которые могут быть оценены лишь качественно;
4) прочие факторы (перспективность и конкурентоспособность рассматриваемого изделия, планы по его модернизации, возможности использования кооперации).
Первая и вторая категории факторов имеют однородный характер и могут быть выражены в денежном эквиваленте.
Третья и четвертая категории факторов однородного характера не имеют.
В связи с этим возникает сложность совместной оценки перечисленных выше факторов. Эта сложность может быть преодолена путем использования безразмерных критериев и весовых коэффициентов для каждой категории факторов. Предлагается для этой цели использовать обобщенный экономический критерий ЭКО, рассчитываемый по следующей формуле: ЭКО = Э•а К•b О•с, (1) где Э - безразмерный экономический критерий, учитывающий изменение технологической себестоимости;
К - безразмерный критерий, учитывающий изменение затрат на качество;
О - безразмерный критерий, учитывающий затраты, которые необходимы для организации отдельного ремонтного производства;
a, b и с - весовые коэффициенты, учитывающие важность (весомость), критериев Э, К и О, соответственно, Безразмерный экономический критерий рассчитывается по следующей формуле: , (2) где Сс - полная технологическая себестоимость для действующего варианта;
Сн - полная технологическая себестоимость для нового варианта.
Величину полной технологической себестоимости продукции с достаточной точностью можно определить по имеющимся известным методикам. Для оценки изменения затрат на качество можно исходить из того, что оба варианта должны безусловно обеспечивать требуемое качество, однако затраты, необходимые для этого, могут быть разными. Критерий, учитывающий изменение затрат на качество, рассчитывается по следующей формуле:
, (3) где Зс - затраты на обеспечение качества для старого варианта;
Зн - затраты на обеспечение качества для нового варианта.
В основу определения затрат на качество положена модель PAF ("Prevention, Assurance, Failure" - затрат, связанных с предупреждением, оценкой и отказом). В работе приведена классификация соответствующих элементов затрат, а также формулы для их определения. Они включают: - Затраты на достижение соответствия по качеству.
Затраты на предупреждение некачественных изделий: Затраты на оценку качества изделий: - Затраты, связанные с несоответствием по качеству.
Затраты, связанные с внутренними отказами.
Затраты, связанные с внешними отказами.
Основная сложность оценки организационных факторов заключается в сложности получения непосредственной количественной оценки. Однако данная задача может быть решена с использованием балльной экспертной системы оценки.
Критерий О, учитывающий организационные факторы, рассчитывается по следующей формуле: , (4) где Оін и Оіс - балльные оценки i - го организационного показателя для нового и старого вариантов, ci - вес i - го организационного показателя.
Прочие факторы весьма многообразны, изменчивы и могут включать в себя, например, оценку перспективности и конкурентоспособности рассматриваемого изделия, планы по его модернизации, возможности использования аутсорсинга, кооперации и т.д. Формализовать и оценить количественно данные факторы не представляется возможным. Невозможность полной формализации процесса принятия решений в данном случае делает невозможной автоматизацию данного процесса. Кроме того, по причине разнообразия эти факторы сложно подвергнуть классификации. В связи с этим предлагается учитывать их экспертным методом совместно с организационными факторами, а окончательное решение о передаче деталей в самостоятельное ремонтное производство должна принимать рабочая команда реинжиниринга.
Для определения весов отдельных показателей предлагается использовать экспертный метод. При этом, поскольку экономические факторы и факторы, связанные с качеством ремонта носят однородный характер и выражаются в одних и тех же единицах (денежных), их вес должен быть одинаковым и большим, чем вес организационного фактора. Рекомендуется в качестве первого приближения принять a = b = 0,4, c = 0,2.
Рабочая команда реинжиниринга - группа работников предприятия (менеджеры, технологи, работники службы качества), а также внешние участники (консультанты, разработчики), которые осуществляют непосредственную работу по реинжинирингу процесса ремонта двигателя.
В связи со сложностью и многоплановостью стоящей перед группой реинжиниринга задачи, представляется необходимой разработка инструментов для визуализации и оценки необходимости преобразований. В качестве таких инструментов предлагаются столбиковая и матричная диаграммы, используемые последовательно.
Столбиковая диаграмма (рис. 2) строится по величине интегральной оценки - критерия ЭКО. При построении диаграммы по горизонтальной оси откладывается номер рассматриваемой детали, по вертикальной - величина критерия ЭКО. Передача детали или сборочной единицы в отдельное ремонтное производство целесообразна, если критерий ЭКО больше единицы. В том случае, если величина критерия ЭКО равна единице, передача не приносит ни положительных, ни отрицательных последствий. Если критерий ЭКО меньше единицы, то передача влечет за собой отрицательные последствия.
Рис. 2. Столбиковая диаграмма
Матричная диаграмма, соответствующая приведенной на рис. 2 столбиковой диаграмме, приведена на рис. 3. При построении матричной диаграммы по горизонтальной оси откладывается величина критерия К, учитывающего изменение затрат на качество, по вертикальной - величина экономического критерия Э, учитывающего изменение технологической себестоимости.
Диаметр кружка на диаграмме прямо пропорционален величине О, учитывающего организационные факторы. В случае, если рассчитанная величина критерия О меньше 1, кружок изображается на диаграмме контуром. Номер кружка на диаграмме соответствует номеру рассматриваемой детали. Передача детали в отдельное производство целесообразна, если ЭКО>1.
Таким образом, столбиковая и матричная диаграммы позволяют выявить те детали, передача которых в отдельное ремонтное производство наиболее целесообразна.
Рис. 3. Матричная диаграмма
Для анализа и оценки организационных показателей создается экспертная группа, в состав которой включаются высококвалифицированные специалисты в области организации ремонтного производства: менеджеры, технологи, конструкторы и т.д. (рис.4). В тексте диссертации приведены методики отбора и оценки кандидатов, формирования и функционирования экспертных групп.
Результатом работы экспертов является таблица оценок каждого из организационных показателей каждым экспертом. Окончательное решение о передаче деталей и узлов в самостоятельное ремонтное производство должна принимать рабочая команда реинжиниринга с учетом проведенного анализа. Описанная методика отличается комплексным рассмотрением экономических, организационных факторов и вопросов обеспечения качества и, кроме того, позволяет учесть влияние других неформализуемых факторов.. Методика оценки эффективности локализации ремонта
Влияние локализации ремонтного производства на эффективность его многообразно и далеко не все стороны этого влияния могут быть оценены количественно. Кроме того, на практике нет единого подхода не только к проблеме оценки эффективности, но и к самому понятию эффективности ремонтного производства и его локализации. Автором проанализировано несколько основных методик и предложена оценка эффективности ремонтного производства при его локализации путем определения уровня общих расходов, выполняемая в следующей последовательности.
Рис. 4. Блок схема процесса экспертной оценки организационных факторов
1. Оценка необходимых затрат З.
Включает в себя дополнительные затраты на приобретение, содержание и ремонт (в случае необходимости) основного и вспомогательного оборудования и приспособлений, производственных площадей, персонала (расчет выполняется на основании определенной номенклатуры передаваемых деталей и сборочных единиц, технологических процессов их ремонта).
2. Оценка ожидаемого увеличения прибыли Р.
Включает в себя, как правило, оценку уменьшения технологической себестоимости для номенклатуры деталей и сборочных единиц передаваемых в локализованное ремонтное производство. Она должна включать все элементы затрат, касающиеся реализации техпроцесса, если они подвергаются изменениям. Основной источник оцениваемого увеличения прибыли - уменьшение суммарного штучно-калькуляционного времени - ТШК.
3. Оценка эффективности локализации ремонтного производства: Э = Р - З (5)
Данная оценка производится за несколько лет, поскольку: - необходимые затраты будут существенно различаться в зависимости от времени;
- прибыль также будет изменяться с течением времени.
4. Оценка срока окупаемости проекта.
В связи с существенной инфляцией, необходимо выполнять оценку по дисконтированным поступлениям ДП, которые определяются объемом прибыли Р и амортизационных отчислений А, которые поступают ежегодно.
, (6) где Рт = Р А, t = 1, 2, 3, … - года, по которым производится расчет, i - норма дисконта.
Прибыль Р можно определить из планируемой рентабельности R и себестоимости детали ССЕ: R = Р / ССЕ . (7)
Тогда прибыль на 1 деталь: . (8)
Прибыль на годовую программу: . (9)
Для определения срока окупаемости ТОК можно воспользоваться методом линейной интерполяции. Тогда: , (10) где ДПТ - дисконтированные поступления за t лет.
Разработанная методика оценки эффективности процесса локализации ремонтного производства на основе расчета срока окупаемости проекта учитывает дисконтируемые поступления.
6. Результаты, полученные при практическом использовании разработанных методик по организации локализации ремонта
Приводятся примеры использования прогрессивных технологических процессов при ремонте типовых авиационных двигателей и наземных газотурбинных установок, что стало возможным в результате его обособления.
Локализация ремонтного производства с помощью разработанных методик, инструментальных средств анализа и оценки передачи деталей из основного в обособленное ремонтное производство и применения прогрессивных технологий ремонта ГТД создает организационно-технологические предпосылки повысить как технико-экономические показатели производства, так и качество ремонта ГТД, а также разработанных на их базе различных силовых установок наземного применения.
Оценка эффективности локализации ремонтного производства на основе расчета срока окупаемости проекта с учетом дисконтных поступлений, дает предпосылки повышения эффективности ремонтного производства.
Проведенные исследования ремонта гребешков фланцев лабиринта методом аргонодуговой наплавки в автоматическом режиме, позволили внедрить в производство и тем самым увеличить их ремонтопригодность и сократить себестоимость ремонта.
Выполненный расчет показал, что экономический эффект от внедрения результатов исследования в ОАО «НПО «САТУРН»» становится положительным, начиная с третьего года его осуществления при этом чистая прибыль предприятия составит 19,71 млн. рублей; проект полностью окупается к пятому году его осуществления.
Вывод
сборочный газотурбинный двигатель авиационный
1. На основе проведенного анализа существующей типовой схемы организации современного российского авиадвигателестроительного производства, определены основные недостатки такой системы и установлено, что необходимо ее преобразование с целью локализации ремонта авиационных двигателей в отдельное производство.
2. Выявлены и проанализированы основные проблемы, связанные с локализацией ремонтного производства и показано, что для практического выполнения ее необходима разработка стратегии осуществления преобразований и методики отбора деталей в отдельное ремонтное производство.
3. Предложено использовать в качестве стратегии осуществления необходимых преобразований метод эволюционного реинжиниринга, позволяющий обеспечить выполнение их с минимальным риском; разработаны необходимые для осуществления предлагаемых преобразований модели «как есть» и «как надо».
4. Разработанная методика отбора деталей в отдельное производство, учитывающая специфику ремонтного производства, позволяет выполнять технологические процессы с учетом экономических и организационных факторов, а также вопросов обеспечения качества. Практическое использование данной методики позволяет обеспечить возможность использования прогрессивных технологических процессов при ремонте авиационных двигателей.
5. Разработанные инструментальные средства на основе столбиковой и матричной диаграмм для визуализации наиболее сложных проблем, возникающих при решении вопроса о передаче деталей и сборочных единиц в отдельное ремонтное производство, позволяют обеспечить комплексность рассмотрения проблемы и оптимальность результата выбора.
6. На основе выполненных технико-экономических расчетов доказано, что выполнение проекта локализации ремонтного производства экономически целесообразно.
7. Разработанная методика оценки экономической эффективности выполненных преобразований позволяет произвести технико-экономическое обоснование локализации ремонтного производства.
Список литературы
1. Стрижов, А.Н. Технология восстановления гребешков фланцев лабиринта [Текст] / А.Н. Стрижов // Упрочняющие технологии и покрытия. -2008. - №10 - С. 50 -51.
2. Стрижов, А.Н. Ремонт авиационного двигателя как объект реинжиниринга [Текст] / А.Н. Стрижов // Полет. - 2009. -№2. -С. 23-26.
3. Стрижов, А.Н. Реинжиниринг ремонтного производства авиационных двигателей. [Текст]/ А.Н. Стрижов // Труды 2 Международной научно-технической конференции (Резниковские чтения) Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении. Часть 2 - Тольятти, ТГУ, 2008. - С. 210 - 214.
4. Стрижов, А.Н. Повышение качества ремонта авиационных двигателей на основе принципов реинжиниринга [Текст] / А.Н. Стрижов // Проблемы качества машин и их конкурентоспособности. Материалы 6-й международной научно-технической конференции - Брянск. БГТУ, 2008. - С. 404 - 406.
5. Стрижов, А.Н. Качество поверхности пера лопаток ротора компрессора после выполнения ремонта. [Текст] / А.Н. Стрижов // Перспективные направления развития технологии машиностроения и металлообработки. Материалы международной научно - технической конференции - Ростов - на - Дону, ДГТУ, 2008 - С 118 -123.