Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ПРЕДИСЛОВИЕ
Машиностроение является технической основой интенсификации материального производства, а следовательно, ведущей отраслью промышленности. Поэтому технический уровень выпускаемых изделий в значительной мере определяет развитие и уровень всех отраслей промышленности.
В настоящее время основная задача промышленности заключается в расширении и совершенствовании индустриальной базы развития экономики, в повышении технического уровня и эффективности производства, его рентабельности, организации, мобильности, экономии производственных и трудовых ресурсов, улучшении качества продукции.
В современных условиях существенно повышается значение средств механизации и автоматизации как основных, так и вспомогательных работ, расширяется применение промышленных роботов, гибких производственных систем, средств вычислительной техники.
При изложении материала данной дисциплины учтено, что студенты знакомы с основными материалами ранее изученных дисциплин, предусмотренных Государственным образовательным стандартом, таких как «Техническая механика», «Материаловедение», «Метрология, стандартизация и сертификация», «Процессы формообразования и инструменты», «Оборудование машиностроительного производства».
Предисловие, введение, главы 1, 2, 4, 5, 10—15, 17, 18, 20 — 24 написаны В. Ю. Шишмаревым; главы 3, 6 — 9, 16, 19 — Т. И. Каспиной.
Авторы выражают благодарность рецензентам Е. В. Лабунской — преподавателю Московского автомобилестроительного техникума и канд. техн, наук, доценту МНУ (МВТУ) им. Н.Э. Баумана Р. М. Гоцеридзе за ряд ценных и полезных замечаний и предложений, которые учтены при окончательной подготовке книги к изданию.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из главных условий технического прогресса в настоящее время является постоянное обновление выпускаемой продукции, а одним из главных требований к современному производству — освоение новой продукции при минимальных потерях и затратах. Кроме того, должны быть решены вопросы комплексной автоматизации производства и экономии трудовых ресурсов.
Развитие современного производства имеет тенденцию широкого использования автоматизированных производственных систем и создания на их базе во всех промышленно развитых странах мира автоматизированных заводов.
Для машиностроения на современном этапе развития характерны следующие особенности:
постоянное усложнение конструкций выпускаемых изделий;
увеличение номенклатуры изделий;
частая смена объектов производства;
сокращение сроков освоения продукции;
уменьшение относительной доли трудоспособного населения, занятого в сфере материального производства;
привлечение рабочих, инженеров и техников высокой квалификации.
При современных темпах развития науки и техники главное требование к высокопроизводительному и высокоэффективному производству сводится к следующему: производство должно быть готово и способно в любой момент безубыточно прекратить изготовление освоенной продукции и в короткий срок приступить к выпуску любой по количеству партии новых изделий, в том числе и отличающихся друг от друга.
Переход на изготовление новой продукции труднее всего осуществить на наиболее современных предприятиях, оснащенных высокопроизводительным специализированным оборудованием, станками-автоматами, автоматическими линиями, которые практически не поддаются переналадке.
С учетом реальных условий производства задачами совершенствования технологии машиностроения в настоящее время являются:
увеличение производительности труда в основном и вспомогательном производствах, а также в области технологической подготовки производства;
повышение интеллектуального уровня труда всех участников производства;
сохранение ранее затраченных трудовых ресурсов (физического труда рабочих и интеллектуального труда конструкторов, технологов и программистов);
всемерная экономия материальных и энергетических ресурсов;
• сокращение цикла конструкторской и технологической подготовки производства, широкое использование унифицированных и типовых средств технологического оснащения и оборудования при повышении ресурса их работы и преемственности при перестройке производства;
сокращение объемов строительно-монтажных работ за счет реконструкции производства в основном на базе переналадки и перекомпоновки технологического оборудования, приспособлений и инструмента, заказываемых и закупаемых предприятиями при переходе на выпуск новой продукции.
Перечисленные задачи и особенности, относящиеся прежде всего к многономенклатурному и мелкосерийному производствам, выпускающим 70... 80 % общего объема продукции, становятся все более важными для крупносерийного и даже массового производства. Перспектива его развития заключается в том, что доля крупносерийной продукции в общем объеме выпуска изделий (20... 30 %) не будет возрастать, а номенклатура изготовляемой продукции будет неуклонно увеличиваться. Это значит, что стабильность конструкций и устойчивость технологий их изготовления будет уменьшаться.
Таким образом, перед промышленностью стоят две задачи: крупносерийное и массовое производства нужно наделить определенной гибкостью, сохранив при этом все преимущества полной автоматизации, а мелкосерийное — необходимо комплексно автоматизировать таким образом, чтобы наряду с гибкостью оно приобрело и лучшие черты массового производства — непрерывность, ритмичность, высокий темп выпуска изделий, стабильность технологических процессов.
Решить эти задачи на единой основе позволяет создание гибких производственных систем (ГПС). Их основа — станки и машины с ЧПУ, промышленные роботы и манипуляторы, управляющие устройства на базе ЭВМ.
В гибких автоматизированных системах автоматизируются практически все технологические, вспомогательные и транспортные операции. Например, в ГПС механообработки могут быть автоматизированы:
загрузка заготовок на станки и выгрузка с них обработанных деталей;
обработка деталей по заданной программе;
смена режущих инструментов;
контроль качества деталей в процессе и после обработки;
уборка стружки;
транспортирование деталей от станка к станку в любой задаваемой последовательности;
изменение программы обработки;
управление работой всего комплекса оборудования, входящего в состав ГПС, по принципу гибкоперестраиваемой технологии.
Отличительной особенностью ГПС по сравнению с традиционными мелко- и среднесерийным производствами является то, что в ГПС для многономенклатурного серийного производства можно обеспечить выполнение основных принципов, характерных для массового поточного производства.
В настоящее время широко осуществляется объединение единичного автоматического оборудования в групповые (многопозиционные) системы (линии, обрабатывающие центры), управляемые ЭВМ. При этом доля участия человека в производственном процессе сокращается более чем в три раза. Кроме того, создаются и внедряются автоматические участки и цехи-автоматы, управляемые одной или несколькими ЭВМ на основе принципов и средств ГПС при условии серийного изготовления всех технических и программных компонентов. Доля участия человека в производственном процессе в этом случае сокращается более чем в шесть раз.
Автоматизированный завод позволит сделать реальностью так называемую «безлюдную» технологию. На нем под управлением центральной ЭВМ будут объединены не только металлообрабатывающее оборудование и погрузочно-разгрузочные устройства, но и транспортные системы, и склад.
Раздел I
ОБЩИЕ ЗАДАЧИ, ПРОБЛЕМЫ И СТРУКТУРАМАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Глава 1
ХАРАКТЕРИСТИКА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГОПРОИЗВОДСТВА
Машиностроение как основа развития экономикии база для других отраслей промышленности
Научно обоснованная классификация отраслей промышленности имеет важное значение для правильного планирования промышленного производства и обеспечения определенной пропорциональности в его развитии. В основу классификации отраслей промышленности положены следующие принципы:
экономическое назначение производимой продукции;
характер функционирования продукции в процессе производства;
однородность применяемого сырья, общность технологических процессов и технологической базы производства;
характер воздействия на предмет труда и др.
Наиболее важным принципом классификации отраслей является экономическое назначение производимой продукции. В соответствии с этим вся промышленность делится на две группы:
А — отрасли, производящие средства производства;
Б — отрасли, производящие предметы потребления.
По характеру функционирования продукции в производственном процессе вся промышленность делится на отрасли, которые производят элементы основных фондов, элементы оборотных фондов, предметы потребления.
На практике широко используется классификация отраслей промышленности, предусматривающая их объединение в крупные комплексные отрасли по одному из следующих однородных признаков: целевому назначению производимой продукции; общности исходного сырья; родственности применяемой технологии.
Классификация отраслей промышленности по характеру воздействия на предмет труда делит их на две группы: добывающие и обрабатывающие. В состав добывающей промышленности входят отрасли, в которых осуществляется процесс добычи сырья и топлива из земных недр, лесов, водоемов. К группе обрабатывающей
промышленности относятся отрасли, занимающиеся переработкой сырья.
Важнейшими направлениями совершенствования отраслевой структуры промышленности являются:
опережение темпов роста промышленного производства продукции группы Б над группой А;
повышение доли отраслей, обеспечивающих технический прогресс в народном хозяйстве, машиностроении, электроэнергетике и химической промышленности;
изменение соотношений между добывающими и обрабатывающими отраслями промышленности в пользу последних;
коренное изменение структуры топливной промышленности;
качественные структурные сдвиги в черной и цветной металлургии, машиностроении и металлообработке, химической и нефтехимическрй, лесной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, легкой и пищевой промышленности.
Одно из основных направлений совершенствования отраслевой структуры промышленности — обеспечение наиболее целесообразных пропорций между группами А и Б.
Главное направление совершенствования отраслевой структуры промышленности — опережающее развитие отраслей, оказывающих непосредственное влияние на технический прогресс во всех сферах народного хозяйства. К числу таких отраслей относятся в первую очередь электроэнергетика, машиностроение и химическая промышленность.
В настоящее время отрасли промышленности объединены в следующие комплексы.
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) представляет собой интегрированную систему угольной, газовой, нефтяной, торфяной, сланцевой промышленности, энергетики, отраслей по производству энергетического и других видов оборудования, объединенных общей целью в удовлетворении потребностей страны в разных видах энергии. Благодаря наличию мощного топливноэнергетического комплекса Россия является страной, которая полностью обеспечивает себя топливом и энергией за счет собственных природных ресурсов и осуществляет экспорт топлива и электроэнергии в значительных объемах.
Значимость ТЭК для экономики страны и жизни российского общества определяется его долей в суммарном промышленном производстве, которая достигает почти одной трети, а в объеме валового продукта — около 15 %.
Металлургический комплекс (МК) представляет собой интегрированную систему отраслей черной и цветной металлургии, металлургического, горного машиностроения. Металлургический комплекс включает в себя девять подотраслевых подсистем: железорудную или рудную в целом, включая добычу и подготовку мар- 8
ганцевого и хромового сырья; нерудную; основную металлургическую; трубную; метизную; ферросплавную; огнеупорную; коксохимическую; вторичных металлов.
Развитие металлургической промышленности России предопределяет не только экономическую, но и реальную политическую независимость страны, ее индустриальный и оборонный потенциал.
Химико-лесной комплекс представляет собой интегрированную систему химической, нефтехимической, лесной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной и лесохимической промышленности и других отраслей, органически связанных с выполнением общей цели, которая заключается в полном удовлетворении потребностей народного хозяйства в соответствующей продукции.
Агропромышленный комплекс (АПК) в отличие от других межотраслевых комплексов характеризуется тем, что в его состав входят разнородные по своей технологии и производственной направленности отрасли экономики АПК — это интегрированная система сельского хозяйства, отраслей перерабатывающей промышленности, заготовок и снабжения, комбикормовой и микробиологической промышленности, сельскохозяйственного машиностроения, машиностроения для легкой и пищевой промышленности, ремонта сельскохозяйственной техники, оборудования для пищевой промышленности и ряда других подотраслей народного хозяйства.
Сюда же следует отнести производство минеральных удобрений, средств защиты растений, ветеринарных и биологически активных препаратов; строительство объектов производственного назначения, включая мелиоративное и водохозяйственное. В деятельности АПК принимает прямое или косвенное участие около 80 отраслей. Все отрасли АПК объединены общей конечной функцией — снабжением страны продовольствием и сельскохозяйственным сырьем.
Строительный комплекс представляет собой интегрированную систему следующих отраслей: строительства, строительных материалов, машиностроения, ремонтной базы, объединенных общей целью обеспечения ввода в действие основных фондов во всех отраслях народного хозяйства.
Продукцией строительного комплекса принято считать полностью завершенные и сданные в эксплуатацию производственные мощности и объекты, обеспечивающие производство и выпуск готовой продукции.
Машиностроительный комплекс (МК) вполне обоснованно может быть поставлен на первое место в развитии экономики. Машиностроение определяет перспективы индустрии в мире в целом. В развитых странах на долю этой отрасли приходится более
1/3 общего объема промышленной продукции: в Японии — 50 %, в Германии — 48 %, в Швеции — 42 %, В США — 40 %, во Франции — 38 %, в Великобритании — 36 %. Машиностроительный комплекс представляет собой совокупность отраслей машиностроения, металлообработки и ремонтного производства, органически связанных в единый процесс воспроизводства орудий труда, и является наиболее многопрофильным сектором индустрии. Ведущими отраслями комплекса являются общее машиностроение, приборостроение, электротехника и радиоэлектроника, транспортное машиностроение, а также производство ЭВМ и другого оборудования.
На современном этапе развития промышленности наибольшим динамизмом отличаются наукоемкие подотрасли машиностроительного комплекса: производство ЭВМ, телекоммуникационного оборудования, ракетно-космической техники, промышленных роботов и средств автоматизации.
В МК входит большая группа отраслевых и академических НИИ, занимающихся проблемами обоснования экономического и технико-технологического развития машиностроительного комплекса. Научно-технический потенциал МК позволяет успешно решать сложные проблемы науки и производства. В структуре машиностроительного комплекса выделяются три крупные структурнотехнологические сферы, или блока.
Металлообработка и межотраслевые производства являются первым структурно-технологическим блоком. Именно на этой стадии производства машины изготавливаются первичные элементы будущего оборудования, исходным сырьем для которого в большинстве случаев является металл. Можно сказать, что это — первый передел машиностроительного производства.
Второй структурно-технологический блок, или второй передел машиностроительного комплекса, — собственно машиностроение, или те стадии технологического процесса, на которых из первичных элементов, полученных в процессе металлообработки, собираются вначале узлы оборудования, а затем из последних — сами машины.
Третьим переделом МК является машиносервис, включающий в себя монтаж и наладку оборудования, его техническое обслуживание и ремонт.
Современное машиностроение является технической базой всего общественного производства в стране. От развития машиностроения зависят масштабы и темпы внедрения современного прогрессивного оборудования, уровень механизации и автоматизации во всех отраслях промышленности.
Продукция машиностроения разнообразна по назначению и принципу действия. Характерными тенденциями развития современного машиностроения являются:
повышение технического уровня производства, качества продукции и процессов ее изготовления требует широкого использования современных достижений науки и техники;
ускорение морального старения продукции приводит к необходимости сокращения времени освоения новых образцов продукции;
сложность производства, широта номенклатуры изделий в сочетании с разнообразием применяемых технологических процессов приводят к необходимости рациональной организации и планированию производства;
частая сменяемость выпускаемых изделий обуславливает необходимость широкого использования гибкого автоматизированного производства.
1.2. Современные проблемы машиностроительногопроизводства
С тех пор как станки совершенствовались технологически и повышалась надежность отдельно работающих станков, квалификация оператора перестала быть главным фактором в достижении качества продукции. Качество продукции стало функцией возможностей машины, станка, конструкции каждого режущего инструмента, приспособления и управляющей программы.
Станки благодаря ЧПУ стали автоматическими. Теперь один оператор может успешно наблюдать за работой нескольких станков. Однако такая автоматизация машины, станка, повысив их производительность, не дала решающего роста производительности труда в целом в машиностроении. И это несмотря на повышение мощности отдельных станков и их точности в десятки раз.
Одним из критериев совершенствования технологии является снижение трудоемкости обработки, необходимой для получения заданной точности, которая не находится в прямой зависимости от мощности и точности станка, так как она зависит еще от точности и быстродействия системы управления и точности измерения получаемых размеров.
До появления станков с ЧПУ за каждые 100 лет развития управления станками и измерительной техникой точность обработки увеличивалась примерно в 100 раз, а трудоемкость при этом сокращалась только на 20 %. Внедрение станков с ЧПУ и особенно обрабатывающих центров (ОЦ) позволило за последние 20—25 лет увеличить точность обработки еще в 100 раз и сократить при этом трудоемкость в 2,5 раза. Использование станков с ЧПУ и ОЦ в особенности определило и качественный скачок, т.е. переход от станка, увеличивающего возможности оператора, к станку, на котором практически работает оператор-техник.
Анализ показывает, что возможности станков как по мощности установленных на них электродвигателей, так и по размерам обрабатываемых деталей используются далеко не полностью, что определяет недоиспользование их производительности, т. е. производительности овеществленного труда. По данным профессора X. Опитца (ФРГ), универсальные станки из 87 % всего срока службы используются только на 20 % установленной мощности, 12 % срока службы — до 75 % и менее 1 % срока службы — на 100% (рис. 1.1). В машиностроении для 30 % всех обрабатываемых токарных деталей необходимы станки с высотой центров более 200 мм (максимальный размер обработки 400 мм и более), а таких станков в мировом машиностроении выпускается до 80 %. Что касается длины обработки токарных деталей, то только для 30 % из них необходимы станки с межцентровым расстоянием более 200 мм, а 65 % выпускаемых в мире токарных станков имеют межцентровое расстояние более 1000 мм (рис. 1.2).
При традиционной организации производства детали находятся в цехах только 1 % всего времени создания и производства продукции (от задания на проектирование до выхода готовой продукции), а также на станках — 5 % времени нахождения деталей в цехах (рис. 1.3). В свою очередь, 25... 30 % общего времени нахождения детали на станке приходится на обработку инструментом из быстрорежущей стали, 15...25 % — на обработку твердосплавным инструментом.
Усилия станкостроителей и исследователей в основном были направлены на уменьшение времени, в течение которого детали находятся в цехе или на станке, тогда как следовало бы уделять больше внимания и другим этапам создания и производства продукции.
Рис. 1.1. Схема использования возможностей универсальных станков по их мощности
Станки
Детали
Рис. 1.2. Схема использования токарных универсальных станков по диаметру (а) и длине (б) обработки:
D — диаметр обработки; L — длина обработки; ВЦ — высота центров станка; МЦР — межцентровое расстояние станка
Вот как описывают организацию труда на современном заводе зарубежные специалисты: «Походите по механосборочным цехам современного завода. Обратите внимание на то, сколько деталей, обработка которых не завершена, имеется на паллетах и в штабелях в ожидании последующих операций обработки. Умножьте это количество на количество станков в цехе и представьте себе общие пролеживающие заделы. Затем добавьте к этому количество станков, которые простаивают. Возьмите во внимание также повреждения деталей, которые могут произойти между их различными перестановками со станка на станок, когда это осуществляется вручную. Поинтересуйтесь, какие физические усилия и задержки времени имеют место при перемещении деталей от станка к станку. Подсчитайте многочисленные ручные операции.
Понаблюдайте, сколько раз каждая деталь контролируется. Снова подсчитайте многочисленные ручные перемещения и установки. Обратите внимание также на стеллажи, на которых лежат детали, ожидающие измерения или исправления брака. Посмотрите, сколько обработанных деталей выброшено в металлолом. Посмотрите на горы деталей в заделах, ожидающих подачи на узловую и оконча-
Рис. 1.3. Соотношение различных циклов создания и производства продукции (от задания на проектирование до выпуска готовой продукции): Тп — производственный цикл (время нахождения деталей, узлов и готовых изделий в цехах); Гт.п — цикл технической подготовки производства (время научноисследовательских работ, конструкторской и технологической подготовки производства); Го6 — цикл обработки (время нахождения деталей на станках); Тдоп — цикл дополнительных операций и перерывов; То — цикл основного времени; Твсп — время установки (снятия) заготовки (детали), инструмента, проверка размеров, другие вспомогательные операции и простои по различным причинам
тельную сборку. Сколько накапливается незавершенной сборки из-за отсутствия самой незначительной детали.
Другими словами, эта производственная «сцена» не похожа на ту, которая должна быть постоянно в активном движении в борьбе за получение прибыли. Напротив, это есть «сцена» ожиданий, пролеживания, заделов, «незавершенки» деталей, которые просто чего-то ждут. Такой скорее покой, чем движение, ограничивает оборачиваемость капитала, ведет к потере мобильности и удлиняет производственный цикл. Это тяжелая картина, которая создана различными производственными проблемами, которые могли бы и не возникать. Решение этих проблем поможет сформировать стратегию производства завтрашнего дня. Вернее, не решение, а предупреждение возникновения этих проблем сегодня; в этом успех решения задач завтрашнего дня».
А вот другое описание проблем такого же порядка сегодняшнего вполне современного производства: «Автокары с подъемниками перемещают, двигают, повреждают и теряют различные материалы и заготовки; мастер разыскивает потерянные детали, чтобы своевременно загрузить работой станок на следующей опера- 14 '
ции. Станочник и станок вдут, пока потерянная деталь найдется; операторы вдут подачи режущего инструмента, и пока их нет — простаивают, простаивают и станки; автокары и люди мешают друг другу в проходах. Сложные системы управления производством пытаются уследить за тысячами различных дел каждый день; бумагопроизводство овладело всеми. Подготовка бумаг, их передача, чтение касаются каждого, занятого в производстве; по крайней мере половина занятых контролирует или перемещает заготовки, детали в течение дня. Контролеры пытаются отделить бракованные детали от годных по всему процессу; большие горы незавершенки занимают производственные площади, детали теряются в них, повреждаются, и, конечно, все это удорожает производство, увеличивает значительно накладные расходы. Нормировщики, которые должны определять объем выполненной работы в целом, пытаются сделать свою работу среди этого хаоса. Время от заказа до поставки продукции составляет месяцы, тогда как практика показывает, что фактическое время изготовления деталей и сборки готовых изделий составляет не более нескольких часов или недель; необходимо иметь много мастеров и начальников различных рангов, так как контролировать и управлять таким окружением действительно является трудоемкой работой».
Анализ отставания роста производительности труда от роста производительности рабочих машин в машиностроении выявляет еще одну причину, обусловленную ускорением обновления средств производства (основных производственных фондов) в ходе научно-технической революции. Как уже было показано, развитие рабочих машин идет быстрее развития или создания соответствующей им производственной обстановки, условий организации труда, что связано с традиционным, сложившимся исторически подходом: сначала создается новое оборудование, новая технология, а затем новая организация труда, которая, будучи третьей в очередности, не успевает перестроиться, а научно-техническая революция уже дает новые решения рабочих машин, и в результате автоматизация рабочей машины идет в отрыве от автоматизации всего комплекса производственных задач.
При установке новых станков чаще всего оставляют старым технологический процесс. Технология редко пересматривается на заводах: однажды установленный маршрут обработки детали в цехе остается без изменения. Ряды новых и старых станков, ряды ОЦ — все это уживается на современном заводе. Многие заводы организованы так, как это было 40—50 лет назад, когда объемы их выпуска составляли одну десятую, одну двадцатую сегодняшнего выпуска. На подавляющем большинстве машиностроительных заводов практически во всех странах мира имеет место одно и то же явление, когда, несмотря на постоянное обновление основного оборудования, их экономические показатели растут очень мед-
ленно или не растут вовсе, завод как бы продолжает устаревать. Современный цех сегодня может быть отнесен к устаревшему, если его работу оценивать в соответствии с современными требованиями, критериями экономической эффективности и мобильности производства.
Можно привести несколько признаков проявления такого «обновляющегося устаревания»:
большой объем незавершенной продукции, значительные запасы и заделы, которые трудно поддаются учету;
длительный производственный цикл, растянутые сроки поставки готовой продукции;
отсутствие роста производительности труда, несмотря на внедрение нового высокопроизводительного оборудования, расширение мощностей;
низкая рентабельность производства, несмотря на обновление оборудования.
Такое устаревание имеет место в следующих случаях:
организация производства, поточная или предметная, не подвергалась пересмотру, несмотря на неоднократное расширение производства;
расширение производства проводится путем устранения одного за другим возникающих «узких» мест;
на заводе имеется несколько обрабатывающих или сборочных линий для одинаковой или подобной продукции;
перегружены сборочные линии, к которым трудно подойти из-за большого числа установленных дополнительных сборочных постов, станций;
высока доля вспомогательного труда, сверхурочных работ;
низкий коэффициент использования оборудования, наличие неиспользуемого оборудования, в то время как завод работает на пределе;
высокий процент брака, объем его переделок и рекламаций на поставленную продукцию увеличивается.
Явление такого устаревания подкрадывается медленно, но угрожающе для большинства современных заводов. Речь идет как раз о тех заводах, которые «ломятся» от новых современных станков — этого псевдоочевидного признака современности. Часто новые станки становятся только фасадом, прикрывающим устаревшую технологию производства, если организация производства не обеспечивает их эффективного использования.
Вывод: высокопроизводительные рабочие машины могут обеспечить высокую производительность труда только при надлежащем изменении окружающей обстановки и условий применения новой техники, т. е. организации производства, при которой новая техника используется во всех звеньях производственного комплекса, от идеи до готовой продукции.
Даже такой высокорентабельный тип организации производства, как серийное, сегодня перестает быть экономически оправданным.
Развитие организации производства на основе, например, групповой обработки деталей, тщательное планирование производства и контроль за выполнением планов с помощью информационных систем, автоматизация складского и внутрицехового транспорта не с целью накопления заделов, а с целью организации точно рассчитанных транспортных потоков заготовок и деталей, увязка всей организации производства: станков, их загрузки, подачи на них инструмента, технологического и внутризаводского транспорта и складирования, а также операций контроля и удаления отходов в единую систему, управляемую ЭВМ, — является новым высшим уровнем организации производства, который обеспечит не только высокую производительность труда рабочих, но и сохранит затраченный ранее. .
При создании систем машин (с высокой долей в их составе электронно-вычислительной техники) большую роль начинает играть фактор взаимопонимания станкостроителей, поставщиков электронно-вычислительной техники и машиностроителей. Отсутствие должного взаимопонимания между этими тремя группами может оказаться значительным препятствием в достижении высокой эффективности такой техники, как производственные системы.
Станкостроители, по мнению зарубежных машиностроителей, хорошо знают свою продукцию, но они не изучают проблемы, которые возникают на практике при применении их станков. Станкостроители со своей стороны считают, что машиностроители не создают соответствующих условий, учитывающих все возможности поставляемых им станков, не соблюдают правила эксплуатации и содержания станков. Другим аспектом этой проблемы является то, что станкостроители применяют большое количество различных систем ЧПУ станками, что приводит к значительным трудностям при увязке их в единые производственные системы.
Машиностроители хотели бы получать большую техническую помощь от станкостроителей в поставке полных комплектов оборудования, готовые системы «под ключ» с более четкими рекомендациями по их обслуживанию. Такой подход мог бы обеспечить резкое повышение производительности труда до 200... 300 %.
Машиностроители ожидают от станкостроителей станков, повышающих точность, производительность, уменьшающих потери от брака, и считают, что станкостроители должны давать больше чертежей и информации о техническом обслуживании и содержании станков для того, чтобы можно было успешнее эксплуатировать оборудование, обнаруживать и ликвидировать неисправности станков своими силами.
Фактически достигаемая производительность станков зависи' от организации их эффективной эксплуатации и соответствия конструкции станков условиям производства. Существенным фактором повышения производительности труда в машиностроениг является объединение усилий станкостроителей и машиностроителей, создателей и потребителей станков. Это еще больше скажется при разработке и внедрении гибких производств. Станкостроители должны изучать условия производства на различных заводах — потребителях гибких систем, а машиностроители — участвовать в разработках таких систем, передавая свой опыт их эксплуатации. Особенно это важно на стадии планирования создания гибких производственных систем, расчета состава их оборудования и выбора параметров и потоков обратной информации, которая необходима для управления производством.
Задачи, методы и формы организации производства
Современное производство можно рассматривать как вид деятельности, направленный на преобразование исходных материальных ресурсов в конечную продукцию и ее реализацию с целью удовлетворения имеющихся потребностей.
Задача машиностроительного предприятия состоит в том, чтобы преобразовывать входные ресурсы в готовую продукцию на выходе. Современное машиностроительное предприятие характеризуется выпуском сложной продукции, состоящей из большого числа деталей разного назначения и вида с использованием сложных производственных процессов.
Машиностроительное предприятие обычно получает в качестве исходных материалов сырье, уже подвергнутое обработке на металлургических заводах, например сортовой прокат, литье и т. п.
Производственный процесс, осуществляемый на машиностроительном предприятии, представляет собой совокупность отдельных взаимосвязанных процессов труда и естественных процессов, сопряженных с переработкой поступающих на предприятие исходных материалов и заготовок в готовые изделия — машины, узлы, детали.
В ходе реализации производственного процесса решаются такие задачи, как снабжение предприятия необходимыми д ля производства материальными ресурсами; обеспечение оборудованием, кадрами; хранение (складирование) ресурсов; изготовление продукции; сбыт продукции; финансирование; обучение персонала и внедрение новых технологий, а также задачи управления.
Основными элементами производства являются предметы труда, средства производства и «живой» труд.
Предметы труда — это продукция, выпускаемая машиностроительным предприятием. На промежуточных стадиях производ-
ственного процесса предметы труда — это сырье, материалы, отдельные детали или сборочные единицы изделия. В зависимости от назначения различают изделия основного и вспомогательного производств.
К изделиям основного производства относятся изделия, предназначенные для реализации потребителям. К изделиям вспомогательного производства относятся изделия, предназначенные для собственных нужд предприятия (например, инструмент, оснастка собственного изготовления).
Изделия характеризуются следующими качественными и количественными характеристиками.
Конструктивная сложность. Она зависит от числа входящих в изделие деталей и сборочных единиц. Это число может колебаться от нескольких штук (простые изделия) до десятков тысяч (сложные изделия).
Размеры и масса. Размеры могут колебаться в пределах от нескольких миллиметров до нескольких десятков или сотен метров (например, морские суда). Масса изделия зависит от его размеров и тоже может изменяться в больших пределах. С этих позиций все изделия делятся на мелкие, средние и крупные. Границы их деления зависят от вида продукции и отрасли машиностроения.
Виды, марки применяемых материалов. Число их может достигать десятков и даже сотен тысяч наименований.
Трудоемкость изготовления изделия. Она может изменяться от долей минуты до нескольких тысяч нормочасов.
Степень точности обработки изделий. По этим параметрам все изделия условно можно разделить на высокоточные, точные и низкоточные.
Программа выпуска изделий. Может колебаться в широких пределах от единиц до нескольких миллионов штук в год.
Характеристики изделий во многом предопределяют организацию производственного процесса в пространстве и во времени. Так, от конструктивной сложности изделий зависят перечень цехов или участков и соотношение между ними. Степень точности и чистоты обработки изделий влияет на состав оборудования.
Трудоемкость и программа выпуска изделий влияют на состав и количество оборудования, число цехов и участков, их расположение, на себестоимость продукции и другие экономические показатели работы предприятия.
Изделия, которые не изготовляются на данном предприятии, а приобретаются в готовом виде, относятся к покупным. Их называют покупные комплектующие изделия.
Перечень всех видов изделий, выпускаемых предприятием, называется номенклатурой. Разновидности одной позиции номенклатуры называются ассортиментом продукции.
К средствам труда относятся производственное оборудование, инструменты, оснастка, производственные помещения, склады, транспортные средства и т. п.
Труд — это целенаправленная деятельность рабочих, специалистов и служащих, связанная с изготовлением продукции предприятия.
Элементы производства по-разному участвуют в производственном процессе и формировании затрат на производство. Основная задача организации производства состоит в рациональном выборе исходных материалов, заготовок, оборудования, инструментов и подборе квалифицированного состава кадров для обеспечения полного их использования в процессе производства. Проблема взаимного соответствия элементов производства особенно актуальна в сложных автоматизированных процессах при изменяющейся номенклатуре производства.
Методы организации производства представляют собой совокупность приемов и способов изготовления продукции или оказания услуг, выполняемых при определенном сочетании элементов производственного процесса.
Основные методы организации производства: единичный, партионный, поточный.
Единичный метод организации производства, или метод организации индивидуального производства, используется в условиях единичного выпуска продукции или производства ее малыми сериями. При этом методе в единичных экземплярах изготавливается широкая номенклатура изделий либо не повторяющихся, либо повторяющихся через определенный интервал времени. Особенностью метода является применение универсального оборудования, отсутствие специализации рабочих мест, последовательное перемещение деталей с операции на операцию, использование рабочих-универсалов.
Партионный {групповой) метод организации производства — метод, при котором периодически изготавливается относительно ограниченная номенклатура конструктивно и технологически однородных изделий в количествах, определяемых партиями выпуска (запуска). При этом методе организации производства на участке цеха используются различные виды технологического оборудования для обработки группы деталей по типовому технологическому процессу. "
Поточный метод организации производства — метод, основанный на ритмичной повторяемости согласованных по времени основных и вспомогательных операций, выполняемых на специализированных рабочих местах, расположенных по ходу технологического процесса. Поточный метод обеспечивает синхронность выполнения операций, ритмичность выпуска продукции. Рабочие места при этом методе организации производства специализирова- 20
ны на выполнении одной из операций технологического процесса, передача изделий с операции на операцию осуществляется поштучно или мелкими партиями сразу же после окончания обработки.
Факторы, влияющие на выбор методов организации производства: номенклатура выпускаемой продукции; масштабы выпускаемой продукции; периодичность выпуска продукции; трудоемкость изготовления продукции; особенности технологии изготовления продукции.
Форма организации производства — это определенное сочетание во времени и в пространстве элементов производственного процесса при определенном уровне его интеграции. Основные формы организации машиностроительного производства — специализация, кооперация, концентрация и комбинирование.
Специализация — это форма организации производства, при которой происходит выделение однопрофильных видов деятельности или видов продукции и закрепление их за предприятиями или их структурными подразделениями.
Кооперация — это форма организации производства, при которой происходит установление производственных связей между предприятиями по совместному производству конечной продукции.
Концентрация — это форма организации производства, при которой происходит процесс сосредоточения производства на крупных предприятиях, производствах, в цехах.
Комбинирование — это форма организации производства, заключающаяся в технологическом сочетании взаимосвязанных разнородных производств в рамках одного предприятия (производство продукции ведется из готовой продукции предыдущего передела или из отходов производства других переделов).
Формы организации производства обеспечивают эффективную интеграцию производственных процессов и предприятий, что ведет к сокращению временных и финансовых затрат на освоение и выпуск продукции.
Рассмотрим современные формы интеграции машиностроительных предприятий.
Интеграция на основе кооперирования — это добровольное, регулируемое договором сотрудничество самостоятельных предприятий при сохранении их хозяйственной самостоятельности с целью достижения производственно-экономических преимуществ. Основные формы этой интеграции — картель, синдикат, консорциум, офшорное предприятие.
Картель — долговременное договорное объединение ряда предприятий, выполняющих функции, связанные с формированием благоприятной инфраструктуры их бизнеса. Основные направления деятельности картелей: разграничение рынков сбыта; согласование политики цен; установление квот на куплю-продажу; лицензирование деятельности и др.
Синдикат — разновидность картеля, т.е. объединение предприятий, которое берет на себя осуществление определенной коммерческой деятельности, например, сбыт продукции.
Консорциум — добровольный временный союз, создаваемый предприятиями для решения конкретной, значимой для них проблемы (реализации комплексной программы, проекта, размещения займов и др.).
Офшорное предприятие — коммерческая организация, создаваемая и регистрируемая в регионе (зоне, стране) с льготным или нулевым налогообложением и принадлежащая лицам, не имеющим там постоянного местопребывания.
Интеграция на основе концентрации — это процесс наращивания потенциала предприятия путем присоединения существующих предприятий к другим хозяйственным единицам при потере или ограничении экономической самостоятельности первых. Основные формы этой интеграции — концерн, холдинг, финансово-промышленная группа, корпорация, комбинат.
Концерн — добровольный союз самостоятельных предприятий разного профиля, имеющих устойчивые кооперационные связи. Предприятия, входящие в концерн, передают управление руководству концерна или самому крупному предприятию.
Холдинг — акционерное общество, владеющее контрольным пакетом акций юридически самостоятельных предприятий с целью осуществления контроля над их операциями.
Финансово-промышленная группа — союз финансовых и промышленных организаций разного профиля и форм собственности, объединяющих свои капиталы на взаимовыгодных условиях для повышения эффективности производства, ускорения научно-технического прогресса.
Корпорация — объединение предприятий для концентрации научно-технического потенциала и совместного производства продукции. Создается по территориальному принципу или по принципу выпуска однородной продукции, чаще всего в наукоемких и быстроразвивающихся отраслях.
Комбинат — объединение промышленных предприятий разных отраслей, связанных технологическим процессом.
Производственная программа и производственнаямощность предприятия
Производственная программа предприятия — это развернутый и подробный план производства продукции, отражающий объем, номенклатуру, ассортимент и качество продукции.
В рыночных условиях производственная программа предприятия формируется на основе маркетинговых исследований. Пред- 22
Рис. 1.4. Состав производственной программы предприятия
приятие должно вести эти исследования в двух направлениях: поиск соответствующего сегмента рынка и оценка возможности выпуска продукции.
Состав производственной программы предприятия представлен на рис. 1.4.
Номенклатура и ассортимент продукции являются основными показателями производственной программы предприятия. Номенклатура продукции — это перечень различных изделий в программе предприятия, определяющий основные направления производства и его специализацию.
Ассортимент продукции — это разновидности продукции определенного наименования, различающиеся технико-экономическими характеристиками (типоразмерами, качеством, внешним видом И Т.Д.).
С позиции предприятия чем меньше ассортимент, тем проще организация и технология производства, тем ниже производственные затраты и выше рентабельность. Потребитель же, напротив, заинтересован в расширении ассортимента продукции, в его постоянном обновлении.
В условиях рыночной экономики производственная программа предприятия должна ориентироваться на потребителя и исходить из результатов маркетинговых исследований. Отдел маркетинга должен проводить комплексное изучение рынков, их проблем и перспектив; изучать спрос с учетом требований рынка и возможностей предприятия, анализировать экономическую конъюнктуру и рекламировать продукцию предприятия.
В плане программы предприятия предусматриваются задания по снятию с производства устаревших видов изделий; указываются конкретные сроки замены устаревших изделий, а также сроки производства новых видов изделий. Устанавливается график постепенного прекращения производства, сбыта устаревшей продукции, перехода на выпуск новой продукции и перестройки сети сбыта.
Принятая и утвержденная производственная программа предприятия доводится до каждого цеха, участка и конкретизируется по отдельным узлам, деталям, сборочным единицам.
Для обеспечения выполнения производственной программы необходимо наличие материальных, финансовых и трудовых ресурсов, а также разнообразных по своему назначению средств труда. Их количество характеризуется производственной мощностью.
В целях согласования планируемого объема выпуска продукции с производственными возможностями предприятия проводится расчет производственной мощности предприятия.
Производственная мощность — это максимально возможный выпуск продукции за определенный период времени в заданной номенклатуре и количественных соотношениях при полном использовании имеющегося производственного оборудования и площадей с учетом применения прогрессивной технологии, организации производства и труда.
Производственная мощность измеряется, как правило, в тех же единицах, в которых планируется производство продукции, т.е.:
в натуральных показателях (штуках, тоннах и т.п.);
стоимостном выражении (товарная продукция, отгруженная продукция, реализованная продукция);
трудовом выражении (нормочасах).
Производственная мощность предприятия определяется в соответствии с мощностями ведущих цехов; производственная мощность цеха — с мощностями ведущих участков; участка — с мощностью имеющегося оборудования.
Ведущими цехами на машиностроительных предприятиях обычно являются механические и сборочные цехи. Ведущим участком считается такой, который играет главную роль в выполнении производственной программы цеха. Ведущим оборудованием считается такое оборудование, на котором производятся главные технологические операции по изготовлению продукции.
Исходными данными для расчета производственной мощности являются номенклатура продукции; объем производства каждого вида продукции; трудоемкость изготовления единицы каждого вида продукции; состав оборудования и его количество по видам; эффективный фонд времени работы оборудования; проектируемый ввод или вывод из эксплуатации оборудования.
В течение каждого планируемого периода производственная мощность может меняться. Чем больше планируемый период, тем 24
выше вероятность таких изменений. Основными причинами таких изменений являются установка новых единиц оборудования взамен устаревшего или аварийного; износ оборудования; модернизация оборудования; изменение производительности оборудования, режима работы оборудования.
Существенное значение имеет прирост производственной мощности, который достигается путем технического переоснащения и совершенствования организации производственного процесса. Производственную мощность на начало года называют входной, а на конец года — выходной производственной мощностью. Так как часть оборудования в течение года может выводиться из рабочего режима, например, для капитального ремонта, или, наоборот, вводиться, то для плановых расчетов используют среднегодовую производственную мощность. Для расчета среднегодовой мощности используют формулу
м^"м^ 12 12 ,
где Л/Ср.г — среднегодовая мощность предприятия; Мн — мощность на начало года (входная); Мв — ввод мощностей в течение года; Мл — ликвидация мощностей в течение года; иь и2 — число полных месяцев с момента ввода мощностей в действие до конца года и с момента выбытия мощностей до конца года.
В условиях рыночной экономики, когда деятельность предприятий ориентирована на удовлетворение спроса по видам продукции и учет интересов потребителей, планируемая производственная мощность определяется исходя из портфеля заказов предприятия и прогноза потребительского спроса.
Особенности методики расчета производственной мощности участка, цеха, предприятия во многом определяются типом производства. В условиях массового производства расчет осуществляется по отдельным рабочим местам, предметно-замкнутым участкам, поточным линиям в соответствии с закрепленными за ними деталями и узлами. На предприятиях серийного и единичного производства расчет производственной мощности ведется по группам оборудования.
Производственная мощность участка М^ (шт.) по выпуску определенного изделия рассчитывается по группе ведущего оборудования по формуле
Муц = ^/Фэ^ВЫП.н/^ИМ J
где с,- — число единиц ведущего оборудования участка; Фэ — эффективный фонд времени работы оборудования на планируемый период, ч; А'вып н — коэффициент выполнения норм (АвЫп.н = 1 — 1,2); ?изд — трудоемкость изготовления изделия, нормо-ч.
Соотношение между реальным объемом производственной программы и производственной мощностью предприятия характеризует степень использования оборудования предприятия.
Контрольные вопросы
Какие отрасли промышленности существуют в народном хозяйстве?
Почему машиностроение является базовой отраслью для других отраслей промышленности?
В чем состоят недостатки существующей организации производства?
Что необходимо для повышения эффективности современного производства?
Какие существуют методы и формы организации производства?
Что такое производственная программа предприятия и как она формируется в современных условиях?
Что такое номенклатура и ассортимент продукции?
Чем определяется и в каких единицах измеряется производственная мощность предприятия?
Глава 2
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС И СТРУКТУРАМАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Типы производства и их технико-экономическиехарактеристики
Под типом производства понимают комплексную характеристику особенностей организации и технического уровня промышленного производства. На тип организации производства оказывают влияние следующие факторы: уровень специализации, масштаб производства, сложность и устойчивость изготовляемой номенклатуры изделий, обусловленной размерами и повторяемостью выпуска. Различают три основных типа производства: единичное, серийное и массовое.
Единичное производство предусматривает штучный выпуск изделий разнообразной и непостоянной номенклатуры ограниченного потребления.
Важнейшие особенности этого типа производства:
многономенклатурность выпускаемой продукции (зачастую не повторяющейся);
организация рабочих мест по технологической специализации;
отсутствие возможности закрепления постоянной номенклатуры деталей, узлов и агрегатов, сборочных и монтажных операций за рабочими;
использование универсального оборудования и технологической оснастки;
наличие большого объема ручных сборочных и доводочных операций;
преимущественная численность высококвалифицированных рабочих-универсалов, занятых в производственном процессе;
большая длительность производственного цикла;
значительная величина незавершенного производства;
децентрализация оперативно-производственного планирования и руководства производством;
нецелесообразность автоматизации процессов контроля качества изделий;
невозможность использования статистических методов в управлении качеством продукции;
относительно большие затраты «живого» труда.
Разновидностью единичного производства является индивидуальное производство, например, изготовление космических объектов.
Серийное производство предусматривает одновременное изготовление сериями широкой номенклатуры однородной продукции, выпуск которой повторяется в течение продолжительного времени.
Под серией понимается выпуск ряда конструктивно одинаковых изделий, запускаемых в производство партиями, одновременно или последовательно, непрерывно в течение планового периода.
Основные особенности организации серийного производственного процесса:
постоянство относительно большой номенклатуры повторяющейся продукции, изготовляемой в значительных количествах;
специализация рабочих мест для выполнения нескольких операций, закрепленных за конкретным рабочим;
периодичность изготовления изделий сериями, обработка деталей партиями;
преобладание специального и специализированного оборудования и технологического оснащения;
наличие незначительного объема ручных сборочных и доводочных операций;
преимущественная численность рабочих средней квалификации;
незначительная длительность производственного цикла;
централизация оперативно-производственного планирования и руководства производством;
автоматизация контроля качества изготовляемой продукции;
применение статистических методов управления качеством продукции;
унификация конструкций деталей и изделий;
типизация технологических процессов и оснастки.
Таблица 2.2
Организационно-технические признаки типов производства
Тип производства
Организационно-технические признаки производства
Количество детале- операций, закрепленных за рабочим местом
Используемое оборудование
Метод расстановки оборудования по рабочим местам
Вид движения предметов труда
Коэффициент ритмичности производства
Средний разряд рабочих
Единичное
Неопределенное
Универсальное
Технологический
Последовательный
Не более 1,0
4-5
Серийное
2-15
Универсальное со специальной оснасткой, специальное
Предметно-групповой, предметно-цепной
После - дователь- но-парал- лельный, параллельный
Не более 1,0*
2-3
Массовое
1
Специальное
Предметно-поточный
Параллельный
1,0
Выше 3-го
* Коэффициент ритмичности менее 1 характерен для мелкосерийного производства.
Массовому производству присуща широкая специализация цехов основного и вспомогательного производств, обслуживающих хозяйств и служб. Детали, как правило, изготовляются из рациональных заготовок, производство которых ведется централизованно. Таким же способом осуществляется производство нестандартного оборудования и технологической оснастки. Поставляют их своим потребителям цехи, являющиеся самостоятельной структурной единицей. В состав подразделений предприятия входят самостоятельные службы главного конструктора, главного технолога, главного сварщика, главного металлурга, отделы стандартизации и унификации изделий, главного энергетика, главного механика и др.
Производственная структура предприятияи определяющие ее факторы
Машиностроительное предприятие представляет собой комплекс различных, связанных между собой производственных подразделений — цехов, участков, обслуживающих хозяйств.
Все цехи и хозяйства, входящие в состав машиностроительного предприятия, могут быть разделены на цехи основного производства, вспомогательные цехи и обслуживающие хозяйства. К цехам основного производства относятся цехи, изготовляющие основную продукцию предприятия, которая реализуется потребителям. К вспомогательным цехам относятся цехи, задачами которых является обеспечение основного производства инструментом, технологической оснасткой, а также осуществление ремонта оборудования, зданий и сооружений.
Обслуживающие хозяйства (складское, транспортное, энергетическое и т.п.) служат для обеспечения соответствующих нужд основных и вспомогательных цехов.
Состав основных и вспомогательных цехов и обслуживающих хозяйств, а также формы их производственных связей определяют производственную структуру предприятия, которая должна обеспечить установление рациональных производственных связей и пропорций между отдельными подразделениями — цехами, производственными участками и рабочими местами основного производства, правильное соотношение между потребностями основных цехов и возможностями вспомогательных цехов и обслуживающих хозяйств.
При построении производственной структуры машиностроительного предприятия необходимо учитывать следующие факторы:
конструктивные и технологические особенности продукции;
масштаб производства по отдельным видам изделий;
особенности применяемого оборудования и технологии производства;
формы специализации и кооперации производства.
Построение рациональной производственной структуры предприятия осуществляется в следующем порядке:
устанавливаются состав цехов предприятия, их мощность в размерах, обеспечивающих заданный выпуск продукции;
рассчитываются необходимые производственные площади для каждого цеха и склада, определяются пространственные расположения их в генеральном плане предприятия;
планируются все транспортные связи внутри предприятия, их взаимодействие с общегосударственными (внешними для предприятия) путями;
намечаются кратчайшие маршруты межцехового передвижения предметов труда по ходу производственного процесса.
К производственным подразделениям относятся цехи, участки, лаборатории, в которых изготовляется, проходит контрольные проверки, испытания основная продукция (выпускаемая предприятием), комплектующие изделия (приобретаемые со стороны), материалы и полуфабрикаты, запасные части для обслуживания изделий и ремонта в процессе эксплуатации.
Основной структурной производственной единицей предприятия является цех — обособленное в административном отношении звено, выполняющее определенную часть общего производственного процесса (стадию производства) изготовления продукции.
Цехи являются вполне полноправными подразделениями, они осуществляют свою деятельность на принципах хозяйственного расчета.
В машиностроении цехи, как правило, подразделяются на три группы: основные, вспомогательные и обслуживающие хозяйства.
В основных цехах выполняются операции по изготовлению продукции, предназначенной для реализации. Основные цехи делятся на заготовительные, обрабатывающие и сборочные.
К заготовительным цехам относятся литейные, кузнечно-штамповочные, кузнечно-прессовые, иногда цехи сварных конструкций.
К обрабатывающим цехам относятся механообрабатывающие, деревообрабатывающие, термические, цехи гальванических, лакокрасочных защитных и декоративных покрытий деталей.
К сборочным цехам относятся цехи узловой, агрегатной и окончательной сборки изделий.
Вспомогательные цехи обеспечивают бесперебойную работу основных цехов. К ним относятся инструментальный, модельный, ремонтный, тарный и др.
Обслуживающие хозяйства оказывают услуги производственного характера основному и вспомогательному производствам. К ним относятся:
складское хозяйство, состоящее из различных складов;
транспортное хозяйство, включающее в себя различного рода транспортные и погрузочно-разгрузочные средства, а также гаражи, ремонтные мастерские;
энергетическое хозяйство, включающее в себя трансформаторные подстанции, компрессорные станции, электросети и др.;
лаборатории, обслуживающие все подразделения предприятия. К ним относятся химическая, металлографическая, рентгенографическая и другие лаборатории, которые выполняют контрольные испытания исходных материалов и готовой продукции, и т.п.;
информационное обеспечение, включающее в себя службы создания и внедрения современных компьютерных технологий, создания и поддержки баз данных на предприятии и т.п.
К обслуживающим подразделениям относятся также отделы технического обучения и учебные заведения, занимающиеся повышением производственной квалификации рабочих, инженерно-технических работников, служащих.
Помимо этих служб почти на каждом заводе имеются производственные цехи, службы и отделы, обслуживающие непромыш- 32
ленные хозяйства (коммунальное, культурно-бытовое, жилищное и др.).
Особую роль в производственной структуре предприятия играют конструкторские бюро, научно-исследовательские и испытательные лаборатории. В них разрабатываются чертежи новых изделий, технологические процессы, проводятся экспериментальные работы, доводятся конструкции изделий до полного соответствия требованиям стандарта, технических условий, выполняются экспериментальные и опытно-конструкторские работы.
Производственная структура машиностроительного предприятия отличается большим разнообразием. Наиболее характерны следующие три вида производственной структуры.
Технологическая структура, при которой каждый основной цех специализируется на выполнении какой-либо определенной части общего производственного процесса, имеет четкую технологическую обособленность, например, литейный, штамповочный, механический, сборочный. Организация по технологическому принципу основных цехов характерна для предприятий единичного и мелкосерийного производств, имеющих разнообразную и неустойчивую номенклатуру изготовляемых изделий. Такая специализация основных цехов неизбежно усложняет маршрут движения заготовок и деталей, производственные взаимосвязи цехов, увеличивает длительность производственного цикла изготовления продукции. .
Предметная структура, при которой основные цехи предприятия и их участки строятся по признаку изготовления каждым из них либо определенного изделия, либо какой-либо его части (узла, агрегата), либо определенной группы деталей. Предметная структура преимущественно применяется в условиях крупносерийного и массового производств, где организуется несколько предметных механических и сборочных цехов или предметных участков. За каждым из них закрепляется изготовление определенных изделий, узлов или агрегатов (например, цех шпинделей и валов на станкостроительном заводе, цехи моторов, рам, коробок передач на автомобильном заводе).
Предметная структура упрощает и ограничивает формы производственной взаимосвязи между цехами, сокращает путь движения деталей, упрощает и удешевляет межцеховой и внутрицеховой транспорт, уменьшает длительность производственного цикла изготовления изделий, повышает ответственность работников за качество работ.
3333Смешанная структура характеризуется наличием на одном и том же машиностроительном предприятии основных цехов, организованных и по технологическому, и по предметному принципам. Например, на машиностроительных предприятиях массового производства заготовительные цехи (литейные, кузнечные, прес-
33
33
2 Шишмарев
Примером серийного выпуска продукции могут служить самолетостроительные и моторостроительные заводы.
В зависимости от количества одновременно изготовляемых изделий в серии различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производства.
Разновидность серийного производства принято различать по значениям коэффициента закрепления операций
^з = ^оп/Соб ,
где Л/оп — общее число операций, выполняемых в данном цехе (на участке) в месяц; Соб — число единиц оборудования, действующего в цехе (на участке).
Принято считать, что цехи относятся к той или иной разновидности серийного производства в зависимости от следующих значений коэффициента закрепления операций: к мелкосерийному — от 20 до 40; к среднесерийному — от 10 до 20; к крупносерийному — от 2 до 10.
Массовое производство характеризуется непрерывностью и относительно длительным периодом изготовления ограниченной номенклатуры однородной продукции в больших количествах. К предприятиям с массовым выпуском продукции можно отнести, например, заводы автомобильного, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения. Массовое производство — высшая форма специализации производства, позволяющая сосредоточивать на предприятии выпуск одного или нескольких типоразмеров одноименных изделий. Непременным условием массового производства является высокий уровень стандартизации и унификации при конструировании деталей, узлов и агрегатов.
Организации массового производства присущи следующие особенности:
строго установленный выпуск небольшой номенклатуры изделий в огромном количестве;
специализация рабочих мест для выполнения, как правило, одной закрепленной операции;
расположение рабочих мест в порядке следования операций;
большой удельный вес специального и специализированного оборудования и технологического оснащения;
высокий процент комплексно-механизированных, автоматизированных технологических процессов;
минимальное подготовительно-заключительное время на операции;
резкое сокращение объема ручных сборочных и доводочных работ;
высокая степень загрузки рабочих мест;
применение труда рабочих невысокой квалификации, выполняющих закрепленную за каждым из них операцию;
Таблица 2.1
Ориентировочные данные для определения типа производства
Тип производства
Число обрабатываемых деталей одного типоразмера в год
тяжелых (массой более 100 кг)
средних (массой 10... 100 кг)
легких
(массой до 10 кг)
Единичное
До 5
До 10
До 100
Мелкосерийное
5... 100
10...200
100... 500
Среднесерийное
100... 300
200 ...500
500...5000
Крупносерийное
300... 1000
500 ...5000
5000 ...5 0 000
Массовое
Более 1000
Более 5000
Более 50 000
меньшая длительность производственного цикла по сравнению с серийным производством;
централизация управления и планирования производства;
непрерывная дистанционная диспетчеризация производства;
внедрение автоматизированных систем управления предприятием (АСУП);
высокий уровень автоматизации контроля качества изделий;
широкое применение статистических методов управления качеством продукции.
Тип производства с организационной точки зрения характеризуется средним числом операций, выполняемых на одном рабочем месте, а это, в свою очередь, определяет степень специализации и особенности используемого оборудования.
Ориентировочно тип производства можно определить в зависимости от объема выпуска и массы изготовляемых изделий по данным, приведенным в табл. 2.1.
Тип производства оказывает весомое влияние на формирование структуры предприятия, на условия, требования и критерии рациональной организации производства.
Организационно-технические признаки типов производства представлены в табл. 2.2.
При единичном производстве в структуре предприятия, как правило, отсутствуют кузнечный и литейный цехи, заготовительный участок, самостоятельные цехи по изготовлению нестандартного оборудования и технологического оснащения.
В серийном производстве, наоборот, почти всегда в структуре предприятия имеются кузнечный и литейный цехи, цехи по изготовлению нестандартного оборудования, технологической оснастки, раскрою металла; лаборатории — измерительная, химическая, термическая, металловедения; централизованное планирование, диспетчерская служба и другие подразделения.
ПредприятиеПредприятиеПроизводственная структурапредприятияПроизводственная структурапредприятияОрганыуправленияОрганыуправленияПодразделения,обслуживающиеработниковпредприятия
Предприятие
Предприятие
Производственная структурапредприятия
Производственная структурапредприятия
Органыуправления
Органыуправления
обслуживающие
вспомогательные
ОСНОВНЫЕ цехи и производства
а
побочные цехи
1 утилизац отходов
ИЯ
транспортное < ► складское<► энергосеть < > другие!
< ► ремонтный
< ► инструментальный
< > энергетический о другие
1 г1TLJX А
о библиотека о жилищно- коммунальное хозяйство
1
. 1
технологический принцип организации
предметный принцип организации
смешанный принцип организации
► изготовле- < ние изделия (узла) № 1
> изготовление изделия (узла) №2
► изготовление изделия (узла) №3
о столовые
о буфеты
< > детские сады и ясли
о санатории
о профилактории
о стадионы
• бассейны
► заготовительные
> обрабатывающие
► выпускающие
1 заготовительные
к обработка технологически однородных частей или выполнение однотипных технологических процессов
•цехи, выпускающие различные виды
продукции
техническая служба < ► экономическая служба < ► служба внешних хозяйственных связей < ► оперативно-производственная служба < i служба кадров и быта < ► служба маркетинга < > другие<>
Рис. 2.1. Примерная производственная структура машиностроительногопредприятия
। i Склады
"* Заготовительные J цехи
1 Обрабатывающие — I и сборочные цехи
Вспомогательные цехи
UhUh
Uh
Uh
Рис. 2.2. Схема основных взаимосвязей подразделений машиностроительного завода
совые), как правило, организуются по технологическому принципу, а механосборочные — по предметному.
Машиностроительные предприятия в зависимости от степени их технологической специализации подразделяются на два вида.
Предприятия, полностью охватывающие все стадии процесса изготовления изделия. В состав такого предприятия входят основные цехи по всем стадиям производственного процесса, начиная от заготовительных до сборочных включительно. Примерная производственная структура такого машиностроительного предприятия приведена на рис. 2.1. Схема основных взаимосвязей подразделений машиностроительного завода приведена на рис. 2.2.
Предприятия, не полностью охватывающие все стадии изготовления изделия. В производственной структуре такого предприятия отсутствуют некоторые цехи, относящиеся к той или иной стадии основного производственного процесса. Такое предприятие может иметь только основные заготовительные цехи, выпускающие отливки, поковки или штамповки, поставляемые в порядке кооперации другим машиностроительным предприятиям; или только сборочные цехи, выполняющие сборку изделий из деталей, узлов, поставляемых в порядке кооперации другими предприятиями; или только механообрабатывающие цехи, которые из заготовок, полученных от других предприятий, изготовляют детали или узлы и передают их для окончательной сборки и испытания другим машиностроительным предприятиям.
Предприятия с неполной производственной структурой имеют обычно более высокий уровень технологической специализации, чем предприятия с полной производственной структурой.
На небольших предприятиях создается бесцеховая производственная структура, когда вместо цехов организуются самостоятельные производственные участки.
' 2.3. Производственная структура цеха
Под производственной структурой цеха понимают состав и формы взаимосвязи производственных участков, линий и других внутрицеховых подразделений. Производственная структура определяет разделение труда между отдельными подразделениями цеха и зависит от ряда факторов. Основными из них являются конструктивные и технологические особенности продукции цеха, объем выпуска продукции, формы специализации цеха и его кооперирования с другими цехами.
Основным элементом производственной структуры цеха является участок. В состав цехов входят основные и вспомогательные производственные участки. Производственная структура цеха представлена на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Производственная структура цеха
Основные производственные участки создаются по технологическому или предметному принципу. На участках, организованных по принципу технологической специализации, выполняют технологические операции определенного вида. Например, в механическом цехе могут быть организованы токарный, револьверный, фрезерный, шлифовальный, слесарный и другие участки; в сборочном — участки узловой и окончательной сборки изделий, испытаний их частей и систем, контрольно-испытательной станции; малярный и др.
На участках, организованных по принципу предметной специализации, осуществляют не отдельные виды операций, а технологические процессы в целом, в итоге получают законченную продукцию для данного участка. Например, выделяется участок по обработке корпусных деталей, участок обработки валов, участок зубчатых колес и т. д. Планировка оборудования на таких участках осуществляется по ходу технологического процесса изготовления определенных деталей.
Построение производственных участков по предметному признаку имеет значительные преимущества по сравнению с групповым расположением оборудования.
Производственный процесс и его организация
Производственный процесс характеризуется видами изготовляемой продукции, применяемых средств труда и технологических процессов.
По видам изготовляемой продукции производственные процессы разделяются на простые и сложные. К первым относятся такие, при которых из исходного материала получают сразу готовую продукцию, а ко вторым — такие, в каждом из которых объединено несколько простых процессов (изготовление деталей, соединение деталей в узлы и получение из них законченной продукции).
Большой удельный вес сборочных работ необходимо снижать путем повышения уровня механизации производственных процессов, применения специальных сборочных инструментов и приспособлений, поточных методов производства, автоматизации узловой и общей сборки и регулировки.
Удельный вес механической обработки деталей может быть снижен за счет увеличения уровня механизации и автоматизации процессов, применения групповых методов обработки и типовых процессов, внедрения процессов получения деталей без снятия стружки (выдавливание, протягивание, накатка и др.).
Процессы изготовления изделий делятся на основные, вспомогательные и обслуживающие. К первым (рис. 2.4) относятся технологические процессы изготовления изделий, ко вторым — процессы изготовления продукции (инструмента, приспособлений и т.д.), необходимой для обеспечения бесперебойного протекания основных производственных процессов, и к третьим — процессы, необходимые для осуществления основных и вспомогательных производственных процессов (контроль качества продукции, транспортирование и др.).
Производственные процессы могут включать в себя ручные, машинно-ручные, машинные и машинно-автоматические элементы работ.
Основной производственный процесс включает в себя фазы и виды процессов или некоторые из них, которые определяются особенностями изготовляемых изделий, программой и трудоемкостью их изготовления, уровнем технического развития завода и степенью разделения труда. Фазой производственного процесса называют комплекс работ, выполнение которых характеризует законченную часть производственного процесса и связано с переходом предмета труда в другое качественное состояние.
Организация производственного процесса предусматривает рациональное сочетание в пространстве и во времени всех основных, вспомогательных и обслуживающих процессов, обеспечивающее наименьшее время его осуществления. Главная цель организации производственного процесса — экономия времени, обеспечение высокого качества и эффективности производства продукции.
Каждый производственный процесс, обеспечивая заданный планом выпуск продукции, лишь при соответствующих ему прогрессивных формах и методах организации может обеспечивать 38
Рис. 2.4. Структура основного производственного процесса
высокий экономический эффект. Эти формы и методы организации производственных процессов многообразны. Они определяются множеством условий и прежде всего характером изготовляемой продукции, технологией, объемом и характером выпуска продукции, уровнем механизации и автоматизации процессов изготовления, формами организации труда и др.
Рациональная организация производственных процессов на предприятиях базируется на следующих общих принципах: специализации, пропорциональности, параллельности, прямоточно- сти, непрерывности, ритмичности процесса.
Специализация процесса — это минимизация разнообразия работ и операций, а также режимов обработки и других элементов производственного процесса. Разнообразие операций в процессе зависит прежде всего от номенклатуры изделий, закрепленных за одним производственным подразделением (участком, линией, цехом и др.). В этих условиях процессы нуждаются в частых переналадках, перестройках, что приводит к повышенным потерям.
Снижению потерь при этом способствуют совершенство системы оперативного планирования и конструктивно-технологическая унификация.
Конструктивно-технологическая унификация ведет к сокращению номенклатуры выпускаемой продукции и разнообразия технологических процессов (типизации). При этом возрастающий объем производства однотипных изделий (работ, операций) способствует стабилизации условий производства и повышению уровня организации производственного процесса.
Пропорциональность — это согласованность всех элементов процесса по производительности и производственной мощности. Нарушение этого требования приводит к диспропорциям, образованию узких мест в производстве, вследствие чего нерационально используется оборудование и рабочее время, увеличиваются производственные заделы, удлиняется производственный цикл и др. Все это ведет к снижению эффективности производства.
Пропорциональность производственного процесса способствует широкому внедрению комплексной механизации и автоматизации производства, охватывающей основные, вспомогательные и обслуживающие процессы. Количественно пропорциональность, например по мощности, может быть выражена равенством производственной мощности участков или коэффициентом загрузки оборудования.
Параллельность работ в процессе означает одновременность выполнения операций и составных частей производственного процесса. Параллельность может иметь место при выполнении самой операции, при протекании смежных операций, при выполнении основных, вспомогательных и обслуживающих процессов.
При выполнении технологической операции параллельность выражается в одновременной работе нескольких станков на одной операции, в многопредметной обработке на станках, в совмещении машинно-автоматической обработки с выполнением рабочим ручных, вспомогательных, элементов операции. В простых производственных процессах (при обработке деталей партиями), помимо изложенного, имеет место одновременность обработки партии деталей на смежных операциях процесса, а также выполнения вспомогательных и обслуживающих процессов.
Прямоточность означает пространственное сближение операций, стадий процесса, исключающее возвратные движения предмета труда в процессе производства. Для этого все операции и стадии процесса пространственно располагают в порядке следования операций технологического процесса, вследствие чего сокращается время прохождения изделия в производстве, а также упорядочиваются грузопотоки и уменьшается грузооборот. В этом случае возникает задача оптимизации расстановки оборудования и расположения рабочих мест.
Принцип прямоточности в организации процесса применим не только к простым процессам, но и к сложным, выполняемым в масштабе предприятия. В соответствии с этим проектируются расположение цехов и служб на территории завода (генплан), размещение участков в цехах.
Непрерывность в организации производственного процесса выражается в непрерывном движении предметов труда в производстве (т. е. без пролеживаний в ожидании обработки) и в непрерывности работы на оборудовании. Только комплекс этих факторов обеспечивает полную непрерывность производственного процесса.
Ритмичность выпуска означает выпуск одинакового объема продукции за равные интервалы времени (месяцы, декады, смены и др.). Ритмичность работы — это выполнение равных объемов работы по количеству (суммарно в нормочасах) и составу (видам работ) за равные интервалы времени. Ритмичность работы непосредственно связана с ритмичностью выпуска, и эта взаимосвязь предопределяет равномерность производства. Равномерность производства означает соблюдение ритмичности выпуска и работы, причем объем работы, выполняемый за определенный интервал времени, по количеству и составу полностью соответствует трудоемкости выпускаемой продукции за этот же интервал времени.
Основные принципы производственного процесса являются основой организации любого процесса, но реализованы они могут быть в разной мере. Они действуют взаимозависимо и однонаправленно. Например, достигая количественной пропорциональности в процессе, одновременно создают предпосылки для непрерывности и ритмичности производственного процесса, прямоточности движения предмета труда.
Система организации производственного процесса должна обладать необходимой надежностью, т.е. способностью противостоять различным помехам, нарушающим ее основные принципы. Для этого в системе должны быть предусмотрены механизмы саморегулирования, оптимальные методы планирования и управления, необходимые резервы, обеспечивающие бесперебойность процесса при случайных или неизбежных помехах, и др.
Длительность производственного цикла и виды движенияпредметов труда
Длительность производственного цикла определяется календарным временем от запуска исходных предметов труда в производство до превращения их в изделие.
Сокращение длительности цикла ведет к повышению производительности труда, улучшению использования площадей и обо-
рудования, снижению себестоимости продукции и ускорению оборачиваемости оборотных средств.
Длительность производственного цикла слагается из времени производства и перерывов. Время производства включает в себя время выполнения технологического 7ОП (под временем технологического процесса понимается время выполнения определенных операций без времени на контроль и транспортирование. В дальнейшем время выполнения технологического процесса будем называть операционным временем 70П) и естественных Те процессов, контрольных операций Тк и транспортирования Т^. Во время перерывов 7П входит время межоперационного пролеживания деталей и время на перерывы, связанное с изменением режима работы (перерывы в обработке партий деталей по причине сменности работы и др.).
Длительность производственного цикла Ти (дни, ч) определяется по формуле
Тц = 70п + 7е + 7К + 7тр + 7П.
Длительность производственного цикла определяется на партию изделий (ее величина колеблется от нескольких дней до нескольких месяцев, а для очень сложных изделий — до нескольких лет).
При определении длительности производственного цикла учитывается только время выполнения неперекрываемых элементов цикла.
Время на контрольные и транспортные операции в большей степени совпадает со временем пролеживания деталей. Таким образом, длительность производственного цикла в основном зависит от операционного времени 70 и времени перерывов 7П (в частности, от времени межоперационного пролеживания).
Большую часть производственного цикла (51 ...53 %) составляет операционное время, остальное время приходится на время перерывов. Такое положение характерно для предприятий, применяющих поточный метод производства. На предприятиях, где мало используется поточный метод производства, операционное время уменьшается до 20...30 %.
Виды движения предметов труда подразделяются на следующие. Последовательный вид движения характеризуется тем, что все последующие операции производственного процесса с предметами труда начинаются после выполнения обработки всей партии предметов труда на предыдущей операции. Операционное время самое длительное. Такой вид движения применяют в заготовительных и обрабатывающих цехах серийного производства при изготовлении небольших партий малотрудоемких предметов труда, а также во всех цехах опытного и мелкосерийного производств.
Параллельный вид движения характеризуется тем, что предметы труда передают на последующие операции немедленно после вы- 42
полнения предыдущих операций независимо от готовности всей партии продукции.
Для удобства малогабаритные нетрудоемкие предметы труда передают с операции на операцию подпартиями. Длительность операционного цикла при параллельном виде движения наименьшая. Она значительно сокращается при уменьшении наиболее продолжительной по времени операции, так как увеличивается одновременность выполнения работ.
Параллельный вид движения применяют во всех цехах на поточных линиях, а также в обрабатывающих и сборочных цехах. При неполной синхронизации операций в сборочных цехах возникают перерывы в работе оборудования, снижающие эффективность его использования.
Параллельно-последовательный вид движения характеризуется тем, что изготовление предметов труда на последующей операции начинается до окончания изготовления всей партии на предыдущей операции с таким расчетом, чтобы работа на каждой операции по данной партии в целом шла без перерывов. В отличие от параллельного вида движения здесь будет лишь частичное совмещение во времени выполнения смежных операций. При соотношении /шт .к1 < /шт..к2 (где /Ш1>к — штучно-калькуляционное время, а индекс обозначает операцию) возможно полное совмещение во времени выполнения смежных операций и, следовательно, применение параллельного вида движения. При ^..^ > t^.^ возможно лишь частичное совмещение во времени выполнения смежных операций.
Параллельно-последовательный вид движения по сравнению с параллельным имеет несколько большую величину операционного цикла (табл. 2.3), но меньшую, чем при последовательном виде движения. Наименьший операционный цикл при этом виде движения получается при расположении операций в порядке возрастания их продолжительности до операции с наибольшей продолжительностью и убывания после нее. Величина операционного цикла уменьшается при сокращении более продолжительных по времени выполнения операций, что объясняется повышением одновременности выполнения работ.
Параллельно-последовательный вид движения используют главным образом в обрабатывающих цехах. Наиболее выгодно его применять при изготовлении трудоемких или при большом количестве идентичных деталей.
Сократить длительность цикла можно также путем расширения фронта работ за счет увеличения числа участков производства, выполняющих работу одновременно, и при организации участков и цехов по предметно-технологическому принципу за счет сокращения времени межоперационных перерывов и транспортирования. -
Вид движения предметов труда в производстве
Операция
Норма времени, мин
Часы работы
Формула для определения длительности производственного цикла, ч
Штуч- но-каль- куляци- онное
Партионное (30 шт.)
1
2
3
4
5
6-
7
Длительность технологического (операционного) цикла, ч
Последовательный
1
2
3
4
5
4
2
1
5
2
120 60
30
150
60
—
*Ц.ПОСЛ—*п
1
Параллель- но-после- дователь- ный
1
2
3
4
5
4
2
1
5
2
120
60
30 150
60
—■
m t,m-1 ♦
Тц.парал-посл - у С‘6Оf С-60
Параллельный
1 2
3 4
5
4 2
1
5 2
120 60
30
150 60
—
m tt
Тц.парал - PT," „ +(« Р) 6П+7”
1 с•ЬОс•би
Таблица 2.3
Обозначения: п — число деталей в партии; т — число операций; р — величина передаточной партии; /кор — продолжительность выполнения наиболее коротких операций из двух смежных, мин; /дл — продолжительность выполнения наиболее длительной операции, мин; t^.^ — штучно-калькуляционное время, мин.
ttДлительность производственного цикла при разных видах движения партии деталейДлительность производственного цикла при разных видах движения партии деталей
t
t
Длительность производственного цикла при разных видах движения партии деталей
Длительность производственного цикла при разных видах движения партии деталей
Технологический процесс и его элементы
Производственный процесс — совокупность действий, в результате которых поступающие на завод материалы и полуфабрикаты (заготовки) превращаются в готовые изделия.
Производственный процесс включает в себя не только основные процессы, непосредственно связанные с изготовлением деталей и сборкой, но и все необходимые вспомогательные, например, подготовку производства; транспортирование, контроль и хранение материалов (полуфабрикатов); ремонт оборудования, изготовление технологической оснастки и др.
Часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением физического состояния материала, размеров, формы, внешнего вида и взаимного расположения элементов при изготовлении и сборке изделия, называется технологическим процессом.
Различают два основных этапа технологического процесса: изготовление деталей и сборку.
Технологический процесс изготовления деталей состоит из получения заготовок и последующей их обработки.
Технологический процесс изготовления деталей по физическим и экономическим причинам разделяют на операции, которые делят на установы, позиции, переходы, проходы и приемы.
Операция — законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте одним рабочим (или группой рабочих) непрерывно над определенной деталью или сборочной единицей (или совокупностью нескольких деталей или сборочных единиц). Примеры отдельных операций — сверление отверстия в детали, нарезание зубьев зубчатого колеса, штамповка пластин магнитопровода, пропитка обмоток трансформатора, нанесение различных покрытий.
Непрерывность операции. В случае, если деталь обрабатывается на станке, затем проходит термообработку и снова должна обрабатываться на станке, имеет место прерывность цикла в процессе обработки, т.е. процесс состоит из трех операций.
Рабочий ход (для технологических методов воздействия, преобразующие свойства предметов труда) — однократное технологически непрерывное воздействие, формирующее требуемые параметры данной детали (шероховатость, твердость, качество поверхностного слоя и др.). В общем случае это некоторый элементарный законченный технологический цикл с определенными (постоянными или переменными) параметрами инструмента, кинематики формирования поверхности или соединения, параметрами технологических сред (нагрева, охлаждения, химической обработки и др.).
Аналогичным элементом для сборочного процесса является соединение — технологически непрерывный цикл формирования соединения двух деталей.
Технологический переход — это технологически непрерывный упорядоченный комплекс рабочих ходов, образующих законченную часть технологической операции, формирующий конечные требуемые качественные характеристики данной поверхности детали или данного соединения, выполняемую одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке.
Рабочие ходы внутри одного перехода технологически упорядочены. Например, нарезать резьбу в отверстии можно только после получения этого отверстия. Переходы, необходимые для изготовления детали или сборочной единицы, в общем случае могут иметь любую очередность. Их упорядоченность выявляется только на этапе реализации конкретного процесса, где принимаются во внимание его технические и организационные особенности, совместимость и взаимовлияние различных методов технологического воздействия.
Прием — законченная совокупность действий, направленных на выполнение технологического перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Например, переход «установить заготовку» состоит из следующих приемов: взять заготовку из тары, переместить к приспособлению, установить в приспособление и закрепить.
Устинов — процесс придания требуемого положения и при необходимости закрепления заготовки, детали в приспособлении, на основном оборудовании. Он отражает варианты объединения разных переходов на данном оборудовании.
Технологическая операция — организационно обособленная часть маршрута со всеми сопутствующими вспомогательными элементами процесса, реализуемая на определенном оборудовании с участием или без участия людей. На операцию обычно разрабатывается вся основная технологическая документация.
Маршрут — упорядоченная последовательность качественных преобразований предметов труда в продукт труда. Например, заготовки в деталь или последовательность получения из комплекта деталей сборочной единицы. С точки зрения технико-организационной — это конкретный вариант сочетания технологических операций, который обеспечивает получение качественных характеристик детали или сборочной единицы.
Рассмотренные элементы технологического и производственного процессов могут выполняться во времени последовательно, параллельно, т. е. с перекрытием, или параллельно-последовательно. Совмещение указанных элементов является одним из приемов сокращения длительности процесса.
Не следует смешивать понятие функционального совмещения элементов и их объединения на организационной основе. Так, многоцелевой станок традиционной конструкции с одним рабо- 46
чим шпинделем объединяет на конструктивной основе разные методы технологического взаимодействия (точение, фрезерование и др.), но не совмещает их технологически во времени и по своей производящей структуре остается станком последовательного действия.
Все многообразие технико-организационных структур технологического процесса представлено на рис. 2.5.
Как видно, самый простой по организации технологический процесс может состоять из одной операции, которая состоит из одной установки, которая, в свою очередь, содержит один переход, осуществляемый за один рабочий ход. Соответственно в организационно сложном технологическом процессе каждый структурный элемент высшего уровня содержит несколько элементов нижнего уровня.
При выполнении каждой операции рабочий затрачивает определенное количество труда. Затраты труда при нормальной интенсивности измеряют продолжительностью труда.
Трудоемкость операции — количество времени, затрачиваемое рабочим требуемой квалификации при нормальной интенсивности труда и соответствующих условиях на выполнение технологического процесса или его части. Единица измерения — человекочас.
Для расчета занятости станков и их количества для выполнения данной работы служит понятие «станкоемкость». Станкоем- кость — время, в течение которого занят станок или другое оборудование на изготовление детали или изделия, единица измерения — станкочас. Для сборочных машин используется показатель машиноемкости выполнения операции.
Для нормирования труда и планирования производственного процесса используется норма времени — время, установленное рабочему или группе рабочих требуемой квалификации, необходимое для выполнения какой-либо операции или целого технологического процесса в нормальных производственных условиях с нормальной интенсивностью. Она измеряется в единицах времени с указанием квалификации работы, например, 7 ч, 4-й разряд.
При нормировании малотрудоемких операций, измеряемых долями минуты, более ощутимое представление о затратах времени дает норма выработки — величина, обратная норме времени.
Норма выработки — установленное количество изделий в единицу времени (ч, мин). Единицей измерения является количество продукции в стандартных мерах (штуках, килограммах и др.) в единицу времени с указанием квалификации работы, например 1000 шт. в 1 ч, работа 5-го разряда.
Производственный цикл — промежуток календарного времени, определяющий длительность периодически повторяющихся процессов изготовления изделия от запуска в производство до получения готового изделия.
ООООРис. 2.5. Структурная схема технологического процессаРис. 2.5. Структурная схема технологического процесса
ОО
ОО
Рис. 2.5. Структурная схема технологического процесса
Рис. 2.5. Структурная схема технологического процесса
Программа выпуска — количество изделий заданной номенклатуры или число стандартных мер некоторой продукции, подлежащей изготовлению в установленную календарную единицу времени.
Объем выпуска — количество изделий, подлежащих изготовлению в установленную календарную единицу времени (год, квартал, месяц).
Серия — общее количество изделий, подлежащих изготовлению по неизменяемым чертежам.
Партия запуска — количество штук заготовок или комплектов деталей, одновременно запущенных в производство.
Такт выпуска — промежуток времени, через который периодически производится выпуск изделий, их сборочных единиц, деталей или заготовок определенного наименования, типоразмеров и исполнения. Если говорят, что деталь (или сборочную единицу) изготовляют с тактом 3 мин, это значит, что через каждые 3 мин завод выпускает деталь.
Ритм выпуска — величина, обратная такту выпуска.
Общая структура технологического процессаи исходные данные для его проектирования
Общая схема технологического процесса изготовления детали может быть представлена в виде последовательных приближений сырья (заготовки) к качественным показателям изготовляемой детали, требуемым чертежам и техническим условиям (ТУ) (рис. 2.6).
Наиболее длинным вариантом преобразования исходного материала в готовую деталь будет такой порядок постепенного перехода от первоначальных размеров полученного со склада материала к заданным размерам и форме детали, если технологическим процессом предусматриваются все четыре стадии приближения: 1) заготовка (первоначальное формообразование); 2) черновая обработка; 3) чистовая обработка; 4) отделка (получение нужных качеств поверхностного слоя детали). На схеме это вариант I.
Наиболее коротким будет вариант IV. Такой вариант возможен, например, при получении готовой детали за один рабочий ход станка (прессование пластмасс, порошковая металлургия, литье под давлением, точная штамповка и др.). Таким образом, на технологический маршрут очень сильно влияет заготовка и способ ее получения.
Выбор способа получения заготовки предопределяет число и трудоемкость операций последующей механической обработки и в итоге — стоимость всего технологического процесса.
При точно изготовленных заготовках число операций механической обработки (резанием) будет сравнительно небольшим.
СП о Чертеж, размер, форма, состояние поверхности
Исходный материал (размер, состояние, количество)
Техпроцесс 1-го приближения (заготовительный)
Техпроцесс 2-го приближения (черновая обработка)
Техпроцесс 3-го приближения (чистовая обработка)
Техпроцесс 4-го приближения
Готовая деталь (окончатель- ный контроль и приемка)
(отделка, покрытие, упрочнение)
1II cd
§. Ill
« IV,
Ши
Пре
Про НЫЙ П]
Пол кат со
4-9-й
Требо! матер»
р
,2
_ 3
_4
j
717
^2~
л3г
IT
2 1*
*2
11
III
Точность размера Документация
хта.
кат.
филь- эокат. уфабри- стороны
классы
зания на [алы
Отливка.
Пластическая деформация.
Отрезка от куска.
Сборка из стандартных элементов.
Прессовка пластмасс.
Металлокерамика
4—9-й классы
Технологическая карта.
Нормировочная карта.
Требование на приспособле-
Сварка.1. Механооб-1. Мех
Прецизион-работка.работк
ная пластине-2. Электрооб-2. Эле]
ская деформа-работка.мичесл
ция.3. Электрохи-ботка (
Механооб-мическая обра-копире
работка.ботка (электро-хроми!
Электрооб-гидравлическая).кадмии
работка.4. Термохими-3. Хим
Термообра-ческая обработ-обрабо
ботка для уп-ка (азотирова-фотир<
рочнения и сня-ние, цианирова-
тия напряженийние)
4—5-й классы2—5-й классы1—3-й
Рис. 2.6. Схема технологическо]
анооб- а.
<трохи- ая обра- ■электро- звание, зование, зование). ическая тка (фос- эвание)
классы
Сдача н квитани
го процесса изготс
г rv
[а склад, [ИЯ
явления
ние и инструмент
деталидетали
детали
детали
При грубо изготовленных заготовках большие припуски удлиняют механическую обработку. Стоимость механической обработки при этом резко возрастает, хотя процесс получения заготовки в некоторых случаях упрощается и удешевляется. Таким образом, при разработке технологического процесса изготовления детали возможны два принципиально противоположных направления.
Получение заготовки, наиболее приближающейся по форме и размерам к готовой детали. В этом случае на заготовительные цехи приходится как бы большая часть трудоемкости изготовления детали и относительно меньшая доля приходится на механические.
Получение грубой заготовки с большими припусками, когда на механические цехи приходится основная доля трудоемкости и стоимости изготовления детали.
В зависимости от масштаба производства будет правильным то или иное направление, или промежуточное между ними.
Первое направление соответствует, как правило, массовому производству, так как дорогое оборудование заготовительных цехов, необходимое для высокопроизводительного изготовления точных заготовок, экономически оправдывается лишь при больших масштабах производства.
Второе направление типично для индивидуального и мелкосерийного производств, когда применение дорогого оборудования в заготовительных цехах совершенно неэкономично.
Выбор метода получения заготовки в значительной степени определяется физико-химическими свойствами материала, из которого должна быть изготовлена деталь, и ее конструкцией.
В промышленности для получения заготовок и последующего изготовления деталей применяют разнообразные методы обработки (литье, горячая и холодная штамповка, специальные виды обработки давлением, электрофизические и электрохимические методы обработки, электронная обработка, обработка резанием и др.).
Удельный вес (%) каждого из указанных методов обработки в разных отраслях промышленности различный.
Анализ состояния производства показывает, что удельный вес обработки без снятия стружки непрерывно увеличивается, в частности, обработки методами пластической деформации, а также электрофизической и электрохимической обработки.
Наиболее простой и дешевый способ формообразования заготовок — литье.
К процессам, объединяемым под общим названием «обработка давлением», относятся штамповка в холодном и горячем состояниях, а также специальные виды обработки давлением (прокатывание между роликами, редуцирование, обжатие фильерами, накатывание, протягивание, раскатывание и др.). Обработку
металла давлением часто производят при температурах, когда металл становится пластичным и не способным к рекристаллизации. '
Исходными данными, которыми необходимо располагать при проектировании технологических процессов, служат рабочий чертеж детали (сборочной единицы), технические условия, программа выпуска изделий, руководящие технические материалы.
Рабочий чертеж детали (сборочной единицы) должен быть выполнен в соответствии с ГОСТом, установленным ЕСКД, т.е. должен иметь нужное количество проекций; необходимые размеры при правильной их расстановке; обозначение шероховатости поверхностей обработки по ГОСТу; допуски и посадки с обозначением по действующим ГОСТам; допуски на погрешности формы и расположения поверхностей; указание марки материала, из которого изготовляется деталь; дополнительные требования к детали (термообработка, покрытие) и сборочной единице.
Технические условия составляют на наиболее ответственные детали и сборочные единицы (изделия) на стадиях конструкторской подготовки в тех случаях, когда невозможно по ряду причин изложить в рабочем чертеже полностью требования к детали (сборочной единице) или замечания по их выполнению.
В технических условиях указывают назначение детали (сборочной единицы); требования к детали (сборочной единице); методы контроля; общие указания (в отдельных случаях) о хранении, таре, транспортировке, клеймении и др.
К числу основных руководящих технических материалов относят каталожные данные об оборудовании (его габаритные размеры, точность, мощность, быстроходность, оснащенность); нормали на режущий и измерительный инструмент и приспособления; нормативы на припуски и операционные допуски; нормативы для технико-экономических расчетов; нормативы по техническому нормированию и др.
При изготовлении деталей наибольший удельный вес в общей трудоемкости изготовления изделий занимают процессы обработки на металлорежущих станках. Так, например, в условиях производства изделий промышленного назначения он достигает 35...40%.
Велик удельный вес по трудоемкости и сборочных процессов во многих отраслях как промышленного, так и специального машиностроения (достигает 50 %).
Контрольные вопросы
Сформулируйте понятие производственной структуры. Представьте схему производственной структуры машиностроительного предприятия.
Какие наиболее важные факторы определяют производственную структуру предприятия?
Каковы пути совершенствования производственной структуры предприятия?
Дайте характеристику типов машиностроительного производства.
Назовите характеристики массового машиностроительного производства.
Назовите характеристики серийного машиностроительного производства.
Что представляет собой единичное производство, его характеристики, области применения?
Перечислите принципы организации цехов машиностроительного предприятия.
Назовите основные цехи машиностроительного предприятия, организованные по технологическому принципу.
В чем заключается различие вспомогательного и обслуживающего процессов на производстве?
Какие бывают виды производственного цикла?
Дайте определения технологического и производственного процессов.
Что представляет собой общая структура технологического процесса?
Какие исходные данные требуются для проектирования технологического процесса?
Раздел II
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА
Глава 3
СОДЕРЖАНИЕ И ЗАДАЧИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИПРОИЗВОДСТВА
Стадии технической подготовки производства
В современных условиях важной задачей для предприятия является быстрый переход на производство новых изделий. Для решения этой задачи на предприятиях выполняется комплекс мероприятий, который носит название «техническая подготовка производства». Техническая подготовка производства на машиностроительных предприятиях охватывает совокупность работ по проектированию и внедрению новых и совершенствованию существующих конструкций изделий, технологических процессов и технологической оснастки.
Правильная организация технической подготовки обеспечивает непрерывный технический прогресс на предприятиях, повышение технического и организационного уровня производства и достижение высоких экономических результатов.
По своему содержанию техническая подготовка включает в себя три преемственно связанных стадии:
конструкторская подготовка производства, представляющая собой совокупность процессов и работ, связанных с оптимизацией номенклатуры и конструированием новых объектов производства, изготовлением опытных образцов, их испытанием, совершенствованием выпускаемых изделий;
технологическая подготовка производства, представляющая собой совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия к изготовлению и выпуску изделий заданного качества при установленных сроках, объеме выпуска, материальных и трудовых затратах;
организационная подготовка производства, обеспечивающая подготовку производства путем разработки проектов организации производства, труда, снабжения и сбыта продукции и создания нормативной базы для планирования и организации производства.
Значение технической подготовки производства на машиностроительных предприятиях весьма велико. От уровня организа- 54
ции подготовки производства зависит своевременный выпуск и конкурентоспособность новой продукции, совершенствование уже освоенных изделий и экономические результаты деятельности предприятия. Недостатки технической подготовки неизбежно сказываются на самом производстве: возникает большое количество различных технических и организационных неполадок, особенно при внедрении в производство новых изделий. Ошибки, допущенные при конструировании изделия, при разработке технологической документации, вызывают перерывы в работе, увеличивают затраты на производство продукции, затягивают сроки освоения новых изделий.
Эффективность ускорения технической подготовкии освоения производства новой техники
Одной из важных задач организации подготовки и освоения новой техники является сокращение продолжительности периода Тосв, позволяющее увеличить объем выпуска необходимой народному хозяйству новой продукции, снизить затраты производства, уменьшить влияние морального износа техники и т.п.
Основными направлениями сокращения Тосв являются:
совершенствование конструкции изделия, повышение уровня технологичности и унификации;
типизация технологических процессов и технологического оснащения, использование ЭВМ в технологической подготовке производства;
повышение уровня механизации и автоматизации производственных процессов, широкое внедрение станков с ЧПУ, создание ГПС;
совершенствование материально-технического управления путем создания и освоения новой техники.
Экономический эффект, получаемый от ускорения процесса подготовки производства, может быть представлен как сумма трех составляющих:
Э = Э[ + э2 + э3.
Эффект Э| достигается на этапе технической подготовки производства и определяется сокращением затрат на всех стадиях этого этапа.
Эффект Э2 может быть получен при освоении выпуска новой продукции и определяется скоростью снижения себестоимости новых изделий при нарастании объема их выпуска.
Эффект Э3 получается в процессе эксплуатации новых изделий, обладающих лучшими параметрами по сравнению со снимаемыми с производства изделиями.
Все мероприятия, направленные на сокращение цикла подготовки производства и образующие эффект Эь могут быть разделены на две группы. К первой группе относятся мероприятия, требующие дополнительных капитальных вложений (например, создание информационно-поисковой системы для информационного обеспечения исполнителей, создание системы автоматизированного проектирования и т. п.). Ко второй группе можно отнести работы, не требующие капитальных вложений, например, разработки по повышению уровня унификации конструкции, что приводит к уменьшению трудоемкости проектирования и изготовления технологической оснастки. Эффективность мероприятий первой группы оценивается по минимуму приведенных затрат, а экономический эффект — от их использования:
и
э, =£[(s/2 +v/2Hsn+^^ /-1
где и — число стадий подготовки производства, по которым достигнуто сокращение трудоемкости; Si — текущие затраты на подготовку производства (1 — базовый вариант, 2 — новый вариант); Е^ — нормативный коэффициент экономической эффективности; К, — капитальные затраты по /-му этапу подготовки производства для базового и нового вариантов проведения работ.
Дополнительные капитальные вложения могут включать в себя стоимость персональных компьютеров, затраты, связанные с разработкой программного обеспечения автоматизированных систем подготовки производства, затраты на создание баз данных конструкторского и технологического назначения, информационно-поисковых систем.
Экономия на текущих затратах при сравнении базового и нового вариантов подготовки производства определяется снижением трудоемкости работ по проектированию нового изделия, разработке технологических процессов, проектированию средств технологического оснащения. Снижение трудоемкости работ приводит к экономии зарплаты специалистов и служащих, занятых подготовкой производства.
Эффективность мероприятий второй группы (например, от повышения уровня унификации) определяется экономией от снижения затрат на разработку технической документации проектируемого изделия, на разработку технологических процессов. Унификация на первых стадиях подготовки производства приводит к получению экономии и на всех последующих стадиях.
Для расчета сокращения цикла и определения экономического эффекта на стадии выпуска новой продукции используются «кривые освоения», характеризующие снижение трудоемкости и себестоимости изделия за счет отладки технологических процессов, освоения оборудования и оснастки, повышения навыков работы.
Экономический эффект (руб.) можно определить как
Э2 = САЛ.
где С — себестоимость освоенной продукции (руб./штЭ; AW — общее количество дополнительной продукции, полученной за счет ускорения освоения производства.
Годовую экономию при эксплуатации новой, более совершенной техники можно определить как
Э3
V ^б Чн )
где Апрб, /?при — годовые приведенные затраты по базовому и новому изделиям; q6, qH — производительность базовой и новой техники; AN— дополнительное количество изделий, полученных в результате ускоренного освоения их выпуска.
Таким образом, можно определить реальный экономический эффект, получаемый при ускорении технической подготовки новых изделий.
Ниже приведены этапы технической подготовки производства изделия.
Заключение договора.
Техническое задание и согласование.
Техническое проектирование.
Материальная ведомость.
Заявка и чертежи на изделие.
Выпуск чертежей на заготовки и детали.
Заказ на заготовки.
Заявка и чертежи на литье.
Выпуск чертежей на изготовление моделей.
Выпуск рабочих чертежей на приспособления.
Выпуск сборочных приспособлений.
Заявка на кооперированные изделия.
Расчет нормы на кооперированные изделия.
Заказ на кооперированные изделия.
Разработка маршрутной технологии.
Заявка на материалы.
Разработка нормативов по материалам.
Разработка нормативов по трудоемкости.
Проектирование специальной оснастки механической обработки. Проектирование сборочных приспособлений.
Изготовление специальной оснастки механической обработки.
Изготовление сборочных приспособлений.
Выпуск технических условий.
Обеспечение материалами.
Обеспечение кооперированными изделиями.
Обеспечение заготовками.
Изготовление литья.
Изготовление механических изделий.
Изготовление других деталей.
Сборка узлов.
Сборка и отладка изделия.
Выпуск чертежей и сборочных приспособлений.
Изготовление укладочных ящиков.
Выпуск описания.
Сдача изделия.
Контрольные вопросы
Назовите основные задачи технической подготовки производства на машиностроительных предприятиях.
Что входит в состав технической подготовки производства?
Какие вопросы решаются в ходе конструкторской подготовки производства?
Перечислите основные вопросы, решаемые в ходе технологической подготовки производства.
Назовите факторы, влияющие на эффективность технологической подготовки производства.
Определите основные пути ускорения технической подготовки производства на машиностроительном предприятии.
Назовите задачи организационной подготовки производства.
Глава 4
КОНСТРУКТОРСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА
Основные задачи и этапы конструкторской подготовкипроизводства
Основными задачами конструкторской подготовки производства (КПП) являются создание новых и совершенствование имеющихся изделий с высокими параметрами качества в заданные сроки и с наименьшими затратами.
Конструкторская подготовка включает в себя следующие этапы.
. Техническое задание (ТЗ). Основной задачей разработки ТЗ является обоснование технической возможности создания изделия с высокими техническими параметрами качества при максимальной экономической эффективности его производства и эксплуатации.
В техническом задании определяются:
назначение изделия, область применения и масштабы его производства;
основные требования к изделию; •
технические характеристики изделия;
общие эксплуатационные показатели;
показатели качества;
особые требования к изделию (по надежности, стандартизации, унификации и др.);
технологические, организационные и экономические условия производства.
Техническое задание составляется заказчиком для организации — разработчика проекта.
Техническое предложение (ТП). При разработке ТП обосновывается целесообразность создания изделия на основе анализа технического задания заказчика, имеющихся технологических решений и технических возможностей в данной области производства, а также проводится всесторонняя оценка всех возможных вариантов создания изделия, сравнение с существующими изделиями, а также патентный поиск. На этой стадии производят укрупненный расчет себестоимости изделия, определяют общий технический уровень изделия. Техническое предложение согласовывается с заказчиком и утверждается в установленном порядке. После этого ТП является основанием для разработки эскизного проекта.
Эскизный проект. Эскизное проектирование заключается в разработке первоначального варианта будущей конструкции изделия. Эскизный проект включает в себя разработку принципиальной электрической, кинематической, гидравлической, пневматической схем изделия, общую компоновку изделия, разработку эскизных чертежей общих видов, анализ патентной чистоты конструкции и оценку экономической эффективности конструкции. Эскизный проект состоит из графической части (общий вид изделия, чертежи отдельных узлов и агрегатов), раскрывающей конструктивные особенности нового изделия, его параметры, габаритные размеры, и пояснительной записки с расчетами основных параметров изделия, описанием принципов его работы, эксплуатационных особенностей. Утвержденный эскизный проект является основанием для разработки технического проекта.
Технический проект. Основной задачей технического проектирования является разработка окончательного технического решения, дающего полное представление об устройстве изделия.
На этой стадии выполняются расчеты на прочность, жесткость, долговечность, проводится разработка компоновочных чертежей, чертежей агрегатов, сборочных единиц и важнейших деталей, осуществляется макетирование и экономическое обоснование проекта, составляются технические условия на эксплуатацию изделия и спецификации.
Технический проект содержит:
графическую часть (чертежи общего вида изделия и всех его узлов и агрегатов, деталей, входящих в него);
кинематические, гидравлические, электрические схемы;
расчеты на прочность и жесткость;
, • спецификацию узлов и деталей; .
пояснительную записку с технико-экономическим обоснованием окончательного технического решения изделия, включая определение стоимости производства и эксплуатационных издержек; технический проект на сложные, уникальные изделия часто сопровождается изготовлением макета.
Утвержденный технический проект является основанием для разработки рабочего проекта.
Рабочий проект состоит в разработке полного комплекта конструкторской документации на изделие. В рабочий проект входят разработка рабочих чертежей общих видов, сборочных единиц и всех оригинальных деталей, уточнение спецификаций на каждую сборочную единицу, разработка компоновочных и установочных чертежей, изготовление опытных образцов, стендовые, заводские, государственные испытания, корректировка чертежей, разработка инструкций по эксплуатации, уточненный технико-экономический анализ конструкции.
Проектирование включает в себя все перечисленные стадии только для принципиально новых изделий. Во всех остальных случаях проектирование сводится только к разработке технического и рабочего проектов.
Следует отметить, что содержание работ по стадиям КПП может отличаться от указанного выше в зависимости от типа производства, сложности конструкции, уровня кооперирования и других факторов.
Обеспечение технологичности конструкций новыхизделий
Создание новых конструкций изделий, обладающих высокими технико-экономическими характеристиками, является сложной комплексной задачей, для решения которой прежде всего необходимо обеспечить максимально возможную д ля конкретных условий производственную и эксплуатационную технологичность конструкции.
Технологичность — совокупность свойств конструкции изделия, характеризующих возможность оптимизации затрат труда, средств и времени на всех стадиях создания, производства и эксплуатации изделия. Отработка конструкции изделия на технологичность выполняется разработчиками конструкторской и технологической документации и заказчиком.
Технологичной в производстве можно считать ту конструкцию, освоение и выпуск которой при заданном объеме производства будет проходить с минимальными производственными затратами 60
(в первую очередь с наименьшей трудоемкостью и материалоемкостью) и с кратчайшим производственным циклом.
Эксплуатационная технологичность конструкции изделия проявляется в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт изделий и зависит от так называемой ремонтопригодности конструкции.
Для обеспечения производственной технологичности необходимо придать изделию такую форму и выбрать для него такие материалы, которые обусловят наиболее простое и экономичное его изготовление.
В ходе конструкторской подготовки новые изделия должны быть отработаны на технологичность.
Производственная технологичность конструкции оценивается показателями трудоемкости, материалоемкости, себестоимости.
Материалоемкость характеризует суммарный расход материалов на изготовление изделия. Общая материалоемкость (бобЩ) рассчитывается по формуле
^общ = G\ + G^ + ... + Gj + ... + Gm
где Gb Gi, Gb Gn — расход соответствующего вида материала; п — количество видов материалов.
Относительная материалоемкость характеризует структуру общей материалоемкости. Относительная материалоемкость определяет долю каждого вида материала в общей материалоемкости и рассчитывается по формуле
Ц)бщ
Удельная материалоемкость характеризует конструкцию изделия по величине расхода материалов. Удельная материалоемкость рассчитывается по формуле
где Р — определяющий параметр изделия (производительность, мощность, масса и т.д.); G^ — общая материалоемкость изделия.
Кроме показателей материалоемкости расход материалов на изготовление изделия характеризуется коэффициентом использования материала, который рассчитывается по формуле
где g4 — чистая масса изделия.
Трудоемкость характеризует затраты труда на изготовление изделия. Различают общую, относительную и удельную трудоемкость.
Общая трудоемкость показывает количество времени, затрачиваемого исполнителями на производство единицы продукции. Общая трудоемкость рассчитывается по формуле
^Д - ^3 + ^м + ^сб "*" ^пр,
где /3, tM, tc&, tnp — трудоемкость соответственно заготовительных работ, механической обработки, сборочных работ и прочих работ, входящих в технологический процесс изготовления данного изделия.
Относительная трудоемкость характеризует долю трудозатрат по данному виду работы в общей трудоемкости.
Удельная трудоемкость характеризует затраты времени на единицу продукции относительно определяющего параметра. Удельная трудоемкость рассчитывается по формуле
^уд = ТтЛ/Р.
Себестоимость характеризует затраты на изготовление изделия. Различают общую и удельную себестоимости.
Общая себестоимость показывает сумму затрат на изготовление изделия. В структуру общей себестоимости включаются затраты на материалы, заработную плату и косвенные расходы.
Удельная себестоимость характеризует затраты на единицу продукции относительно определяющего параметра Р. Удельная себестоимость рассчитывается по формуле
Суд = С^щ/Р,
где Собщ — общая себестоимость изделия.
Показатели технологичности сравниваются с базовыми, установленными отраслевыми стандартами для однотипных изделий.
Показатели технологичности во многих случаях могут оказать решающее влияние на окончательную комплексную оценку проектов новых изделий.
Повышение технико-экономического уровня новыхизделий
Вновь создаваемая конструкция изделия должна соответствовать передовым достижениям науки и техники.
Проектируя новое изделие, конструктор обязан знать, как влияет увеличение унифицированных или стандартных деталей в общем числе деталей изделия на снижение затрат на проектирование.
Необходимо также учитывать влияние упрощения или усложнения конструкции проектируемого изделия на затраты по подготовке производства, себестоимость изготовления изделия, эксплуатационные расходы.
Конструктор должен учитывать цены выбираемых материалов и способы их последующей обработки, проводить анализ возможностей экономии материалов за счет изменения размеров, формы 62
конструкции, замены остродефицитных материалов. Создавая изделия, конструктор всегда должен учитывать будущие объемы производства.
Множество факторов, влияющих на технические решения при конструкторской подготовке производства, предопределяют необходимость использования системного подхода при организации КПП. В последние годы для решения задач повышения качества и конкурентоспособности продукции, резкого снижения издержек производства широко используется функционально-стоимостный анализ (ФСА). ФСА основан на применении определенных методов и приемов с целью четкого формулирования функций проектируемого изделия и выявления наиболее экономичных способов их осуществления. Новая конструкция изделия должна быть более рациональной и экономичной по сравнению с предыдущей. Анализ конструкций изделий показывает, что многие детали, узлы и другие конструктивные элементы имеют определенные, незаметные на первый взгляд, экономические недоработки. Экономическая недоработка — это конструктивное решение, приводящее к необоснованным затратам, например, неоправданное усложнение формы детали, ненужное для работы завышение класса точности нерабочих поверхностей, необоснованное применение дорогих материалов, ненужные в работе дорогие покрытия и др.
Применение ФСА позволяет устранить большую часть недоработок при проектировании конструкции, изготовлении опытных образцов и в серийном производстве. .
Таким образом, метод ФСА направлен на оптимизацию соотношения затрат и потребительской стоимости изделия в процессе конструирования. ФСА базируется на предположении о том, что объектом исследования должны быть не изделия как таковые, а выполняемые ими функции.
Процедура функционально-стоимостного анализа предусматривает выполнение нескольких этапов: подготовительного, информационного, аналитического, творческого, исследовательского, рекомендательного и внедрения. Задача первых трех этапов заключается в установлении функций изделия и его элементов, взаимосвязи и зависимости между выявленными функциями, их качественной и стоимостной оценке.
На аналитическом этапе устанавливаются и формулируются функции, выполняемые изделием и каждым конструктивным элементом, а также определяются затраты по каждой функции. Вспомогательными средствами анализа являются гистограммы трудоемкости изготовления деталей и стоимости покупных и комплектующих изделий и деталей.
На творческом этапе ФСА служит инструментом ускорения творческих процессов, расширяет возможности поиска и нахождения оригинальных конструктивных решений. Предпосылками
успешного выполнения этого этапа служит правильная формулировка функций, выполняемых отдельными элементами изделия.
На исследовательском этапе определяется стоимость функций и качество их исполнения, выявляются функционально необходимые затраты, обеспечивающие требуемый уровень качества изделий. Одновременно функция выполняет прогностическую, нормативную роль при определении предельно допустимых затрат на выполнение каждой из функций проектируемого изделия.
При проведении ФСА возникают задачи, связанные с функционально-стоимостной оценкой частных конструктивных решений и выбором оптимального варианта конструкции.
Для оценки затрат на изготовление изделия могут быть использованы следующие методы: расчет себестоимости по удельным показателям, балльная оценка, прямой метод расчета затрат по статьям калькуляции.
Перечисленные методы получили распространение при оценке себестоимости изделий на стадии проектирования. Используя их для целей ФСА, необходимо учитывать, что специфика функционального подхода требует увязки текущих затрат с функциональными особенностями изделий, их структурой и технологией изготовления.
Методы ускорения конструкторской подготовки
При создании новой техники одной из основных задач является задача сокращения времени на КПП. Для ускорения КПП используются различные методы. Их условно можно разделить на три группы: технические, планово-координационные и организационные.
Технические методы направлены на обеспечение качества выполняемых работ, снижения до минимума числа изменений в конструкции. В связи с этим снижается трудоемкость и продолжительность КПП.
Планово-координационные методы направлены на обеспечение рациональной координации стадий, этапов и работ, что приводит к сокращению продолжительности КПП.
К организационным методам относят стандартизацию и унификацию технических решений, механизацию и автоматизацию проектно-конструкторских работ.
Стандартизация — это совместная работа различных специалистов по установлению типов и параметров машин, приборов, механизмов, материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий с учетом перспектив развития техники и народного хозяйства. Стандартизация тесно связана с повышением качества продукции. В настоящее время большинство стандартов предприятия и отрас- 64
ли создается в рамках комплексных систем управления качеством продукции.
Унификация — это комплекс мероприятий, обеспечивающих устранение излишнего многообразия типов и конструкций изделий, форм и размеров деталей, марок материалов, технической документации и т.д.
Стандартизации и унификации способствуют конструктивная преемственность, функционально-блочное конструирование, создание параметрических рядов машин и конструкций и др.
Конструктивная преемственность обеспечивается за счет использования элементов конструкций из ранее выполненных разработок, что освобождает конструкторов от необходимости разрабатывать всю конструкцию изделия. При заимствовании деталей из числа освоенных заводом-изготовителем можно получить экономический эффект от сокращения сроков технической подготовки производства и при изготовлении нового изделия. Применение покупных (комплектующих) изделий может освободить разработчика от необходимости принятия новых технических решений, от значительной части расчетов, опытного изготовления этих изделий.
Важным средством ускорения КПП является использование принципа функционально-блочного конструирования.
Современные машины, приборы, изделия содержат сотни, тысячи и более деталей, объединенных в сборки, сборочные единицы, блоки, функциональные узлы. Принцип функционально-блочного конструирования позволяет самостоятельно и параллельно разрабатывать функционально законченные и конструктивно оформленные блоки, из которых методом агрегатирования компонуются машины, устройства, отличающиеся своими функциями и назначением.
При блочном конструировании и агрегатировании конструкторам нет необходимости изменять все входящие в изделие блоки. Разрабатываются и проектируются лишь те из них, которые оказывают влияние на изменяемые параметры.
Важным средством повышения производительности труда, сокращения сроков проектирования и освоения новой техники, повышения ее качества на всех этапах КПП является разработка параметрических рядов машин.
Параметрический ряд представляет собой совокупность машин, приборов разных типоразмеров, подчиняющихся определенному закону возрастания (убывания) главного параметра. Главный параметр изделия должен оставаться стабильным при его модернизации и оказывать определяющее влияние на остальные конструктивные, эксплуатационные и технико-экономические параметры.
Радикальное решение резкого ускорения КПП состоит в автоматизации проектирования новых машин и приборов — создании
65653 Шишмарев
65
65
систем автоматизированного проектирования (САПР) и автоматизированных рабочих мест (АРМ) проектировщика.
Возможность создания САПР и АРМ обусловлена тем, что в общем объеме работ по конструированию изделия доля работ по установившимся схемам в несколько раз превышает долю работ, характеризующихся принципиальной новизной.
Необходимость автоматизации проектно-конструкторских работ вызвана рядом факторов. Современные конструкции машин становятся все более сложными, поэтому увеличивается трудоемкость их проектирования и потребность в конструкторах.
Под влиянием научно-технического прогресса ускоряется сменяемость моделей машин. В таких условиях проектировать нужно быстро, иначе изделие морально устареет до своего создания. Далее, современный процесс проектирования сложной техники характеризуется участием в нем многих коллективов разработчиков различного профиля (электротехники, механики, электронщики, гидравлики и т.д.), между которыми должен быть налажен быстрый обмен информацией в ходе работы над проектом. Это возможно только в условиях автоматизации информационных связей.
С внедрением САПР срок разработки новой конструкции сокращается почти вдвое, а время конструирования — в 5 раз.
САПР — это организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования (технических средств — ЭВМ, дисплеев, графопостроителей и других устройств ввода и вывода информации из ЭВМ, программного обеспечения) и человека. САПР выполняет проектирование с оптимальным распределением функций между человеком и ЭВМ и с максимальной автоматизацией всех проектных процедур. САПР предусматривает автоматизированное накопление, хранение, корректировку и выдачу данных, используемых при конструировании, автоматизированное использование информации, полученной на различных этапах проектирования, автоматизированный выпуск технической и чертежной документации и др.
Автоматизированное проектирование направлено не на то, чтобы полностью исключить конструктора из процесса проектирования, а на то, чтобы отобрать у него те процедуры, в которых требуется точность, память, быстродействие в вычислениях, повторение однотипных операций. В тех случаях, когда требуется интуиция, опыт, эстетический вкус, работа возлагается на человека.
Наиболее эффективным для САПР является диалоговый режим. Режим диалога с ЭВМ открывает качественно новые возможности для решения неформализуемых проектных задач и существенно повышает производительность труда конструктора.
Примерные нормативы деятельности цикла конструкторской подготовки производства приведены в табл. 4.1.
Общая трудоемкость проектирования, ч
Длительность цикла в месяцах
Фронт работ Ф^*
График цикла по месяцам
Пределы
Средняя
Всего
В том числе
Техническое задание, эскизный и технический проекты
Рабочий проект
1-й
2-й
3-й
4-й
5-й
6-й
7-й
8-й
техническое задание, эскизный и технический проекты
рабочий проект
2000
1500
2
1,5
1,5
3
3
2000... 4000
3000
3
2,5
1,5
4-5
4-5
4000... 6000
5000
4
2,5
2,5
6
6
6000... 8000
7000
5
3,0
3,0
7
7
8000... 10 000
9000
6
3,5
3,5
8
8
10 000... 15 000
12 500
7
4,0
4,5
9
9
15 000... 20 000
17 500
8
4,5
5,0
11
11
Таблица 4.1
* Количество работающих.
Нормативы длительности цикла конструкторской подготовки производства(в зависимости от общей трудоемкости проектирования)Нормативы длительности цикла конструкторской подготовки производства(в зависимости от общей трудоемкости проектирования)
Нормативы длительности цикла конструкторской подготовки производства(в зависимости от общей трудоемкости проектирования)
Нормативы длительности цикла конструкторской подготовки производства(в зависимости от общей трудоемкости проектирования)
Контрольные вопросы
Перечислите основные этапы конструкторской подготовки производства нового изделия и раскройте их содержание.
Какая исходная информация необходима для проведения конструкторской подготовки производства?
Раскройте содержание этапа технического проектирования нового изделия.
Что представляет собой рабочий проект как этап конструкторской подготовки производства?
Какая информация содержится в техническом задании на конструирование нового изделия?
Назовите пути ускорения конструкторской подготовки производства.
Предложите способы снижения затрат на конструирование нового изделия.
Определите направления использования функционально-стоимостного анализа при конструкторской подготовке производства.
Как влияет использование САПР на сроки разработки новой конструкции изделия?
Что является результатом проведения конструкторской подготовки производства?
Глава 5
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА
Содержание и этапы технологической подготовкипроизводства
Целью технологической подготовки является разработка оптимального технологического процесса, который бы обеспечивал изготовление изделий заданного качества с минимальными затратами.
Технологическая подготовка производства представляет собой комплекс работ по разработке новой технологии, конструированию и изготовлению необходимой технологической оснастки, установке и освоению нового оборудования и отладке всего процесса изготовления нового изделия. Это сложный комплекс технических, инженерных и организационных работ, который обеспечивает технологическую готовность производства, т.е. наличие на предприятии полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для выпуска заданного объема продукции с установленными технико-экономическими показателями.
Объем работ по технологической подготовке производства составляет 20... 25 % для предприятий единичного и мелкосерийного производств, 40...50 % — для серийного производства и 60% —
для крупносерийного и массового производств от всего объема работ по технической подготовке производства.
Организация и управление технологической подготовкой производства регламентируется государственными стандартами Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП), которая позволяет использовать достижения научно-технического прогресса для эффективной подготовки новой продукции.
ЕСТПП устанавливает единый порядок разработки технологической документации и предусматривает широкое применение прогрессивных типовых технологических процессов, стандартной технологической оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации производственных процессов, инженерно-технических и управленческих работ.
Применение ЕСТПП обеспечивает высокую мобильность производства (сроки технологической подготовки производства сокращаются в 1,5 — 2 раза) и создает предпосылки для создания информационной базы системы автоматизированного проектирования (САПР).
Технологическая подготовка производства проводится в несколько последовательных этапов.
Первый этап — разработка технологических процессов на основное изделие; включает в себя проведение следующих работ:
) отработка конструкции изделия на технологичность (технологический контроль);
) разработка межцеховых технологических маршрутов (рас- цеховка);
) разработка пооперационных технологических процессов получения деталей и сборочных единиц.
Второй этап — проектирование необходимых средств технологического оснащения, механизации и автоматизации технологических процессов.
Третий этап — изготовление средств технологического оснащения, механизации и автоматизации.
Четвертый этап — выверка, отладка и внедрение в производство разработанных технологических процессов, изготовление пробной и установочной партий.
Пятый этап — создание нормативной базы (трудовые, материальные нормативы и др.) для планирования и управления производством.
Отработка конструкций на технологичность — задача комплексная, к решению которой кроме конструкторов должны привлекаться и технологи. Возможны следующие варианты: персональное закрепление за объектом ведущего конструктора и ведущего технолога, введение одного-двух технологов в штат конструкторского бюро, создание комплексных конструкторско-технологических бригад или другие мероприятия.
Функция обеспечения технологичности конструкции изделия является связующей между конструкторской и технологической подготовкой производства и включает в себя структурный анализ изделия (какие детали и сборочные единицы входят в изделие), анализ уровня стандартизации и унификации составных частей изделий, возможности применения типовых и групповых процессов обработки, сборки, контроля, испытаний.
Разработка межцеховых технологических процессов включает в себя распределение номенклатуры деталей между цехами и участками, разработку технологических маршрутов их движения. Маршрутная технология определяет последовательность прохождения по цехам каждой детали и сборочной единицы в процессе ее производства.
Для изготовления деталей и сборки изделия в единичном производстве достаточно иметь конструкторскую документацию, маршрутное или маршрутно-операционное описание технологического процесса либо перечень полного состава технологических операций без указания переходов и технологических режимов.
Для серийного и массового производств кроме маршрутной технологии разрабатывается технологический процесс с пооперационным описанием формообразования, обработки, сборки.
Рассмотрим виды и комплектность технологических документов. Технологическая документация разнообразна и содержит следующие документы:
технологические карты (маршрутные);
операционные карты;
инструкционные карты (технологические инструкции);
нормировочные карты;
карты эскизов;
комплектовочные карты;
ведомости расцеховки;
ведомости оснастки;
ведомости материалов.
Наиболее важным из этих документов является технологическая карта. Это документ, в котором зафиксированы все процессы обработки изделия, указаны операции и их составные части, материал изделия, производственное оборудование, технологические режимы, необходимые для изготовления изделия, время, квалификация работника и его разряд.
Помимо технологических карт составляют операционные карты. Они содержат в основном те же сведения, что и технологические, но в отличие от них составляются не на детали, а на операцию. Операционные карты применяют в том случае, когда данных технологической карты недостаточно и необходимы более подробные указания.
В ряде случаев используются инструкционные карты, которые представляют собой краткую пояснительную записку с описанием
порядка производства работ и предназначены для инструктажа технического персонала. Они дают дополнительные сведения по выполнению операций, а также описывают процессы приготовления различных компонентов, клеёв, растворов и т.д.
Документом, в котором сконцентрированы данные о затратах труда на основные и вспомогательные операции, является нормировочная карта. Такие карты обычно применяются в условиях стабильного (установившегося) технологического процесса.
Происходящие со временем изменения режимов работ, совершенствования приспособлений, замена оборудования соответственно уменьшают норму времени, что находит свое отражение в нормировочных картах.
Карта эскизов, являющаяся основным технологическим документом в серийном и массовом производствах, включает в себя эскизы, схемы и таблицы, поясняющие содержание операций и необходимые для их выполнения сведения (оборудование, оснастка, режимы резания).
В комплектовочные карты включают перечень деталей, подлежащих сборке. В ведомости расцеховки включаются расходы по цехам. В ведомость материалов включаются расходы материалов.
Для единичных технологических процессов разрабатывается операционная карта, для типовых (групповых) технологических процессов — карта типовой (групповой) операции. В них указываются переходы, технологические режимы, данные о средствах технологического оснащения, материалах и трудовых затратах.
Проектирование и изготовление средств технологического оснащения, механизации и автоматизации технологических процессов — приспособлений, инструментов, штампов, моделей, средств технологического контроля и т.д. — осуществляет конструкторское бюро отдела главного технолога (ОГТ) или инструментальный отдел. Это наиболее трудоемкий процесс подготовки производства. Чтобы ускорить его выполнение и сократить срок подготовки производства, оснастку изготовляют постепенно, распределяя весь объем работ на 2—3 очереди.
Первая очередь включает в себя оснастку, без Которой практически невозможно или крайне трудно получить изделие высокого качества в соответствии с технологическими условиями; вторая — всю остальную оснастку, предусмотренную технологическим процессом. К третьей очереди относится изготовление дублеров оснастки.
Поэтому проектирование оснастки целесообразно вести параллельно с разработкой операционных карт и с максимальным использованием оснастки из стандартных элементов. Совершенствование применяемых в производстве средств технологического оснащения при одновременном снижении трудоемкости, сокращении продолжительности и затрат на ее проектирование и
изготовление является крупным резервом повышения эффективности производства.
Технологическая подготовка производства завершается выверкой, отладкой и внедрением в производство разработанных технологических процессов. В процессе освоения технологические процессы корректируются, а в технологическое оснащение вносятся необходимые изменения.
Особо выделяется этап создания нормативной базы. Пооперационные нормы времени или выработки на разработанные технологические процессы устанавливает технолог-нормировщик, пользуясь расчетно-аналитическим, укрупненным или опытно-статистическим методами расчета, или по нормативам.
Нормы расхода материалов также определяет технолог-нормировщик с учетом припусков на обработку способов получения заготовок и обработки деталей. Нормы расхода материалов необходимы для контроля расхода материалов, для составления планов материально-технического снабжения.
Нормы трудовых затрат необходимы для планирования загрузки оборудования, определения численности работающих.
Технико-экономический анализ и обоснование выборатехнологического процесса
Для обработки или сборки одного и того же изделия могут быть применены различные технологические процессы, использованы различное оборудование и оснастка. Из нескольких возможных вариантов процесса, оборудования и оснастки технолог должен выбрать оптимальный, удовлетворяющий техническим требованиям и обеспечивающий наиболее высокую эффективность производства.
Экономическая эффективность того или иного варианта технологического процесса может быть выражена как частными, так и обобщающими показателями. К частным показателям относятся расход материала, топлива, электроэнергии, трудоемкость изготовления (сборки), использование оборудования по мощности и по времени, использование технологического оснащения и т.д.
Обобщающими показателями являются годовые приведенные затраты, технологическая или полная себестоимость, сроки окупаемости капитальных вложений и др. В тех случаях, когда сравниваемые варианты ТП не связаны с изменением капитальных вложений, расчеты проводят по технологической себестоимости.
Технологическая себестоимость изделия определяется суммой затрат, меняющихся при изменении технологического процесса. Вычислять и включать в себестоимость затраты, не меняющиеся при изменении варианта технологического процесса, не имеет смысла.
Обычно в технологическую себестоимость включают следующие составляющие: затраты на материалы Зм, зарплату основных производственных рабочих Ззп, энергию Зэн, амортизацию и содержание оборудования 30б, приспособления Зпр. Таким образом, технологическая себестоимость может быть представлена уравнением
Ст — Зм + Ззп + Зэн + Зоб + 3Пр.
Различные виды затрат играют неодинаковую роль в формировании себестоимости. Одна часть затрат, таких как затраты на материалы, заработную плату и некоторые другие, является переменной. Размер этих затрат меняется прямо пропорционально годовому объему выпуска продукции. Другая часть — затраты на содержание и ремонт оборудования, приспособлений и др. — почти не зависит от объема выпуска и потому называется условно-постоянной.
Предварительный выбор того или иного варианта технологического процесса существенно зависит от уровня условно-постоянных, переменных затрат и годового объема выпуска изделий.
Технологическую себестоимость годового объема выпуска продукции определяют по формуле
Ст = aNr + b,
где а — переменные затраты на единицу продукции; b — условно-постоянные затраты на выпуск продукции; Nr — годовая программа выпуска продукции.
При сравнении двух вариантов технологического процесса определим технологическую себестоимость по 1-му варианту технологического процесса как СТ1 = axNr + 6Ь а по 2-му варианту как Ст2 = ti27Vr + Ьъ где Ьх, Ь2 — условно-постоянные расходы по 1-му и 2-му вариантам; О], а2 — переменные расходы по 1-му и 2-му вариантам; Nr — годовая программа выпуска изделий.
Затем можно определить экономически целесообразные области применения этих двух вариантов технологии.
Графической интерпретацией анализа может служить рис. 5.1.
При сравнении двух вариантов технологии необходимо определить критический объем производства Укр, при котором затраты по обоим вариантам равны.
Величину NKp находят из совместного решения уравнений для СТ1 и Ст2 при условии, что СТ1 = Ст2, по формуле
„ _ b2-bxл кр ”•
а\ -^
Определив величину критического объема производства, нужно сравнить ее с плановым выпуском данной продукции NT и выбрать наиболее эффективный вариант технологического процесса.
Рис. 5.1. График областей применения двух вариантов технологического процесса
Из графика видно, что при Nr > NKp целесообразно выбрать 2-й вариант технологического процесса, так как он имеет меньшие значения себестоимости, а при Nr < Л^р предпочтительным оказывается 1-й вариант технологического процесса.
Если внедрение нового технологического процесса требует дополнительных капитальных вложений, то сравнение вариантов необходимо осуществлять путем сопоставления годовых приведенных затрат — 7?пр. Лучший вариант технологического процесса в этих случаях выбирается по минимуму приведенных затрат.
По /-му варианту технологического процесса приведенные затраты определяются по формуле
■^пр/= C.jNr + ЕНКЬ
где С,- — себестоимость /-го варианта технологического процесса; К; — капитальные вложения по z-му варианту технологического процесса; Ен — нормативный коэффициент окупаемости капитальных вложений (£„ = 0,15); Nr — годовая программа выпуска изделий.
Годовой экономический эффект от внедрения нового технологического процесса рассчитывается как разность приведенных затрат по базовому и новому процессам.
Если сравниваются несколько вариантов, то суммы приведенных затрат по каждому из вариантов сравниваются. Например, если сравниваются два варианта, то приведенные затраты (руб.) определяются следующим образом:
1-й вариант: Лпр1 = CtNT + ЕНКХ,
2-й вариант: Т?пр2 = C2/Vr + ЕкК2.
Затем выбирается вариант с минимальными приведенными затратами. Зная их, можно определить срок (лет) окупаемости по формуле
Т= (К2 - КХ)/(СХ - С2).
Экономический эффект рассчитывается по формуле (руб.)
Э — -^npl ~ ^ПР2-
Графическая интерпретация выбора лучшего варианта технологического процесса на основе анализа приведенных затрат приведена на рис. 5.2.
Рис. 5.2. График выбора лучшего варианта технологического процесса по приведенным затратам
Пример выбора лучшего варианта технологического процесса и оценки его экономической эффективности приведен ниже.
Условие задачи. Для обработки торсионных валов возможно применение двух вариантов технологического процесса. 1-й вариант технологического процесса (базовый) основан на применении шлифования при обработке поверхностей валов, 2-й вариант (проектируемый) основан на внедрении тонкого точения при обработке поверхностей валов. Определить экономический эффект от внедрения в производство проектируемого технологического процесса.
Исходные данные для расчета затрат по сравниваемым вариантам технологического процесса сведены в таблицу.
№ п/п
Показатели
Условное обозначение
Базовая технология
Проектируемая технология
1
Балансовая стоимость оборудования, тыс. руб.
120
60
2
Установленная мощность оборудования, кВт
р
42
32
3
Годовая норма амортизационных отчислений, %
а
10 '
14
4
Штучное время обработки вала, мин
20
12
5
Средняя часовая тарифная ставка станочника, руб./ч
^ср
15
15
6
Число смен работы
5
2
2
7
Годовой объем выпуска валов, шт.
N,
30 000
30000
8
Коэффициент учета дополнительной зарплаты, %
13
13
9
Единый социальный налог, %
К /VECH
35,6
35,6
10
Стоимость! кВт-ч, руб.
Сзн
1,0
1,0
Решение задачи. Базовую и проектируемую технологии обработки торсионных валов сравнивают по годовым приведенным затратам. Лучшим будет вариант, имеющий минимальное значение приведенных затрат. При расчете годовых приведенных затрат используют технологическую себестоимость обработки вала.
Технологическая себестоимость обработки вала по изменяющимся статьям затрат определяется следующим образом:
Стехн = Зосн + Здоп $ЕСН + Зам + Зэн,
где Зосн — основная зарплата основных производственных рабочих, руб.; Здоп “ дополнительная зарплата основных производственных рабочих, руб.; 3ЕСН — отчисления на социальные нужды в виде единого социального налога (ЕСН) с основной и дополнительной зарплаты основных производственных рабочих, руб.; Зам — затраты на амортизацию оборудования, руб.; Зэн — затраты на электроэнергию, руб.
Далее рассчитывают статьи себестоимости по вариантам технологического процесса по следующим формулам:
Зосн “ ^пр^штУср?
где Лпр — коэффициент, учитывающий премии основным производственным рабочим в размере 20 % к тарифной зарплате;
Здоп “ ^допЗосн? 3Есн - ^ЕСн(Зосн+ Здоп); Зам ” ф°б j^Q > Зэн ” ^СэнАит*
Результаты расчета технологической себестоимости обработки вала по базовой и рекомендуемой технологиям сведены в таблицу.
Статьи затрат
Базовая технология, руб.
Проектируемая технология, руб.
Зосн
6,0
3,6
здоп
0,78
0,47
^ЕСН
2,42
1,45
^ам
1,02
0,42
Зэн
14,28
6,4
Технологическая себестоимость обработки одного вала, руб.
24,5
12,34
Годовой экономический эффект от внедрения рекомендуемой технологии обработки валов определяем следующим образом:
Эг = 7^ — 7?рек = (CgVVp - Д^) - (СрекЛг — ^нКрек),
где Ен — нормативный коэффициент окупаемости капитальных вложений, равный в расчете 0,15; К^, Крек — капитальные вложения соответ-
ственно по базовому и рекомендуемому вариантам технологии, равные балансовой стоимости используемого оборудования.
Эг= (30 000-24,5 - 0,15-120 000) - (30 000-12,34 - 0,15-60 000) =
= 373 800 руб.
Организация и управление технологической подготовкой производства и технологических служб на машиностроительных предприятиях оказывает существенное влияние на сроки изготовления новых изделий, качество и прогрессивность разрабатываемых технологических процессов. В зависимости от сложности изделий, объемов выпуска, особенностей технологии на предприятиях применяются централизованная, децентрализованная или смешанная системы организации служб технологической подготовки производства.
Централизованная система технологической подготовки производства характеризуется тем, что весь комплекс работ по технологической подготовке производства осуществляет отдел главного технолога (ОГТ).
Цеховые технологические бюро (ТБ) занимаются внедрением разработанных ОГТ технологических процессов, инструктажем при их выполнении, выдвигают предложения по их совершенствованию; осуществляют контроль за соблюдением технологической дисциплины. Такая система обычно применяется на предприятиях с серийным и массовым типами производств.
При децентрализованной системе технологической подготовки производства разработка технологических процессов и текущее технологическое обслуживание возлагаются на технологические бюро цехов, а ОГТ осуществляет разработку межцеховых маршрутов, методическое руководство работой цеховых ТБ, занимается инструментальной подготовкой производства (проектирование, изготовление и приобретение инструментального оснащения) и выполняет контрольные функции. Применяется эта система в условиях единичного и мелкосерийного производств.
Смешанная система технологической подготовки чаще всего применяется на предприятиях с серийным типом производства. Часть технологических процессов проектируется цеховыми ТБ, т.е. децентрализованно (механическая обработка, литье и т. д.), а часть — ОГТ, т. е. централизованно (штамповка, сборка, монтаж и др.).
Основные направления ускорения технологическойподготовки производства
Ускорение технологической подготовки производства — это сложная, комплексная проблема, и ее решение должно обеспечиваться на основе:
параллельного выполнения работ по технологической подготовке производства и завершающего этапа конструкторской подготовки, а также отдельных этапов технологической подготовки;
применения типовых технологических процессов;.
унификации стандартизации технологического оснащения;
создания и использования групповой и быстропереналажи- ваемой оснастки;
создания предметно- и подетально-специализированных цехов и участков, групповых поточных линий, гибких производственных систем и т.д.;
создания автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП).
АСТПП состоит из ряда функциональных подсистем, выделенных в соответствии с задачами, решаемыми в процессе технологической подготовки производства: системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП); системы автоматизированного проектирования технологического оснащения (САПР ТО); системы автоматизированного проектирования организации производства (САПР ОП); автоматизиро-
Конструкторскаядокументация
База данных АСТПП (организационная, техническая, нормативная, справочная информация; информация об оборудовании и оснастке)
САПР ТП
САПР ТО
САПР ОП
Технологический анализ изделий, классификация деталей, разработка технологических процессов
Выбор средств технологического оснащения, проектирование средств ТО, разработка технологических процессов изготовления средств ТО
Выбор эффективных форм организации производства, организационное проектирование (предметнозамкнутые участки, поточные автоматические линии ГПЛ)
Организационная и технологическая документация
Рис. 5.3. Система автоматизированного проектирования технологической подготовки производства
ванной системы управления технологической подготовкой производства (АСУТПП).
На рис. 5.3 представлена схема системы автоматизированного проектирования в технологической подготовке производства.
Эффективность работы АСТПП определяется структурой базы данных технологического назначения. База данных АСТПП содержит четыре группы документов:
конструкторские и технологические характеристики изделий, параметры сборочных единиц;
эксплуатационно-технические характеристики оборудования и технологической оснастки, применяемые на предприятии;
организационно-технологическую документацию, включающую в себя маршрутные и операционные карты, технологические процессы изготовления деталей, сборки изделий, конструкторские и технологические спецификации, проекты линий, участков, производств;
нормативно-справочную документацию.
Завершающей стадией в АСТПП является подготовка технологической и проектной документации для освоения выпуска новой продукции. В связи с автоматизацией работ меняются и носители информации. Возрастает доля информации на машинных носите-
Таблица 5.1
Нормативный график длительности цикла технологической подготовки производства
Стадии и этапы
Объем работ, нормо- часы
Фронт работ ф * ср
Цикл, дни
График цикла по месяцам и декадам
1-й
2-й
З-й
I
II
III
I
II
III
I
II
III
Разработка укрупненной технологии
507
2
36
Расчет норм расхода материалов
25
1
3,5
—
Проектирование оснастки
80
1
12
Изготовление оснастки
70
—
15
Внедрение
129
2
10
* Количество работающих.
лях. Результаты проектирования технологии представляются в виде операционной карты, расчетно-технологической карты, результаты проектирования средств технологического оснащения — в виде рабочих чертежей и конструкторских спецификаций, полученных с ЭВМ и графопостроителей.
В табл. 5.1 представлен примерный нормативный график длительности цикла технологической подготовки производства.
Контрольные вопросы
Перечислите основные этапы технологической подготовки производства и раскройте их содержание.
Назовите основную документацию, разрабатываемую в ходе технологической подготовки производства.
Предложите основные направления ускорения технологической подготовки производства.
Какие этапы технологической подготовки производства являются, на ваш взгляд, наиболее трудоемкими?
Какие показатели используются для выбора лучшего варианта технологического процесса изготовления изделия?
Какие затраты входят в состав технологической себестоимости изделия?
Какие затраты, входящие в состав себестоимости изделия, можно отнести к переменным?
Назовите основные направления ускорения технологической подготовки производства.
Как можно определить годовой экономический эффект от внедрения нового технологического процесса?
Какие факторы влияют на сроки проведения технологической подготовки производства?
Глава 6
ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА
Содержание и основные этапы организационнойподготовки производства
Организация производства новых изделий на предприятии предполагает перестройку существующего производственного процесса и всех составляющих его элементов. Внедрение в производство новых видов продукции требует не только разработки новых технологических процессов и применения нового оборудования и оснастки, но и изменения форм и методов организации производства и труда, приобретения новых знаний и навыков кадровым составом, перестройки материально-технического снабжения и т. п.
Необходимость реорганизации всего процесса производства при выпуске новой продукции обусловлена сложностью современного производства, высокими требованиями к качеству и техническому уровню изделий, все усложняющимися связями между участниками работ.
Организационная подготовка производства — это комплекс мероприятий, направленных на разработку проекта организации производственного процесса изготовления нового изделия в пространстве и во времени, системы организации и оплаты труда производственного персонала, нормативной базы; создание системы материально-технического обеспечения производства новых изделий.
Организационная подготовка производства подразделяется на ряд этапов.
Этап 1. Разработка проекта организации основного производственного процесса. На этом этапе осуществляется выбор форм организации производства, специализации цехов и участков, определение потребности в оборудовании и площадях, составление планировок и проектов реконструкции цехов.
Этап 2. Разработка проекта технического обслуживания основного производства. На этом этапе определяются функции технического обслуживания подразделения, их связи с производственными подразделениями, разрабатывается организация складского хозяйства, ремонтного и инструментального обслуживания, проектируется система технического контроля.
Этап 3. Разработка системы организации и оплаты труда рабочих и ИТР. При этом учитывается характер производственного процесса и производимой продукции. Решаются вопросы организации и обслуживания рабочих мест, разделения и кооперации труда, производится выбор и обоснование форм и систем оплаты труда рабочих и ИТР, систем премирования.
Этап 4. Материальная подготовка производства. На этом этапе определяется потребность в материальных ресурсах, комплектующих изделиях, оборудовании ит.д., устанавливаются договорные отношения с поставщиками, устанавливаются связи с потребителями новой продукции, организуется реклама.
Этап 5. Создание нормативной базы для технико-экономического и оперативно-производственного планирования. На этом этапе разрабатываются материальные, трудовые и календарно-плановые нормативы, устанавливаются себестоимость и цена новых изделий, определяются нормативы запасов и размеров оборотных средств.
Комплекс работ, входящих в состав организационной подготовки производства, весьма широк. От качества их решения существенно зависят уровень организации производства и труда при выпуске новой продукции, темпы освоения производства новой продукции, трудоемкость и себестоимость новых изделий, а также общие технико-экономические показатели деятельности предприятия.
Освоение промышленного производства новой продукции
Освоение промышленного производства новой продукции — ■ это совокупность разнообразных процессов и работ, связанных с проверкой и отработкой конструкции и технологии до установленных ТУ, с переходом от опытного производства к серийному, достижение планового объема производства и намеченных технико-экономических параметров новых изделий.
Период освоения новой продукции объективно необходим. Он начинается с изготовления опытного образца новой продукции и завершается серийным производством (0,5 + 1,5 года). В осуществлении комплекса работ по освоению новой продукции принимают участие все отделы и службы предприятия — ОГК, ОГТ, отдел материально-технического снабжения, отдел труда и зарплаты и др. •
Особенности освоения новых изделий складываются под действием различных факторов, главными из которых являются: удельный вес осваиваемой продукции в общем объеме выпускаемых изделий, степень новизны, тип производства, частота обновления продукции, уровень специализации и кооперирования предприятия, метод перехода на выпуск новой продукции.
Учитывая большие затраты, связанные с переходом, например, авиационных предприятий на новые изделия, освоение их целесообразно только в том случае, если оно обеспечивает значительный эффект от замены морально устаревшей машины. В перерывах между освоением изделий нового поколения целесообразна модернизация существующей модели.
Период промышленного освоения новой продукции включает в себя техническое, производственное и экономическое освоение. ’
Техническое освоение новой продукции — это совокупность работ по проверке, отладке и доводке конструкции изделия и технологии его изготовления с внесением необходимых уточнений и изменений для достижения требований, зафиксированных в технической документации на изделие.
Производственное освоение — это переход от опытного производства к серийному, т. е. внедрение разработанных технологических процессов, форм организации производства и труда, стабилизация качества изготовляемых изделий.
Экономическое освоение производства новой продукции предполагает достижение основных проектных экономических показателей выпуска изделий. В этот период выполняются работы, связанные с доведением норм расхода материальных ресурсов, трудоемкости, себестоимости и других экономических показателей до проектного уровня за счет роста квалификации рабочих, наращивания технологической оснащенности.
Организация перехода на выпуск новых видовпродукции. Лизинг нового оборудования
Осваивать производство новых видов продукции необходимо в кратчайшие сроки. Решение этой проблемы в значительной степени зависит от выбранного метода организации перехода на выпуск новых изделий.
Освоение нового изделия осуществляется либо на вновь построенном (или реконструированном) предприятии, либо на действующих предприятиях. Существуют две основные формы перехода на выпуск новых изделий: переход с остановкой производства и переход без остановки производства. Эти формы перехода включают в себя ряд вариантов перехода, которые определяются методом совмещения производства старой и новой продукции в период подготовки, отладки и освоения нового производства.
Известны следующие методы: последовательный, параллельный и параллельно-последовательный.
Последовательный метод характеризуется тем, что период освоения нового изделия начинается после полного прекращения выпуска продукции, снимаемой с производства. При использовании последовательного метода в общем времени освоения промышленного производства новых изделий одновременно выполняется лишь проведение технической подготовки производства.
Параллельный метод характеризуется одновременным производством старой и новой продукции. При этом методе проходит не только период технической подготовки производства, но и весь период отладки новой конструкции изделия.
Параллельно-последовательный метод перехода широко применяется в условиях массового производства при освоении новой продукции, существенно отличающейся по конструкции от снимаемой с производства. На предприятии создаются дополнительные производственные мощности (цехи, участки) для начала освоения выпуска новой продукции, отрабатываются технологические процессы, организуется выпуск первых партий новой продукции. В этот начальный период продолжается выпуск изделий, подлежащих замене.
После завершения начального периода освоения происходит кратковременная остановка производства, в течение которой осуществляется перепланировка оборудования: оборудование с дополнительных участков передается в цехи основного производства. После завершения работ в них организуется выпуск новой продукции.
Многообразие применяемых методов перехода на новую продукцию определяются сложностью самого процесса обновления, значительным объемом организационно-технических работ, выполняемых в этот период. .
Рис. 6.1. Классификация лизинга
Прогрессивной тенденцией для ускоренного внедрения достижений научно-технического прогресса в производство является приспособление самого производства к смене моделей выпускаемой продукции. А это возможно за счет повышения гибкости производства и широкого внедрения ГПС.
В условиях современной России для стимулирования инвестиций в производство, обновления промышленного потенциала, повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции начинает широко использоваться лизинговый метод финансирования капитальных вложений предприятия в новое оборудование.
Лизинг — это вид деятельности по приобретению определенного имущества и передаче его в аренду на основании договора лизинга предприятиям за определенную плату на фиксированный срок и на определенных условиях, предусмотренных договором, с правом выкупа этого имущества. Классификация лизинга приведена на рис. 6.1.
Предметом лизинга может быть движимое и недвижимое имущество — здания, сооружения, оборудование, транспортные средства и другое имущество.
В лизинговых отношениях участвуют:
лизингодатель — это юридическое или физическое лицо, которое за счет собственных или заемных средств приобретает в собственность имущество и предоставляет его лизингополучателю в аренду на условиях, определенных договором;
лизингополучатель — юридическое или физическое лицо, которое в соответствии с договором лизинга принимает имущество в аренду за определенную плату на фиксированный срок и на определенных условиях во временное владение и пользование;
продавец (поставщик) — юридическое или физическое лицо, которое в соответствии с договором купли-продажи лизингодателем продает ему в обусловленный срок производимое им имущество, которое является предметом лизинга. Продавец обязан передать имущество лизингодателю или лизингополучателю исходя из условий договора купли-продажи.
Взаимоотношения между участниками лизинговой сделки представлены на рис. 6.2.
Лизинг можно рассматривать как товарный кредит в основные средства предприятия. Лизинговым договором может быть предусмотрен выкуп имущества лизингополучателем по заранее согласованной стоимости. Лизингополучатели обязаны своевременно выплачивать лизингодателям предусмотренные договором лизинга арендные платежи. В общую сумму лизинговых платежей включаются:
плата за основные услуги (процентное вознаграждение);
амортизация имущества за период действия лизингового договора;
Рис. 6.2. Взаимоотношения участников лизинговой сделки
затраты лйзингодателя (инвестиционные, проценты за кредиты, страховые взносы за страхование лизингового имущества);
налог на добавленную стоимость и другие налоги, уплаченные лизингодателем..
Размер, способы, форма и периодичность выплат определяются в договоре по соглашению сторон.
Лизинговые операции позволяют предприятию-лизингополучателю:
приобрести необходимое оборудование без значительных единовременных капитальных затрат;
частично устранить риск потерь, связанных с моральным износом технических средств;
снизить налогооблагаемую прибыль, так как расходы по лизингу относятся на себестоимость проданной продукции (услуг);
получить значительную экономию времени и средств по сравнению с приобретением оборудования в кредит за счет более простой процедуры заключения лизингового договора по сравнению с получением кредита банка и возможностью сразу на лизинговом оборудовании производить продукцию и реализовывать ее.
Контрольные вопросы
Назовите основные задачи организационной подготовки производства.
Раскройте содержание этапа, связанного с организацией технического обслуживания основного производства.
Перечислите основные этапы организационной подготовки производства.
Раскройте содержание этапа материальной подготовки производства.
Каким образом организуется на машиностроительном предприятии переход на выпуск новых видов продукции?
Назовите основные вопросы, решаемые в ходе организации основного производственного процесса на предприятии.
Какая исходная информация необходима для проведения организационной подготовки производства?
Назовите методы перехода предприятия на выпуск новой продукции.
'Глава 7
ПЛАНИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИПРОИЗВОДСТВА
Основные задачи планирования техническойподготовки производства
Подготовка производства к выпуску новой продукции — это реализация целого комплекса разнообразных конструкторских, технологических и организационных мероприятий, выполняемых различными подразделениями предприятия. Кроме того, осуществляются многообразные связи с поставщиками сырья, материалов и комплектующих изделий. В этих условиях необходимо заранее определять последовательность и взаимосвязь всех работ по подготовке производства, следить за выполнением каждой работы, выявлять и своевременно устранять возможные задержки в их выполнении.
Координация процессов технической подготовки производства и увязка всех работ во времени осуществляется на основе планирования.'
Планирование подготовки производства — это определение состава, объемов и сроков выполнения работ по созданию новых видов продукции и их рациональное распределение между производственными подразделениями и службами предприятия.
Содержание работ по планированию технической подготовки производства следующее: определение содержания и последовательности выполнения работ; установление объема работ; определение потребного количества исполнителей; расчет длительности циклов отдельных этапов или работ по подготовке производства; распределение работ между исполнителями; контроль хода выполнения работ.
План подготовки производства нового изделия должен охватывать все этапы технической подготовки производства, начиная с технического задания на разработку нового изделия и заканчивая выпуском первых партий изделия. Наличие такого плана позволит обеспечить организованное и своевременное проведение всех работ по подготовке производства новых видов продукции.
Планы создания и освоения новой продукции подразделяются на перспективные, разрабатываемые на длительные периоды; текущие — планы на год, квартал; оперативные, являющиеся рабочими планами подготовки производства. В оперативных планах учитываются все виды работ, по каждому из которых устанавливаются сроки начала и окончания работ, определяются исполнители и конкретные ресурсы для их выполнения.
Для планирования подготовки производства используют два основных метода: нормативный и вероятностный.
Нормативный метод планирования подготовкипроизводства
Планирование процессов подготовки производства новых изделий, т.е. расчеты объемов работ, трудоемкости, длительности циклов, невозможно без научно обоснованной нормативной базы, хотя создание нормативов на творческие работы, характерные для процессов научных исследований и конструирования, связано с серьезными трудностями.
Различают два типа нормативов: объемные, т. е. нормативы объема работ в натуральном выражении, и трудовые, т.е. нормативы объема работ в нормочасах.
■ К объемным нормативам относятся нормативы количества листов конструкторской документации на изделие, сборочную единицу, оригинальную деталь, количества технологической документации на одну оригинальную деталь, коэффициенты оснащенности технологических процессов.
К трудовым нормативам относятся нормативы трудоемкости работ по конструированию одной оригинальной детали, трудоемкости разработки технологического процесса и конструирования оснастки на одну оригинальную деталь в зависимости от группы сложности и степени новизны и др. На основе трудоемкости работ может быть рассчитана длительность цикла каждого этапа Тэт подготовки производства в календарных днях. Расчет ведется по формуле
р _ ^эт/^д.в
/^/^см^вып.н '
где t3Ti — трудоемкость этапа (нормо-ч);/— коэффициент перевода рабочих дней в календарные дни:
где Гд р — число рабочих дней в плановом году; РД К — число календарных дней в плановом году; Км — коэффициент, учитываю-
щий дополнительные затраты времени на согласование, утверждение, внесение изменений в техническую документацию и другие работы, не предусмотренные нормативами (А,в = 1,1... 1,5); Р; — количество работников, одновременно выполняющих данный этап; 7^ — продолжительность смены, ч; К„ип „ — коэффициент выполнения норм.
Пример ленточного календарного графикаПример ленточного календарного графикаДлительность общего цикла подготовки производства должна быть сопоставлена с директивным сроком 7^ир, устанавливаемым
Пример ленточного календарного графика
Пример ленточного календарного графика
Наименование этапов и работ
Исполнители
Число исполнителей
Длительность, календарные дни
График выполнения подготовки производства нового изделия
Октябрь
Ноябрь
Разработка
ТЗ
Руководитель, конструктор
2
7
Технический проект
Руководитель, конструкторы
4
14
Рабочий проект
Руководитель, конструкторы
5
14
Разработка технологии изготовления изделия
Технологи
2
4
Проектирование оснастки
Конструктор
1
4
*
Изготовление оснастки
Рабочий
1
7
Изготовление опытного образца изделия
Рабочие
4
11
Ти = 61 день
Таблица 7.1
заказчиком, причем расчетный цикл должен быть меньше директивного или равен ему.
Для координации во времени всех стадий и этапов подготовки производства составляются графики с учетом возможного совмещения времени их выполнения, позволяющие отразить цикл всей системы подготовки производства.
При разработке и освоении сравнительно простых изделий широко используются ленточные календарные графики — графики Ганта. Пример такого графика приведен в табл. 7.1.
Отличительной чертой ленточного графика является параллельно-последовательный порядок проведения работ, что позволяет сократить общую длительность подготовки и сроки освоения нового изделия в производстве.
Графики служат не только для планирования, но и для текущего контроля хода работ, их объем и сроки выполнения могут по различным причинам изменяться, а это вызывает необходимость корректировки графиков. На ленточных графиках невозможно показать взаимосвязь работ, трудно оценить значимость каждой отдельной работы для достижения конечной цели. На ленточных графиках не предусматривается и не обеспечивается равномерная загрузка исполнителей. Ленточные графики имеют ряд и других недостатков. Указанные недостатки отсутствуют в широко применяющейся в настоящее время системе сетевого планирования и управления (СПУ).
Вероятностный метод планирования подготовки
' производства на базе системы СПУ
Сетевое планирование и управление — это система планирования комплексов работ на основе построения, анализа, оптимизации и периодического обновления сетевых графиков и контроля хода выполнения работ.
Сетевое планирование основано на построении графического изображения (сетевого графика) определенного комплекса работ, отражающего их логическую последовательность, взаимосвязь и длительность.
Основные элементы сетевого графика: работа, событие, путь (рис. 7.1).
Под работой понимают процесс, который нужно совершить, чтобы перейти от одного события к другому. Различают работу действительную, т. е. требующую затрат труда и времени, и фиктивную, представляющую логическую связь между двумя событиями. Работа на графике изображается в виде стрелки (сплошные стрелки — действительная работа, пунктирные стрелки — фиктивная работа).
Рис. 7.1. Календарный ленточный график подготовки производства нового изделия (7^ — критическое время выполнения работ)
Событие — узловая точка графика, свидетельствующая о том, что все предшествующие работы выполнены и могут быть начаты последующие.
Разновидности событий: для каждой работы — начальное и конечное события, а для всей совокупности работ (проекта) — исходное и завершающее события. Начальное событие — это событие, за которым непосредственно следует данная работа, конечное событие — это событие, которому непосредственно предшествует данная работа.
Исходное событие — событие, не имеющее предшествующих работ и отражающее начало выполнения подготовки производства, завершающее событие — событие, не имеющее последующих работ и отражающее завершение работ по подготовке производства. Событие изображается на сетевом графике в виде кружочка.
Любая последовательность событий и работ в сетевом графике, в которой конечное событие одной работы совпадает с начальным событием следующей за ней работы, называется путем.
Разновидности путей: полный путь — путь от исходного события до завершающего события; критический путь — это полный путь, имеющий максимальную продолжительность. Таким образом, продолжительность работ, лежащих на критическом пути, определяет общий цикл завершения всего комплекса работ, планируемых при подготовке производства.
Порядок сетевого планирования.
Установление полного перечня работ, которые необходимо выполнить при планировании подготовки производства нового изделия.
Составление топологии сети, т.е. четкой последовательности и взаимосвязей всех работ и построение сетевого графика.
Оценка продолжительности выполнения отдельных работ.
Расчет параметров сетевого графика.
Анализ и оптимизация сетевого графика.
Управление ходом работ по сетевому графику.
Рассмотрим подробнее этапы 3—4.
Если для определения продолжительности работ в сетевом графике (этап 3) отсутствуют установленные нормы времени, то используют систему вероятностных оценок. Такая сетевая модель называется вероятностной. В таких случаях ожидаемое время выполнения работы /ож определяют на основе трех экспертных оценок по формуле
. _ ^min + 4/нв +
°Ж 6’
где 'min, 'н.в, 'max — минимальное, наиболее вероятное и максимальное время выполнения работ соответственно.
Дисперсия (разброс значений) определяется по формуле
На 4-м этапе определяют основные параметры сетевого графика:
для событий — это ранний срок свершения события (?р/); поздний срок свершения события (/„,); резерв критического времени свершения события (7?кр,);
для работ — продолжительность работы (/„); ранние и поздние сроки начала и окончания работы, резервы времени работы;
для путей — длительность пути; длительность критического пути (Т^); резервы пути.
Ранний срок свершения события tpi определяется продолжительностью максимального из путей, предшествующих событию L
Поздний срок свершения события — разность между продолжительностью критического пути и максимального из путей, следующих за z-м событием.
Зная tpi и tnJ, можно определить для каждой работы ранний и поздний сроки ее начала и окончания по следующим формулам:
'р.ну = ^pfo
^п.ну = 'п/ ~ ty,
tp.oij = 'р/ "*" ^д>
tn.oij = try.
Полный резерв времени работы определяется по формуле
^nij = 'п.оу ~ tp^y = tn.Hij ~ 'р-ну = 4у ~ tpi ~ ty.
Свободный резерв времени работы определяется по формуле
Деву = tpj — tpi — ty.
Все события в сетевом графике имеют резерв времени Rb за исключением событий критического пути
Д = tnj — tpb
Для расчета указанных параметров пользуются графическими и табличными методами. Сетевой график, рассчитанный графическим методом, представлен на рис. 7.1. Результаты расчетов его основных параметров представлены в табл. 7.2 и 7.3.
Достоинства сетевого планирования и управления заключаются в возможности прогнозировать и оценивать последствия изменения плана, устанавливать сроки и оценивать состояние хода выполнения работ, координировать работу исполнителей, наиболее полно и целесообразно использовать ресурсы и др.
Таблица 7.2
Результаты расчетов основных параметров сетевого графика
Код работы
Продолжительность работы t^ дней
Срок раннего
Срок позднего
Полный резерв времени работы R^a
i
j
начала ^Р-Ну
окончания /р0,у
начала ^п.ну
окончания гпо9
1
2
5
0
5
0
5
0
1
3
4
0
4
2
6
2
2
3
1
5
6
5
6
0
2
4
5
5
10
И
16
6
2
5
3
5
8
11
14
6
3
5
8
6
14
6
14
0
4
6
4
10
14
16
20
6
5
6
6
14
20
14
20
0
Таблица 7.3
Результаты расчетов основных параметров сетевого графика
i
j
гр/
'p,
^св/у
1
2
5
5
5
0
0
0
0
1
3
4
6
6
0
0
2
2
2
3
1
6
6
0
5
0
0
2
4
5
10
16
6
5
6
0
2
5
3
14
14
0
5
6
6
3
5
8
14
14
0
6
0
0
4
6
4
20
20
0
10
6
6
5
6
6
20
20
0
14
0
0
Контрольные вопросы
Назовите основные задачи планирования подготовки производства,
Какие задачи решает планирование подготовки производства?
Охарактеризуйте нормативный метод планирования подготовки производства.
Какие нормативы необходимы для планирования подготовки производства?
Как рассчитывается длительность цикла этапа подготовки производства? ■
Отметьте основные достоинства и недостатки календарных ленточных графиков для планирования подготовки производства.
Когда целесообразно использовать сетевое планирование подготовки производства нового изделия?
Назовите основные элементы, используемые при построении сетевых графиков.
Как в сетевом графике определяется критический путь?
Назовите основные этапы сетевого планирования.
Раздел III■
ОРГАНИЗАЦИЯ ОСНОВНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Гл а ва 8
ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА
Основные принципы организациипроизводственного процесса
Организация производственного процесса предусматривает рациональное сочетание в пространстве и во времени всех основных, вспомогательных и обслуживающих процессов, обеспечивающее наименьшее время его осуществления. Главная цель организации производственного процесса — всемерная экономия времени, обеспечение высокого качества и эффективности производства продукции.
Каждый производственный процесс, обеспечивая заданный планом выпуск продукции, лишь при соответствующих ему прогрессивных формах и методах организации может обеспечивать высокий экономический эффект. Эти формы и методы организации производственных процессов многообразны. Они определяются множеством условий и прежде всего характером изготавливаемой продукции, технологией, объемом и характером выпуска продукции, уровнем механизации и автоматизации процессов изготовления, формами организации труда и др.
В основе передовой организации производственного процесса на машиностроительных предприятиях лежит рациональное сочетание во времени и пространстве всех основных, вспомогательных и обслуживающих процессов, отвечающее современному уровню развития техники. Особенности такого сочетания и методы построения производственных процессов различны для разных предприятий. Однако при всем многообразии особенностей и методов построения производственных процессов их организация должна быть подчинена некоторым общим принципам.
К основным принципам рациональной организации производственных процессов относятся специализация, пропорциональность, параллельность, прямоточность, непрерывность, ритмичность, автоматичность, гибкость (более подробно см. подразд. 2.4).
Приступая к проектированию производственного процесса, следует исходить из рационального использования изложенных
выше принципов. Решения должны быть обоснованы расчетом сравнительной экономической эффективности возможных вариантов.
Структура производственного цикла
Производственным циклом называется календарный период, в течение которого выполняется производственный процесс или любая его часть — операции, процессы изготовления заготовок, механической обработки деталей, сборки, испытаний. Длительность производственного цикла кратко была рассмотрена в подразд. 2.5. Однако понятие о производственном цикле применимо не только к процессу изготовления, но и к процессам проектирования, испытания изделий, вспомогательным и обслуживающим процессам. Следует различать производственный цикл изготовления одного изделия и партии изделий.
Длительностью производственного цикла называется отрезок времени между началом и окончанием производственного процесса изготовления одного изделия или партии изделий. Длительность производственного цикла чаще всего выражается в календарных днях. При малой трудоемкости изделий — в часах.
Длительность производственного цикла является одним из важных критериев эффективности организации производственного процесса. Знать длительность производственного цикла изготовления изделий необходимо для планирования производства, для определения величины незавершенного производства и т.д. Сокращение длительности производственного цикла имеет важное экономическое значение: чем меньше длительность цикла, тем больше продукции в единицу времени при прочих равных условиях может выпустить предприятие и увеличить объем продаж, тем выше коэффициент использования основных фондов, тем меньше потребность предприятия в оборотных средствах, вложенных в незавершенное производство.
Структура производственного процесса и характер технологических операций оказывают первостепенное влияние на длительность производственного цикла, поэтому резервы его уменьшения связаны с совершенствованием конструкций, технологических процессов, организации труда и производства. Структура производственного цикла приведена на рис. 8.1.
Длительность производственного цикла состоит из двух элементов: времени рабочего периода и времени перерывов.
В течение рабочего периода выполняются технологические операции, а также работы подготовительно-заключительного характера (ознакомление с документацией, переналадка оборудования и др.). Время выполнения технологических операций и подгото-
ШишмаревШишмаревРис. 8.1. Структура производственного циклаРис. 8.1. Структура производственного цикла
Шишмарев
Шишмарев
Рис. 8.1. Структура производственного цикла
Рис. 8.1. Структура производственного цикла
вительно-заключительных работ образуют в совокупности длительность операционного цикла. К рабочему периоду относится также длительность обслуживающих (контрольных, транспортных) операций и время естественных процессов (сушка окрашенных изделий, старение отливок, остывание поковок и т.п.).
Перерывы могут быть разделены на межоперационные (внут- рисменные) и междусменные. Межоперационные перерывы, в свою очередь, подразделяются на перерывы партионности, ожидания и комплектования. Перерывы партионности связаны с обработкой и передачей изделий по рабочим местам партиями, вследствие чего каждая деталь у рабочего места пролеживает в ожидании до начала ее обработки и после — до окончания обработки всей партии. Эти перерывы входят в операционный цикл обработки партии.
Перерывы ожидания обработки вызваны несогласованностью длительности смежных операций технологического процесса. Эти перерывы возникают в тех случаях, когда предыдущая операция заканчивается раньше, чем освобождается рабочее место, предназначенное для выполнения следующей операции.
Перерывы комплектования возникают при обработке деталей комплектами, когда готовые заготовки, детали, сборочные единицы пролеживают в ожидании других деталей, заготовок, сборочных единиц, входящих с ними в один комплект. Эти перерывы возникают, как правило, при переходе одной стадии обработки в другую и представляют собой время, в течение которого подбирается предусмотренный планом комплект деталей и передается в другой цех, на другой участок, например, при комплектовании деталей, прошедших механическую обработку для передачи на сборку.
Междусменные перерывы регламентированы режимом работы предприятия и участка (перерывы на обед, между сменами, нерабочие смены, выходные и праздничные дни).
На величину длительности производственного цикла влияет множество факторов: конструктивно-технологических, организационных и экономических. Сложность конструкции изделия, его габаритные размеры, масса предопределяют число простых процессов, их взаимосвязь, технологические методы изготовления. Технологические процессы, их сложность и многообразие, оснащенность предопределяют время обработки деталей и сборочных процессов.
Организационные факторы связаны с организацией движения предметов труда в процессе производства, а также с организацией рабочих мест, самого труда и его оплаты. Организационные условия в значительной степени влияют на продолжительность выполнения вспомогательных операций, обслуживающих процессов и перерывы.
Экономические факторы обусловливают уровень механизации, автоматизации и оснащенность процессов (следовательно, и их длительность), нормативы незавершенного производства. Последние зависят от размера партий выпуска (запуска) изделий в производство, а также от организации движения предметов труда по операциям и времени перерывов в процессе.
Для уменьшения времени межоперационных перерывов необходимо проектировать и внедрять технологические процессы, имеющие одинаковую или очень близкую производительность по операциям, а также предусматривать передачу изделий с операции на операцию поштучно или небольшими передаточными партиями.
Рассмотрим определение производственного цикла изготовления детали Т№ Он включает в себя операционный цикл по одному, двум или нескольким цехам в зависимости от технологического маршрута Топ, время транспортных операций 7^,, время контрольных операций Тк, длительность естественных процессов Тест, а также время перерывов Тпер:
7ц.д = Топ + 2% + 7^+ Тест + 7^ер.
Например, если для детали в качестве заготовки используется поковка, а технологический маршрут предусматривает последующую механическую обработку, термическую обработку и хромирование, то в состав производственного цикла изготовления этой детали должны быть включены операционные циклы по цехам: кузнечному, механическому, термическому и металлопокрытий и другие, перечисленные выше, составляющие цикла:
Тц.д = (7^ПКу3 + Топ.мех + Гоптерм + Топ ,Покр) + 7^ + Тк + 7^..
Основу производственного цикла составляет технологический процесс, который в свою очередь состоит из операционных циклов. Операционный цикл — это продолжительность обработки партии деталей на одной (данной) операции процесса.
Рассмотрим определение длительности однооперационного цикла обработки партии деталей п (т.е. считаем, что технологический процесс изготовления детали состоит из одной операции). Его можно определить как
^оп = ^шт+ ^п.-з>
где /шт — норма штучного времени на операцию, мин; t^ — подготовительно-заключительное время, расходуемое один раз на всю партию обрабатываемых деталей.
Разделив левую и правую части этого выражения на л, получим
Т0> = ^ШТ ^П.-з/^'
Обозначив выражение (?шт + tn.3/n) как r^^ — штучно-калькуляционное время, учитывающее подготовительно-заключительное
время, получим формулу для определения длительности однооперационного цикла:
Т0П = ^ШТ.-К"
При наличии на операции нескольких параллельно работающих станков длительность однооперационного цикла определяется по формуле
т = п!™^_Jon '* 3
С
где /шт..к — норма штучно-калькуляционного времени на операцию, мин; п — размер партии деталей, шт.; с — число рабочих мест (станков) на операции.
При определении длительности многооперационного цикла необходимо учитывать степень одновременности (параллельности) обработки изделий на разных операциях технологического процесса. Степень одновременности зависит от метода сочетания во времени выполнения операций, входящих в данный процесс. Сочетание во времени выполнения операционных циклов существенно влияет на производственный цикл.
Длительность производственного цикла при различных видах движения труда и формулы для его расчета представлены в подразд. 2.5 и табл. 2.3.
Сокращение длительности производственного цикла экономически выгодно, так как приводит к уменьшению размеров незавершенного производства, ускорению оборачиваемости оборотных средств, улучшению использования оборудования и производственных площадей, снижению себестоимости продукции.
Сокращение длительности производственного цикла достигается повышением технического уровня производства и проведением мероприятий организационного характера.
Техническое совершенствование производства связано с внедрением новых технологических процессов, прогрессивного оборудования, оснастки и транспортных средств, средств автоматизации производства. Это ведет к сокращению длительности цикла за счет снижения трудоемкости изготовления продукции, уменьшения времени на перемещение предметов труда.
Организационные мероприятия направлены на уменьшение перерывов в работе оборудования и рабочих, на совершенствование процессов транспортировки, складирования и контроля, на повышение степени параллельности выполняемых работ.
Контрольные вопросы
Что понимается под производственным циклом и какова его структура?
В чем заключается различие понятий «производственный процесс» и «производственный цикл»?
Какие существуют основные принципы организации производственных процессов?
Что такое длительность производственного цикла и как она определяется?
Назовите три вида движения предметов труда в процессе обработки и дайте их краткую характеристику.
Как рассчитывается длительность операционного цикла при последовательном виде движения предметов труда?
В чем заключается суть параллельно-последовательного вида движения предметов труда?
Назовите основные пути сокращения длительности производственного цикла.
Как рассчитывается длительность операционного цикла при параллельном виде движения предметов труда?
Какое экономическое значение имеет сокращение длительности производственного цикла?
Глава 9
ОРГАНИЗАЦИЯ ПОТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Классификация поточных линийи их технико-экономическая характеристика
Поточное производство —- это прогрессивный метод организации производства, основанный на ритмичной повторяемости согласованных во времени основных и вспомогательных операций, выполняемых на специализированных рабочих местах, расположенных по ходу технологического процесса.
Поточное производство основано на следующих принципах организации производственного процесса: узкая специализация рабочих мест; расположение рабочих мест по ходу технологического процесса (прямоточность); ритмичная повторяемость операций; высокая степень непрерывности производственного процесса; параллельность осуществления операций технологического процесса. Поточное производство характеризуется следующими признаками:
на каждой поточной линии изготовляется одно или несколько технологически сходных между собой изделий;
за каждым рабочим местом закрепляется одна операция или переход;
рабочие места на линии располагаются в соответствии с последовательностью операций технологического процесса;
передача деталей с операции на операцию производится поштучно или небольшими передаточными партиями без межоперационного пролеживания или с короткими перерывами; .
технологический процесс в целом и отдельные операции осуществляются с соблюдением определенного ритма.
Эффективность поточного производства обуславливается наименьшей длительностью производственного цикла, возможностью применения механизации и автоматизации передачи деталей с одной операции на другую.
Поточное производство максимально использует принцип непрерывности — это важнейшее условие эффективности производства.
Основное звено поточного производства — поточные линии, представляющие собой совокупность рабочих мест, на которых производственный процесс осуществляется в соответствии с признаками поточного производства.
Классификация поточных линий представлена на рис. 9.1.
В зависимости от типа производства поточные линии могут быть однопредметные или многопредметные.
На однопредметных поточных линиях обрабатываются детали или собираются узлы и изделия одного типоразмера в течение длительного времени, определяемого периодом выпуска изделия.
На машиностроительных предприятиях однопредметные поточные линии широко распространены в цехах и на участках массового производства. Однопредметными линиями являются ли-
Признак
Виды поточных линий
L Уровень специализации (тип производства).
Степень постоянства обработки предметов.
Степень непрерывности движения.
Постоянство производственных условий.
Способ поддержания такта.
Способ транспортировки предметов.
По применяемым транспортным средствам
Однопредметное или однономенклатурное (массово-поточное)
Многопредметное или многономенклатурное (серийно-поточное)
ПостоянныеПеременныеГрупповые
Непрерывно-поточное
Без переналадок
С переналадкой
Регламентированный такт
Свободный такт
Автоматические
Без применения транспорта
Рабочие конвейеры
Распределительные конвейеры
Рис. 9.1. Классификация поточных линий
нии сборки машин, двигателей, большинства узлов и агрегатов. На однопредметных линиях производится механическая обработка многооперационных деталей машин. Как правило, однопредметными создаются автоматические поточные линии.
Примером однопредметной поточной линии могут служить линии обработки крышек генераторов на Московском заводе автотракторного электрооборудования.
На машиностроительных предприятиях в заготовительных цехах (литейных, кузнечных, прессовых) оборудование более производительное, чем в обрабатывающих цехах. Однопредметные поточные линии в таких крупносерийных и серийных производствах не обеспечивают загрузки оборудования и поэтому там создаются многопредметные поточные линии.
Многопредметные поточные линии предназначаются для одновременной или последовательной обработки изделий различных типоразмеров, но сходных по конструкции или технологии изготовления. Смена изделий, изготовляемых на линии, может сопровождаться переналадкой оборудования всех или части рабочих мест линии и изменением режима ее работы. Такие линии наиболее типичны для сборочных цехов серийного производства. Применяются они в тех случаях, когда количество выпускаемых изделий одного наименования за соответствующий период времени недостаточно для полной загрузки оборудования и рабочих. Многопредметные поточные линии не всегда можно полностью загрузить, поэтому это вызывает необходимость деления их на два вида: групповые и переменные поточные линии.
Групповая поточная линия — это такая линия, на которой обрабатываются разные сборочные единицы (детали) по одинаковому технологическому маршруту на одном и том же оборудовании без его переналадки. Групповые поточные линии создаются там, где на рабочих местах выполняются одинаковые или сходные технологические операции.
Примером групповой поточной линии может служить литейный конвейер. Заливка металла может производиться в формы для получения различных отливок на одном рабочем месте.
Переменная поточная линия характеризуется тем, что различные изделия обрабатываются поочередно с переналадкой оборудования. Для уменьшения числа переналадок оборудования изделия подбираются с близкими конструктивными формами или сходными в технологическом отношении.
На переменных поточных линиях, создаваемых, как правило, из универсального оборудования, изготовляются технологически сходные изделия. Эти изделия запускаются партиями, после окончания обработки одной партии деталей оборудование на линии переналаживается на изготовление другой партии сходных деталей. Таким образом, изделия обрабатываются попеременно.
Примером переменно-поточной линии может служить многооперационная холодная листовая штамповка. При изготовлении парных деталей (левое и правое крылья автомобиля, панели дверей автомобиля и т. п.) технология для каждого изделия одинакова, но изделия, а следовательно, и штампы на соответствующих операциях должны иметь симметричную форму. На переменно-поточной линии по окончании штамповки левой детали производится переналадка штампов для изготовления аналогичной правой детали.
Если длительности всех операций на поточной линии равны или кратны друг другу, то такую идеальную по непрерывности движения деталей поточную линию называют синхронизированной.
В зависимости от степени синхронизации поточные линии делятся на непрерывные и прерывные (несинхронизированные) прямоточные линии. На непрерывной поточной линии изделия каждый момент времени либо обрабатываются, либо транспортируются с предыдущей операции на последующую.
Прямоточные поточные линии характеризуются тем, что из-за неравенства и несинхронное™ операций технологического процесса часть деталей пролеживает некоторое время между операциями, что приводит к образованию межоперационных оборотных заделов.
Организация непрерывных поточных линий возможна в любой фазе производства изделия. Наибольшее распространение непрерывные поточные линии получили на сборочных работах, где преобладают ручные операции. Возможность перераспределения отдельных элементов ручных операций позволяет добиться синхронное™ технологического процесса. Высокая степень непрерывности может быть достигнута при автоматазации производства.
При создании обрабатывающих поточных линий из универсального оборудования синхронизировать все операции весьма трудно. В таких случаях организуются прямоточные поточные линии.
Четкость работы поточной линии определяется соблюдением определенного ритма. При этом различают линии с регламентированным (принудительным) и свободным ритмами. На поточных линиях с регламентированным ритмом передача изделий с операции на операцию (с одного рабочего места на другое) производится при помощи транспортного устройства, единого для всех рабочих мест, например, конвейера. Такое движение применяется в непрерывно-поточном производстве, где имеется полная синхронизация операций. На поточных линиях со свободным ритмом передача изделий с операции на операцию может производиться с небольшими отклонениями от расчетаого ритма работы линии. В этом случае на рабочих местах должен быть создан некоторый резервный запас изделий.
Большую роль в организации поточных линий играет выбор транспортных средств. Выбор транспорта на поточной линии опре- 104
деляется не только перемещением детали с одного рабочего места на другое, но и организацией всей поточной линии, так как скорость транспортных средств устанавливается в соответствии с ритмом всего производственного процесса. Классификация транспортных средств на поточной линии приведена на рис. 9.2.
Основным транспортным средством на поточной линии является конвейер. Конвейеры бывают двух типов — распределительные и рабочие.
Распределительный конвейер служит средством перемещения обрабатываемых на поточной линии изделий между стационарными рабочими местами, расположенными около конвейера. Движение распределительного конвейера может осуществляться в свободном ритме, когда по мере окончания обработки изделия на операции оно помещается на транспортер для передачи на следующее рабочее место.
Для соблюдения ритма распределительный конвейер должен быть размечен, т. е. на транспортере должны быть обозначены места, на которые при прохождении мимо рабочего места должно быть помещено обработанное на данной операции изделие. Разметка распределительного конвейера производится также для адресования изделий определенному рабочему при выполнении одной операции на нескольких рабочих местах-дублерах.
Рабочие конвейеры являются не только транспортным средством, но и местом выполнения технологических операций при изготовлении изделия.
В машиностроении рабочие конвейеры широко распространены при сборке автомобилей, сельскохозяйственных машин, крупных
Рис. 9.2. Классификация транспортных средств на поточной линии
узлов и агрегатов. Для рабочих конвейеров определяется шаг конвейера — расстояние между центрами двух последовательных рабочих мест, скорость конвейера и его длина.
Для машиностроительных предприятий применение распределительных конвейеров характерно для обрабатывающих цехов, а рабочих конвейеров — для сборочных.
Особенности организации и расчет основныхпараметров поточных линий
Условия организации поточных линий определяются в основном тремя факторами:
характером осуществляемых процессов и операций;
номенклатурой изделий, масштабом производства и его повторяемостью;
трудоемкостью выполняемых операций.
Организация поточных линий определяется как возможностью, так и целесообразностью их применения. Возможность определяется отработанностью и относительной стабильностью конструкции изделия, его технологичностью, а также материальной и организационной обеспеченностью систем обслуживания производства. Обязательным условием организации поточных линий является обеспечение экономической эффективности производства и окупаемости капитальных вложений.
Определение производственной целесообразности и выбор вида поточной линии осуществляется исходя из возможности обеспечения полной загрузки оборудования и его непрерывной работы в течение всего планируемого периода.
При организации поточной линии необходимо произвести расчеты следующих основных параметров:
ритма производства или такта поточной линии;
числа рабочих мест на поточной линии;
коэффициента загрузки рабочего места;
общего коэффициента загрузки на поточной линии;
численности рабочих на поточной линии;
заделов на линии;-
выбора и расчета параметров транспортных средств на линии.
Рассмотрим порядок расчета основных параметров поточных линий.
Важнейшей характеристикой поточной линии является такт — промежуток времени между запуском (выпуском) одного изделия (детали) данного наименования и запуском (выпуском) другого изделия (детали) данного наименования в производство. Такт является наиболее важным фактором, влияющим на проектируе- 106
мый технологический процесс изготовления изделия на поточной линии, выбор оборудования и оснастки, выбор транспортных средств и т.д.
Для поточных линий в обрабатывающих цехах определяют такт поточной линии г как промежуток времени между двумя последовательными запусками (выпусками) деталей в обработку.
Такт поточной линии определяется по следующей формуле:
_ Фдоб^бО^зап
где г — такт поточной линии, мин; р — количество одновременно обрабатываемых деталей на одном рабочем месте; N^ — годовая программа запуска деталей в производство, шт.; Фд.об — действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч; 5 — количество рабочих смен в сутки.
Для сборочных поточных линий определяется ритм производства 7? (мин) как промежуток времени между последовательными выпусками двух готовых изделий с поточной линии:
„ Фдоб560
¥ вып
где R — ритм производства; 7VBbin — годовая программа выпуска изделий, шт.
Действительный годовой фонд времени работы оборудования Фд об (ч) определяется по формуле
ф - = ф (1- — |
д.об100J,
где Фн — номинальный годовой фонд времени работы оборудования; Ь — потери времени работы оборудования, %.
Годовая программа запуска N^ (шт.) может быть определена по формуле
N -N zfl I g‘ +°2)
^’зап "I 1 +|00 Is
где Z — количество деталей данного наименования в одном изделии, шт.; at — запасные детали, %; а2 — потери деталей между запуском в производство и выпуском, %.
Расчет количества рабочих мест на /-й операции поточной линии производится путем деления нормы штучного времени выполнения этой операции на такт линии г:
С
Лит/ расч/ — з
где Срасч/ — расчетное количество рабочих мест на z-й операции; tuni — норма штучного времени на z-й операции.
Если при расчетах получится, что Срасч является целым числом на всех операциях, то такая поточная линия является синхронизированной, а если получится дробное число, то линия — несин- хронизированная.
Если Срасч/ получается дробным числом, то его округляют до целого числа Спр и тогда общее число рабочих мест на поточной линии составит
т
пр = Спр[ + Спр2 + ... + Спр; = ^Спр/,
1
где т — количество операций технологического процесса на линии; Спр/ — принятое количество оборудования на z-й операции.
Коэффициент загрузки рабочего места определяется как отношение расчетного количества рабочих мест (станков, оборудования) к принятому количеству. Коэффициент загрузки оборудования на каждом рабочем месте определяется (%) по формуле
^заг.об = ТГ^ЮО,
где С,- — расчетное количество оборудования на z-й операции.
Общий коэффициент загрузки оборудования на поточной линии определяется (%) по формуле
т
^обЩ=^100.
ЕСпр/
1
Следует отметить, что недостаточная загрузка оборудования может послужить основанием для отказа от организации поточного производства.
Таким образом, расчет загрузки рабочих мест поточной линии является одновременно проверкой целесообразности применения поточного производства.
Количество рабочих на одной операции (при одностаночном обслуживании) определяется по формуле
Я=С, Л,г
где Р, — количество рабочих на z-й операции.
Общее количество рабочих на поточной линии определяется исходя из расчетного количества рабочих мест (Срасч) и числа смен 5:
т
■^обш = ^jCpa^gS.
Заделы на поточной линии. Средством обеспечения непрерывного выпуска изделий с поточной линии являются заделы. Заделом называются все не законченные обработкой предметы труда: изделия, узлы, детали. Задел — это незавершенное производство в натуральном выражении. Заделы на поточной линии подразделяются на технологические, транспортные, оборотные и страховые.
Технологический задел образуют детали, находящиеся в обработке на всех операциях поточной линии. Величина технологического задела ^ (шт.) определяется по формуле
т
ZT = Р^ИрИ
1
где р — количество деталей одновременно обрабатываемых на каждом рабочем месте; Спр, — количество рабочих мест на каждой операции; т — число операций на линии.
Транспортный задел на непрерывных поточных линиях состоит из деталей, находящихся в процессе транспортировки. Величина транспортного задела определяется видом транспортного устройства на линии, вместимостью тары и др.
На непрерывной поточной линии 2ф (шт.) определяется как
т
1
Оборотный межоперационный задел Z^ создается вследствие разной производительности (несинхронной работы) смежных рабочих мест. На непрерывных (синхронизированных) поточных линиях оборотных заделов нет.
Страховые (резервные) заделы Z^ создаются для компенсации возможных перебоев в работе поточных линий. Как правило, страховой задел создается после особо ответственных операций, на которых возможно появление брака.
Для установления общей нормы задела Z^ на поточной линии все виды заделов суммируются:
^общ = z. + Z^p + Z^ ■*" z^p.
На непрерывных поточных линиях оборотный и страховой заделы отсутствуют и количество деталей, одновременно находящихся на поточной линии, определяется по следующей формуле:
т
^общ " ZT *V ZTp — 2/^Спр/.
1
Длительность производственного цикла (мин) для одной транспортной партии р определяется по формуле
т
Тц = гр^СПрЬ
1
где р — размер транспортной партии, шт.
Расчет параметров транспортных средств на поточной линии. На непрерывных поточных линиях обычно используются в качестве транспортного средства рабочие конвейеры, которые характеризуются тем, что технологические операции осуществляются на самом конвейере.
Для рабочего конвейера рассчитываются длина рабочей части конвейера £раб, общая длина конвейера L^ и скорость конвейера V.
Длина рабочей части конвейера (м) определяется как
т
•^раб =
1
где / — шаг конвейера (расстояние между центрами двух смежных рабочих мест), который устанавливается в зависимости от вида поточной линии, характера оборудования и обрабатываемого изделия.
Общая длина конвейера составляет
^общ = ^раб "*" fon*
где /доп — дополнительная длина конвейера, необходимая для размещения его привода.
Скорость движения конвейера о (м/мин) определяется по фор-
I муле v = -. г
Особенности организации различных видов поточныхлиний
Однопредметные непрерывные поточные линии организуются при больших масштабах производства с высокой степенью постоянства производственной программы. Непрерывный характер технологического процесса обеспечивается высокой степенью синхронизации операций и регламентированным ритмом на длительный период времени. Предметы труда на таких линиях перемещаются по типу параллельного вида движения, что обеспечивает минимальную длительность производственного цикла. Требование полной синхронизации операций ограничивает область применения непрерывных поточных линий преимущественно ручными работами. Эти виды поточных линий чаще всего используются на сборочных, монтажных производствах и в сервисном обслуживании. Расчет параметров осуществляется по формулам, приведенным выше.
Пример расчета однопредметной непрерывной поточной линии.
Условие задачи. Рассчитать параметры поточной линии, учитывая следующие исходные данные.
На поточной линии производится механическая обработка деталей. Программа выпуска изделий — 14 500 шт. в год.
Количество деталей в конструктивном комплекте на одно изделие ^ = 4.
Запасные части at - 2% (от программы запуска деталей).
Потери производства деталей а2 = 0,5 % (от программы запуска деталей).
Количество одновременно обрабатываемых деталей на одном рабочем месте р = 1.
Режим работы на поточной линии: а) число рабочих смен 5=2;
б) продолжительность работы в смену q = 7 ч.
Потери времени работы оборудования b = 5 % (от номинального фонда времени работы оборудования).
Технологический процесс состоит из 8 операций со следующими нормами штучного времени (мин):
т
1
2
3
4
5
6
7
8
7,9
12,0
3,6
3,8
7,6
11,8
16,0
15,6
Шаг конвейера / = 1,2 м.
Дополнительная длина по концам конвейера /доб = 5,8 м.
Требуется определить.
Величину ритма производства и такта поточной линии.
Потребное количество рабочих мест на поточной линии (Срасч и Спр).
Коэффициент загрузки оборудования на каждой операции и общий для поточной линии /^бщ.
Необходимое количество рабочих для работы на поточной линии.
Заделы на линии.
Длительность производственного цикла для одной транспортной партии Гц.
Длину рабочей части конвейера.
Общую длину конвейера.
Скорость конвейера.
Решение задачи
Определяем величину ритма производства (мин) и такта поточной линии (мин)
Фдоб560 Фдо65/>60
R= , г= .
1' вып11 зап
Для этого необходимо рассчитать величину действительного годового фонда времени работы оборудования Фд об (ч) и программу запуска деталей в производство 7V3an (шт.):
Фдоб =Фн(1--4г) = 2ООоГ1--Д-) = 19ОО;
д Ч юо J v юо J
^ап = ^вып^1 += 14500.4^1 += 59450;
_ 1900-2-60 1С, 1900-2-1-60 _QЙ5бо"-,5'6; ,
Определяем необходимое количество рабочих мест, коэффициент загрузки оборудования, число рабочих на каждой операции поточной линии. Для удобства этих расчетов составим таблицу следующего вида.
т
1
2
3
4
5
6
7
8
7,9
12,0
3,6
3,8
7,6
11,8
16,0
15,6
с .
расч/
1,98
3,07
0,9
0,95
1,9
2,95
4,03
3,9
("пр/
2
3
1
1
2
3
4
4
0,975
1,02
0,9
0,95
0,95
0,98
1,0
0,97
р.
1,98 •
3,07
0,9
0,95
1,9
2,95
4,03
3,9
Определяем общий коэффициент загрузки оборудования на линии (%)
19 68^обш=^100 = ^100 = 98.
20
1
Общее число работающих на поточной линии в две смены составляет (чел.)
Лбщ= 19,68-2 = 39,36 = 40.
Величина общего задела на поточной линии составляет (шт.)
20бш = ZT + ZTp = 2р^ Cnpf = 2 - Ь 20 = 40.
1
Длительность производственного цикла для одной транспортной партии (мин)
7;=г/£спр, = 3,9-1-20 = 78.
Определяем длину рабочей части конвейера (м)
£pa6=/f;cnp,. = 1,2-20 = 24.
Определяем общую длину конвейера (м)
Дэбш - ^раб + 4об = 24 4* 5,8 = 29,8.
Скорость движения конвейера составляет (м/мин)
Однопредметные прямоточные поточные линии характеризуются неравенством и некратностью такта и длительности операций. Невозможность синхронизации связана, как правило, с использованием разнотипного оборудования с различной производительностью, высокой степенью автоматизации. Нарушение требования синхронизации приводит к прерывности движения предметов труда, появлению перерывов в загрузке оборудования и работе персонала. Ритм на таких линиях свободный.
Прямоточные поточные линии чаще всего используют для механической обработки деталей, когда из-за особенностей технологического процесса трудно добиться равенства или кратности времени выполнения операции такту, а также при недогрузке оборудования из-за несинхронности технологического процесса. Поэтому прямоточные поточные линии экономически оправдывают себя, если может быть достигнута синхронизация большей части операций, включенных в технологическую цепочку линии, и возможна комбинированная загрузка рабочих, работающих на недогруженном оборудовании, путем закрепления за ними двух-трех операций.
Порядок расчета параметров однопредметных прямоточных поточных линий такой же, как у непрерывно-поточных.
Особенностью расчетов прямоточной поточной линии является необходимость:
определения периода оборота (обслуживания), наиболее целесообразного для конкретных условий производства;
определения межоперационных оборотных заделов на каждой паре смежных операций;
определения регламента работы рабочих на основании анализа загрузки рабочих мест с учетом многостаночного обслуживания оборудования;
составления плана-графика работы линии.
План-график составляется на определенный промежуток времени, который удобен для планирования и называется периодом оборота или периодом обслуживания линии. Как правило, это рабочая смена. План-график прямоточной поточной линии регламентирует расстановку рабочих по операциям, устанавливает, какие именно операции и в какой последовательности выполняет каждый рабочий, определяет загрузку рабочих и оборудования. План-график позволяет выявить возможность последовательного многостаночного обслуживания станков на линии определенным рабочим. На основании построения плана-графика уточняется количество необходимых рабочих для обслуживания линии, рассчитываются межоперационные оборотные заделы и определяется порядок их расходования и восполнения.
При составлении плана-графика работы линии сначала определяют такт работы прямоточной линии гпр. Такт линии (мин)
рассчитывается как отношение продолжительности смены за вычетом перерывов к величине сменного задания в штуках:
„ _ Фсм — ^перпр “ N ’11 вып
где Фсм — продолжительность рабочей смены, мин; ?пер — время перерывов в течение смены, мин; NBbin — программа выпуска деталей в смену, шт.
Затем определяется расчетное и принятое число единиц оборудования по операциям технологического процесса, рассчитывается загрузка рабочих мест, составляется график работы оборудования и рабочих в течение периода оборота (смены).
Вследствие разной производительности смежных операций между ними на линии образуются межоперационные оборотные заделы. Оборотный задел — это количество деталей (изделий), предназначенных для выравнивания производительности смежных операций, находящихся на рабочих местах в ожидании процесса обработки. Оборотные заделы позволяют организовать непрерывную работу на рабочих местах в течение более или менее продолжительного отрезка времени. Характерной чертой оборотных заделов является изменение их величины на протяжении смены. Размер оборотного задела зависит от следующих факторов: 1) разности между выработкой на двух смежных операциях; 2) соотношения длительности этих операций с тактом линии.
Для организации бесперебойной работы линии и оперативного руководства производством необходимо знать размер оборотных заделов на начало смены, так как его наличие обеспечивает нормальную работу линии. Наиболее используемым методом определения величин оборотных заделов является графический метод. Для этого весь период оборота (смена) разбивается на участки (фазы), каждый из которых характеризуется неизменным числом работающих станков на смежных операциях.
Величина межоперационного оборотного задела Zo6 для каждой пары смежных операций на каждом из участков определяется как:
Zo6 -'н -,
Мшт/ *шт/+1 /
где Тн — фаза (величина отрезка времени, когда на смежных операциях работает неизменное число станков); сь с/+1 — число работающих станков соответственно на предыдущей и последующей операциях в данный период времени; t^, /шт(+1 — штучное время соответственно на предыдущей и последующей операциях.
При расчете величина Zo6 может быть положительной или отрицательной. Положительное значение величины задела свидетельствует об увеличении его на отрезке Тн, отрицательное — об его уменьшении.
S л О g = i
/щт> МИН
^р
0 Is
а
График работь и движения об<
I оборудования Оборотный зротных заделов задел, шт.
тл, мин
601
20180 240 7
-^оп
^ер
Г ГТ 1 г
г"т in г । : nmax
1
7,5
0,75
1
1
21-
—
—
2
22,5
2,25
3
2
3
4
—
4,0
3
14,0
1,4
2
5
6
°-4
1,01^2йтгг«
rrrnjilllf.. 5,2
5,2
2,1
4
5,5
0,55
1
7
л
°-55 X :
J11
Ьк 14’6
—
7,5
График суммарногоX
оборотного заделаX
на линииX
\19,5
5,2
13,6
Рис. 9.3. План-график работы прямоточной поточной линии:
Sp, Sn — число рабочих мест расчетное и принятое; Т — длительность цикла
Затем для каждой пары смежных операций строится специальная графическая модель (эпюра) изменения задела в течение оборота линии.
Принципиальное значение для проектирования рабочих мест и межоперационных складов имеет правильное определение максимальной величины заделов, что необходимо для расчета расстояний между рабочими местами и определения возможности размещения задела на транспортных средствах. Эпюры изменения оборотных заделов представлены на рис. 9.3.
Многопредметные поточные линии применяются в серийном производстве, когда масштабы выпуска одноименной продукции
недостаточны для полной загрузки оборудования поточной линии.
За поточной линией закрепляются несколько сходных по конструктивным и технологическим признакам изделий. И на многопредметных поточных линиях изготовляются изделия различных наименований последовательно чередующимися партиями. Основными условиями организации таких линий являются технологическое единство изделий и гибкая конструкция оборудования, допускающая возможность быстрой его переналадки на выпуск новых изделий.
Порядок организации и расчета многопредметных поточных линий заключается в следующем:
подбирается номенклатура изделий, проектируемых для изготовления на поточной линии путем их классификации по конструктивно-технологическим признакам (форма, геометрия, марки материалов, точность обработки и т.п.);
корректируется технологический процесс обработки конкретного изделия с целью приведения его в соответствие с технологическим процессом изготовления наиболее трудоемкого и характерного изделия (типового представителя);
разрабатывается типовой технологический процесс (групповой) обработки (сборки) изделия (детали);
разрабатывается унифицированная групповая оснастка (для групповых поточных линий);
рассчитываются технически обоснованные нормы времени изготовления изделия (детали);
рассчитывается такт поточной линии.
Как уже отмечалось, различают групповые и переменные многопредметные поточные линии. В случае, если многопредметная непрерывная поточная линия — групповая, за ней закрепляется несколько технологически однородных обрабатываемых без переналадки оборудования изделий и рабочие места снабжаются групповыми (многоместными) приспособлениями, которые стоят на оборудовании постоянно. Такт такой линии рассчитывается по формуле
„ _ Фд.Об'
гр - м ’
2¥зап.к
где Фд.об — действительный фонд времени работы оборудования на поточной линии, ч; N^k — программа запуска изделий в комплектах (комплект включает в себя изделия, обрабатываемые в групповом приспособлении).
Расчет многономенклатурной групповой поточной линии аналогичен расчету однопредметной непрерывной поточной линии.
Переменные поточные линии — это линии с переналадкой оборудования, на которых изготовляются чередующимися партиями 116
изделия различных, наименований и в связи с этим в каждый момент времени на таких линиях на рабочих местах находятся изделия только одного наименования. Такие линии применяются в тех случаях, если одно изделие не обеспечивает полной загрузки оборудования линии. Тогда за поточной линией закрепляют изготовление нескольких изделий, которые имеют одинаковый технологический маршрут и обрабатываются на однотипном оборудовании. Для обработки каждого изделия выделяют соответствующие дни месяца. Для перехода с обработки одного наименования изделия на другое требуется переналадка оборудования, которая занимает определенное время.
Расчет переменной поточной линии осуществляется по каждой переменной партии изделий раздельно и начинается с определения общего объема работ на линии, затем доли занятости линии каждым изделием и частного фонда времени занятости линии по обработке каждого из изделий. Специфической особенностью расчета этих линий является определение частных тактов изготовления изделий каждого наименования и среднего такта линии. Дальнейшие расчеты для линий с попеременным запуском производятся аналогично расчету однопредметных поточных линий.
Эффективность и перспективы развития поточного производства. В поточном производстве в достаточно полной мере используются прогрессивные принципы организации производства. Поточное производство имеет существенные экономические преимущества.
При поточной организации производства лучше используются производственные площади, так как оборудование размещается более компактно, сокращаются площади для хранения межоперационных заделов, уменьшается число цеховых складов.
Внедрение поточного производства ведет к сокращению длительности производственного цикла, что обусловлено использованием параллельного движения предметов труда, уменьшается время пролеживания предметов труда в ожидании обработки партии деталей на предшествующих операциях. Сокращение длительности производственного цикла ведет к уменьшению размеров незавершенного производства.
Внедрение поточных методов работы позволяет снизить трудоемкость изготовления продукции за счет механизации и автоматизации вспомогательных операций, лучшего оснащения рабочего места. На поточных линиях резко сокращаются непроизводительные затраты и потери рабочего времени.
В условиях поточного производства создаются предпосылки для обеспечения высокого качества продукции. Постоянство технологического процесса, стабильность всех операций, профессиональное мастерство рабочих позволяют получать изделия с устойчивыми показателями качества.
Важным преимуществом поточного производства является ритмичность работы, что, в свою очередь, обеспечивает выполнение планов производства и поставок продукции потребителю.
Вместе с тем поточное производство имеет определенные недостатки: монотонность работы, узкая специализация рабочих, жесткая регламентация их деятельности. Эти особенности организации труда в условиях поточного производства отрицательно сказываются на уровне производительности труда рабочих, приводят к большой текучести кадров, снижают заинтересованность рабочих в труде.
Дальнейшее развитие поточного производства должно быть сориентировано на применение автоматизации и устранение факторов, снижающих эффективность работы.
Контрольные вопросы
Назовите основные особенности поточного производства.
Перечислите сильные и слабые стороны поточного производства в современных условиях.
Как можно оценить возможность и целесообразность организации поточного производства на предприятии?
Как определяется такт однономенклатурной непрерывной поточной линии?
Перечислите параметры, которые необходимо рассчитать для прямоточной поточной линии.
Что такое межоперационные оборотные заделы и каким образом они рассчитываются для Прямоточной поточной линии?
Какие поточные линии могут найти применение в серийном производстве?
Что такое синхронизация поточной линии и при каких условиях она достигается?
Чем отличаются групповые поточные линии от переменных?
Назовите основные направления развития поточного производства в современных условиях.
Раздел IVОРГАНИЗАЦИЯ ЦЕХОВ ОСНОВНОГОПРОИЗВОДСТВА
Глава 10
ЗАГОТОВИТЕЛЬНО-ШТАМПОВОЧНЫЕ ЦЕХИ
Состав и классификация
Техника и технология производства изделий и методика проектирования заводов непрерывно совершенствуются, поэтому приводимые методологические и справочные данные могут быть использованы с известной критической оценкой для каждого конкретного случая.
В частности, следует обратить внимание на то, что приводимые данные рассчитаны из условий работы заводов в 2 смены, тогда как в настоящее время оборудование заводов рассчитывают из условий работы в 2 и 3 смены.
Ранее размещение заводов проектировалось в нескольких одно- и многоэтажных зданиях, а в настоящее время проектируют их размещение, как правило, в одном здании.
Структура заводов меняется в связи:
с расширением кооперации по деталям и узлам отраслевого и межотраслевого применения;
расширением кооперации и снятием с производства всех видов литья, поковок и штамповок, изделий из пластических масс и дерева, крепежных деталей и т.п.;
расширением кооперации, прекращением капитального ремонта оборудования, производства штампов, пресс-форм и другой оснастки, нестандартного оборудования, средств механизации и автоматизации;
организацией производственных объединений (фирм) машиностроения, структура производства в которых отличается от существующей на заводах и т.д.
Все эти вопросы, естественно, не могли найти полного размещения в приводимых материалах, поэтому в каждом конкретном случае следует учитывать это при проектировании технологической части.
К основным цехам (отделениям, участкам) относятся заготовительно-штамповочные, механические, автоматные (автоматно-
револьверные), сборочные, испытательные, гальванические, окрасочные.
Основными цехами для большинства заводов являются механические, автоматные (автоматно-револьверные) и сборочные. Для ряда заводов ведущими являются также и заготовительно-штамповочные цехи.
В машиностроении обычно существуют единые заготовительно-штамповочные цехи, в состав которых входят заготовительные и штамповочные отделения (участки) сварных узлов. Они предназначены в основном для резки заготовок деталей, изготовления штамповочных деталей и неразъемных узлов. Кроме того, при каждом цехе имеется участок с металлорежущим оборудованием для доделочных работ.
Таблица 10.1
Классификация заготовительно-штамповочных цехов
Класс
I
И
III
Группа
1
2
1
2
1
2
Тип произ-* водства
Индивидуальный и мелкосерийный
Серийный
Крупносерийный и массовый
Характерный технологический процесс
Заготовительные операции. Все виды холодной штамповки. Применение поэлементной штамповки. Ручная дуговая электросварка, газовая сварка и пайка на столах. Контактная сварка на универсальных машинах
Заготовительные операции. Все виды холодной штамповки. Автоматическая штамповка из ленты. Сборка под сварку в кондукторах. Поточные многономенклатурные линии сварки. Ручная дуговая электросварка, газовая сварка и пайка. Контактная сварка в специальных приспособлениях
Заготовительные операции. Автоматическая штамповка из ленты. ' Применение транспортных устройств для передачи деталей. Наличие автоматизации вторых и последующих операций. Наличие технологических линий штамповки
Ориентировочный годовой выпуск по штамповке и сварке, т
До 200
200...
1000
200...
1000
Более 1000
До 200
Более 200
На некоторых заводах исходя из требований принятой организации производства или при выпуске более 1000 т штамповок в год, проектируются самостоятельные заготовительные отделения (участки) и штамповочные цехи. Заготовительные отделения (участки) размещают в непосредственной близости от складов металла.
Классификация заготовительно-штамповочных цехов приведена в табл. 10.1.
В зависимости от характера изготовляемых деталей и устанавливаемого оборудования цехи подразделяют на цехи мелких деталей (при наличии прессов с преобладающим усилием до 100 т) и цехи средних и крупных деталей (при наличии прессов с усилием от 125 до 250 т и более). Прессы двойного действия относят к той или иной группе по суммарному усилию наружного и внутреннего ползунов.
Заготовительное оборудование (гильотинные ножницы, листоправильные вальцы и т.д.) приравнивают к прессовому оборудованию соответственно габаритным размерам.
Для цехов I класса характерно наличие в штамповочном отделении участков мелких и средних прессов и поэлементной штамповки; для цехов II класса, при значительном объеме сварочных работ, характерно наличие в отделении сварки специальных многопредметных линий. Оборудование штамповочного отделения располагают по ходу технологического процесса, а в некоторых случаях создают специализированные линии прессов с доделочными станками (токарные, сверлильные и др.). Для цехов III класса характерно расположение оборудования штамповочного отделения по специализированным линиям с механизацией транспортных операций между прессами и автоматизация вторых и последующих операций.
Выбор и расчет количества оборудования
При определении количества прессового оборудования необходимо учитывать время на переналадку штампов. Величина этого времени для цехов I и II классов в зависимости от давления прессов следующая:
Давление пресса, тДо 25 26...90 100...250
Время на переналадку (% от годового
фонда времени работы оборудования): в мелкосерийном производстве8... 10 10... 13 15... 18
в серийном производстве5...66...910...12
В табл. 10.2 приведены данные о часовой производительности прессов, позволяющие определить их количество с учетом размеров штампуемых деталей.
Таблица 10.2
Часовая производительность прессов
Число ходов ползуна, мин
Часовая производительность пресса в штуках при площади деталей, м2
До 0,1
0,11...0,25
0,26 ...0,5
На провал
Удалить деталь
Удалить отходы
Удалить деталь
Удалить отходы
Удалить деталь
Удалить отходы
130
1440
990
925
815
745
—
—
100
1375
955
900
790
725
570
490
75
1280
910
860
760
700
555
475
60
1215
875
830
735
680
545
470
45
1145.
840
795
710
655
530
455
35
1030
735
700
670
620
505
440
30
925
720
690
625
580
480
420
25
855
680
650
590
550
460
405
Типаж потребного оборудования выбирают в случае укрупненного проектирования соответственно установленному в цехах, выпускающих аналогичные изделия. Примерная структура парка основного оборудования в заготовительно-штамповочных цехах:
пресс-ножницы, гильотинные ножницы, дисковые отрезные станки, прочее отрезное оборудование;
прессы кривошипные: до 25 т, до 90 т, 100... 160 т, прочие прессы;
гибочные машины, зигмашины, кромкогибочные машины, прочее оборудование жестяницко-каркасных работ;
посты газовой сварки и резки; электродуговая сварка; сварочные аппараты: точечные, шовные; аргоно-дуговая сварка;
токарные, сверлильные, резьбонарезные станки, прочее доделочное оборудование.
Для подачи заготовок, материалов, полуфабрикатов, штампов и готовых деталей и узлов применяют электрокары, различные ручные тележки с подъемной платформой и обычные тележки. В многоэтажных зданиях, кроме того, применяют различные грузовые лифты и подъемники; в одноэтажных — чаще всего применяют различные подвесные конвейеры, которые связывают все основные цехи завода.
Для переброски тяжелых изделий и ремонта оборудования в пролетах цеха устанавливают кран-балки грузоподъемностью до 3 т. Характеристику и количество потребных транспортных средств определяют по ведомости грузооборота цеха, на основании его 122
производственной программы, данных о загрузке оборудования, массе и габаритных размерах узлов и обрабатываемых деталей по отделениям, а также сведений, характеризующих массу штампов и ремонтируемых узлов оборудования.
Для мелкого ремонта штампов в заготовительно-штамповочных цехах обычно предусматривают плоскошлифовальный и сверлильный станки и верстаки для разборки и сборки штампов.
Общая планировка оборудования
При планировке оборудования нужно руководствоваться нормами расстояний между оборудованием и элементами зданий, а также между отдельными видами оборудования. Кроме того, необходимо учитывать следующее:
оборудование должно быть расположено в порядке последовательности операций технологического процесса с соблюдением прямолинейной поточности и с обеспечением перемещения деталей и узлов по наиболее короткому пути;
VV>>vJvJ"□о сгаэ □"□о сгаэ □/рпэ ®--® HZ/рпэ ®--® HZсс□□ооКладовая штампов и инстру-Кладовая штампов и инстру-ментовментов[iiiiiiHiuiiiiil[iiiiiiHiuiiiiilliiiiuiiiiiiiiiijliiiiuiiiiiiiiiijо о со о с2121э!э!о! ®о! ®2020»:о@0э Do^D® 0®»:о@0э Do^D® 0®
V
V
>
>
vJ
vJ
"□о сгаэ □
"□о сгаэ □
/рпэ ®--® HZ
/рпэ ®--® HZ
с
с
□
□
о
о
Кладовая штампов и инстру-
Кладовая штампов и инстру-
ментов
ментов
[iiiiiiHiuiiiiil
[iiiiiiHiuiiiiil
liiiiuiiiiiiiiiij
liiiiuiiiiiiiiiij
о о с
о о с
21
21
э!
э!
о! ®
о! ®
20
20
»:о@0э Do^D® 0®
»:о@0э Do^D® 0®
Рис. ЮЛ. Групповое расположение оборудования заготовительно-штам-повочного цеха:
/ — участок резки листового металла; II —* участок резки сортового металла; III — штамповочный участок; IV — сборочно-сварочный участок; V — участок доделочных работ; 1 — гильотинные ножницы; 2 —- дисковая пила; 3 — комбинированные пресс-ножницы; 4 — роликовые ножницы; 5 — высечные ножницы; 6—14 — кривошипные прессы с автоматической подачей; 15 — кромкогибочный пресс; 16 — фрикционный пресс; 17 — оборудование для электродуговой сварки; 18 — оборудование для точечной сварки; 19 — сверлильные станки; 20 — настольно-сверлильные и резьбонарезные станки; 21 — слесарные верстаки
у прессов и станков должны быть предусмотрены места для заготовок, полуфабрикатов, отходов, готовых деталей и средств автоматизации и механизации;
должны быть проработаны разрезы цеха, определяющие высоту пролетов, обусловленную не только высотой над полом технологического оборудования, но и системой организации транспорта в цехе; высота пролетов до затяжки ферм колеблется от 5 до 10,5 м;
должны быть предусмотрены основные проезды и проходы как вдоль цеха, так и в поперечном направлении, соединяющем все участки цеха, причем основной проезд или проход должен быть совмещен с проездом других сообщающихся цехов.
Прессы и станки заготовительно-штамповочного цеха должны быть расположены в зависимости от характера производства, т.е. при мелкосерийном и серийном — по типам и мощности или группам оборудования (рис. 10.1), при крупносерийном или массовом производстве — в последовательности технологического процесса изготовления деталей и узлов (рис. 10.2).
Для штамповки малооперационных деталей прессы одного и того же типоразмера целесообразно располагать в два ряда; при
Рис. 10.2. Поточные линии прессового цеха часового производства:
/ — линия изготовления пластин; II — линия изготовления корпусного кольца; III — линия изготовления циферблатов; 1, 4, 6, 7, 9 — кривошипные прессы; 2 — высокочастотная установка; 3, 8 — чеканные прессы; 5 — столы ОТК; 11 — токарные полуавтоматы; 12 — устройства для автоматической подачи полос; 13 — пластинчатый конвейер; 14 — ленточный конвейер; 15 — вертикально-замкнутый конвейер; 16 — лопатки с пневматическими толкательными механизмами;
17 — наклонный лоток на шарнире
этом прессы должны быть повернуты к фронту проходов на угол 45° для обеспечения возможности штамповки деталей с устройством для автоматической подачи полос или ленты в штампы. При массовом производстве мелких многооперационных деталей оборудование целесообразно комплектовать в линии по технологическим группам, которые определяются технологическими однородными, требующими одинаковых прессов, деталями.
Проектирование основных и вспомогательныхпомещений
Площадь заготовительно-штамповочных цехов состоит из производственных, вспомогательных и конторско-бытовых помещений. В единых зданиях корпуса — блока цехов — конторско-бытовые помещения проектируют общими по всему корпусу.
К производственным участкам и отделениям относятся заготовительные, штамповочные, механические, сварочные и другие участки, к вспомогательным помещениям — отдел технического контроля, участки ремонта (заточки) штампов, контрольно-поверочные пункты (КПП), склады материалов, промежуточные, готовой продукции, штампов, приспособлений и инструмента, вспомогательных материалов и др.
Производственная площадь при укрупненном проектировании может быть определена по удельной производственной площади
Таблица 10.3
Удельная площадь, приходящаяся на единицу основных типов оборудования заготовительно-штамповочных цехов
Оборудование
Параметры оборудования
Площадь, м2 на единицу оборудования
Ножницы гильотинные, мм
ДоЗ
20...45
То же
До 6
40... 50
Дисковая пила, мм Прессы кривошипные и эксцентриковые, т:
0710
20... 25
одноколенчатые
6 ...12
5...б
»
15...45
7...8
»
50...90
10... 12
»
100... 200
15... 18
двухколенчатые
50...90
18... 20
»
100... 200
25...30
прессы автоматы и эксцентриковые с автомати
ческой подачей
30... 100
20...25
Нормы расстояний от оборудования до элементов здания и до границы прохода или проездаНормы расстояний от оборудования до элементов здания и до границы прохода или проездаОей У S^ юОей У S^ ю
Нормы расстояний от оборудования до элементов здания и до границы прохода или проезда
Нормы расстояний от оборудования до элементов здания и до границы прохода или проезда
О
ей У S
^ ю
О
ей У S
^ ю
Наименование
Обозначение на схеме
Усилие прессов, тс
Гильотинные ножницы А
Комбинированные пресс- ножницы Б
До 25
40... 100
125... 250
Расстояние до колонн (I), м
а
0,6
0,8... 1,2
1,5 ...2,0
—
—
б
0,6
0,8... 1,0
1,4 ...2,0
—
■—
в
1,4
1,7...2,0
2,4... 3,0
—
—
г
0,6
0,8
1,0
—
—
д
0,7
1
1,2
—
—
р
—
—
—
1,8
—
с
—
—
—
—
1,8
ц
—
—
—
—
1
Расстояние от стены (II), м
л
0,8
1,2... 1,4
1,5.„2,0
—
—
м
0,8
1,0... 1,4
1,7...2,2
—
—
н
1,8
2,1
2,8
—
—
п
0,8
1,0
1,3
—
—
т
—
—
—
1,6
—
У
—
—
—
—
1,6
Расстояние от границы
е
0,5
0,5
0,6
—
проезда или прохода (III), м
ж
0,4
0,4
0,6
—
—
и
1,0
1,2
1,2... 1,5
—
—
к
0,4
0,4
0,6
—
—
ф
—
—
—
—
—
X
—
—
—
0,6
1,2
Нормы расстояний между прессами при различном их расположении
Наименование
Обозначение на схеме
Усилие прессов, тс
До 25
40... 100
125...250
Расстояние между
а
0,6
0,8
1,0... 1,5
тыльными боковыми
б
1,2
1,5
1,8... 2,2
и передними сторо
в
1,0
1,2... 1,4
1,8... 2,2
нами прессов (I, II,
г
2,5 ...2,8
3,0...4,0
3,5 ...4,5
III, IV, V), м
е
1,4... 1,7
2,0... 2,5
2,5 ...3,0
Расстояние между
и
0,6
0,6
0,8
средствами
Р
0,9
1,0
1,3
автоматизации и механизации и прессами (VI, VII), м
с
1,7
2,5
3
в квадратных метрах, приходящейся на единицу оборудования. В табл. 10.3 приведены данные об удельной площади для основных типов оборудования заготовительно-штамповочных цехов.
При детальном проектировании производственные площади определяют путем планировки всего производственного и вспомогательного оборудования.
Площади инструментально-раздаточных кладовых определяют из расчета 0,15...0,25 м2 на единицу оборудования, обслуживаемого данной кладовой.
Площади кладовых вспомогательных материалов, помещений ОТК, КПП определяют в каждом конкретном случае в зависимости
от необходимости. Площади участков ремонта штампов определяют по планировке установленного на этом участке оборудования.
В единых корпусах блоков цехов инструментально-раздаточные кладовые и кладовые вспомогательных материалов проектируют общими с другими цехами.
Нормы разрывов и транспортных проездов. В табл. 10.4 и 10.5 приведены нормы расстояний между оборудованием и элементами зданий и между отдельными видами оборудования. Нормы расстояний для точечной, шовной и рельефной сварки те же, что и для прессов (40... 100 т).
При организации рабочих мест для газовой сварки баллоны устанавливают от мест сварки на расстоянии не менее 5 м.
Особенности планировочных решений. Планировочные решения заготовительно-штамповочных цехов должны обеспечивать наилучшую поточность как внутри цеха, так и между цехами корпуса и наиболее целесообразное размещение отделений и участков.
Отделения и участки целесообразно размещать в следующем порядке: в начале цеха — склад металла, далее заготовительное отделение (участок), затем штамповочное отделение (участок). В конце штамповочного отделения (участка) следует разместить промежуточную кладовую, а за ней — участок доделочных работ (нарезание резьбы, сверление и зенкование отверстий и др.) и далее сварочное отделение или участок (при наличии сварочных работ).
Склад штампов и ремонтно-штамповочный участок размещают поблизости от штамповочного отделения. Если по характеру производства требуется промывка материалов или деталей, то промывочные участки размещают соответственно или в начале заготовительного участка, или вблизи от промежуточной кладовой или кладовой готовых деталей, по возможности у наружных стен здания.
Состав отделений и участков должен соответствовать объему и характеру производства цеха.
Размещение заготовительно-штамповочных цехов в одноэтажных зданиях имеет следующие основные преимущества: удачнее решается вопрос транспортирования деталей и узлов между производственными цехами и отделениями корпуса; более разумно используется площадь цеха (вследствие отсутствия лифта и лестничных клеток); имеется возможность проектировать единые вспомогательные помещения для различных цехов.
Контрольные вопросы
Какое назначение имеют заготовительно-штамповочные цехи?
По каким признакам можно классифицировать заготовительно-штамповочные цехи?
Как производится выбор и расчет количества прессового оборудования?
Какова примерная структура парка оборудования заготовительно-штамповочных цехов?
Что необходимо учитывать при планировке оборудования заготовительно-штамповочных цехов?
В чем отличия в расстановке прессов и станков в заготовительно-штамповочном цехе при серийном и массовом производствах?
Каковы основные требования при проектировании основных и вспомогательных помещений заготовительно-штамповочных цехов?
Глава 11
ЛИТЕЙНЫЕ ЦЕХИ
Общие характеристики
Наиболее целесообразной формой снабжения литьем отдельных небольших заводов следует считать централизованный способ. Вместе с тем в отдельных случаях из-за невозможности организации рациональной кооперации между заводами по литью, главным образом повышенной точности, на заводах организуют литейные участки.
Литье по сложности и ответственности может быть распределено на следующие основные группы.
Первая группа. Простое по конфигурации и малоответственное литье, характеризующееся следующими признаками: по конфигурации отливки имеют простые геометрические очертания с плоскими и простыми криволинейными поверхностями. Модели применяют с простым разъемом с ограничением числа стержней (не более четырех).
Характерные для этой группы детали, заливаемые в сырые формы, — плиты, печная арматура, маховички, ручки и т.п.
Вторая группа. Обыкновенное машинное литье средней сложности, характеризующееся следующими признаками: по внешнему очертанию отливки представляют собой сочетание различных криволинейных геометрических форм, без ребер, но с выступами и углублениями; большинство моделей с одним или двумя разъемами, с объемными знаками. Число стержней от трех до четырех; стержни более сложной конфигурации, с простой простановкой. От литья требуются повышенные механические свойства; часть литья заливают в сухие формы и в формы с химически твердеющими смесями. Характерные детали этой группы: шестерни, простые станины, крышки радиаторов и червячных передач.
Третья группа. Сложное по конфигурации, ответственное литье с большим числом стержней, требующее всесторонней обработки. До 90 % этого литья заливают в сухие формы или в формы с хими- 130
чески твердеющими смесями. Характерные детали этой группы: станины станков и габаритных изделий, антикоррозионное литье химической аппаратуры.
По методу производства виды литья подразделяются на литье повышенной точности или специальные виды литья: по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, под давлением, в металлические формы (в кокиль и центробежное литье); в земляные формы — сырые, с подсушкой на основе химически твердеющих смесей и сухие формы.
Состав и классификация
Литейные цехи классифицируются по следующим основным признакам: по виду литейных сплавов — фасонно-сталелитейные, чугунолитейные, цветнолитейные тяжелых сплавов (бронзолатунных) и легких сплавов (алюминиевых); по мощности (годовой выпуск комплектного литья, выраженный в единицах изделий и в тоннах по каждому виду изделий); для каждого сплава существует оптимальный размер годового выпуска (табл. 11.1); по преобладающему развесу отливок — цехи мелкого литья (до 10 кг), цехи среднего литья (до 100 кг) и цехи крупного литья (до 500 кг).
По виду производства-, единичное, характеризующееся большим количеством наименований отливок (до 300—500); крупносерийное, с количеством наименований отливок 100—300; массовое — с ограниченной номенклатурой отливок (до 100) со значительной повторяемостью в год каждого наименования.
По степени механизации и автоматизации процессов-, с малой механизацией при работе цеха по ступенчатому режиму; со средней механизацией — также при работе по ступенчатому режиму;
Таблица 11.1
Типовые мощности специализированных литейных цехов специальных видов литья
Литье
Способ изготовления отливок
Производственная мощность, тыс. т в год
Чугунное
В оболочковые формы Тоже
5 ...7
10... 15
Стальное
По выплавляемым моделям То же
2...3
4 ...5
Цветные сплавы
В металлические формы Под давлением
10...12
12...15
Цветные легкие сплавы
Под давлением
2...3
полностью механизированные и частично автоматизированные цехи, работающие по параллельному режиму; полностью автоматизированные цехи, например для отливки и термической обработки алюминиевых поршней; цехи для литья под давлением.
Перечисленные в приведенной классификации литейные цехи отличаются мощностью, трудоемкостью изготовления литья, параметрами транспортных и подъемных средств, зданиями и строительными конструкциями, а также типами технологического оборудования и количеством работающих в цехе.
Состав литейного цеха-, производственные отделения (формовочно-сборочное, стержневое, смесеприготовительное и подготовки формовочных материалов, плавильное, заливочное, выбивное, очистное, термическое и грунтовки литья, если требуется); вспомогательные отделения (ковшовое; отделения сушильных печей; ремонтная мастерская, общая для всех производств, размещенных в корпусе; каркасная; экспресс-лаборатория; кладовые материалов, текущих моделей и стержневых ящиков, отделение подготовки производства); склады (с минимальными запасами, остальное количество размещается на базисных общезаводских складах) шихтовых материалов, формовочных материалов, литья, опок и вспомогательных материалов.
Основные технологические решения
Основная задача — приближение отливки по форме и размерам к готовой детали — может быть решена главным образом путем выбора рациональных способов изготовления отливок, указанных в табл. 11.2.
В цехах, изготовляющих литье повышенной точности, производство организуют в виде поточных линий, построенных на основе предметной или технологической специализации, в зависимости от характера литья. В цехах массового и крупносерийного литья, заливаемого в земляные формы, проектируют автоматические и полуавтоматические линии, построенные по групповому принципу с весьма ограниченной номенклатурой отливок.
Основные технологические решения по отдельным этапам производства литья следующие.
Плавка мелкого и среднего чугунного литья — вагранки (с дублерами) — с автоматическим набором шихты (с помощью непрерывно действующих питателей или других устройств), с непрерывным отбором металла и отдельно стоящим барабанным копильником (в остальных случаях вагранки со стационарными копильниками), — оборудованные аппаратурой для автоматического управления шихтовкой, контроля и регулирования плавильного процесса. Для завалки шихты в вагранки предусматривают подъемники.
Область применения различных способов изготовления отливок, сопоставление точности и чистоты поверхности отливок
Способ изготовления отливок
Область применения
Класс точности
Класс чистоты поверхности
В песчаные формы
При допустимой пониженной точности и чистоте поверхности
7-9
1-2
Металлические формы
Мелкие и средние по массе и размерам отливки серийного и массового производств, простые и сложные с повышенной точностью и чистотой поверхности
6-8
3-5
В оболочковые формы
Мелкие отливки из чугуна и стали крупносерийного и массового производств, простые и средней сложности с повышенной точностью и чистотой поверхности
5-7
3-5
По выплавляемым моделям
Мелкие отливки из стали и труднообрабатываемых сплавов в крупносерийном и ' массовом производствах любой конфигурации с большой точностью и чистотой поверхности
4-6
4-6
Под давлением
Мелкие отливки из цветных сплавов в крупносерийном и массовом производствах любой конфигурации с большой точностью и чистотой поверхности
3-5
5-7
Центробежное литье
Мелкие и средние отливки в серийном и массовом производствах, имеющие формы тел вращения
Плавка чугуна для тонкостенного литья и литья из специальных чугунов — кроме вагранок предусматривает электрические индукционные тигельные печи типа ИЧТ.
Плавка сплавов из цветных металлов — электропечи различных конструкций:
для алюминия — индукционные печи канальные ИАК и тигельные ИАТ. Канальные печи более экономичны, так как имеют меньший удельный расход электроэнергии; при периодическом
режиме работы и при частых сменах марок сплавов более целесообразны тигельные печи;
для латуни и бронзы — канальные электропечи ИЛК при непрерывной работе и отсутствии частых переходов с одной марки сплавов на другую, а при периодической работе и при частых сменах марок сплавов — тигельные электропечи ИЛТ;
для бронз, содержащих свинец и олово, — тигельные электропечи ИЛТ, для цинка и его сплавов — канальные электропечи ИЦК;
для медных и алюминиевых сплавов — электропечи сопротивления моделей СБВ-0,25, СБВ-0,5.
Плавка стали для литья по выплавляемым моделям — индукционные электропечи.
Плавка стали для фасонного литья — дуговые электропечи с выкатным подом (в зависимости от объема годового выпуска и массы наибольшей отливки), с механизацией набора и завалки шихты и автоматическим управлением.
Плавка легированных и низколегированных сталей — тигельные электропечи ИСТ.
Изготовление оболочковых форм и стержней — многопозиционные автоматические машины с пескодувным нанесением смеси, осуществляющие также и сушку форм. Сборку форм и установку их в контейнеры производят рабочие; засыпка контейнеров — механизированная; для склеивания форм применяют автоматы.
Литье по выплавляемым моделям — комплексная автоматизация изготовления формовочного и модельного составов, процесса нанесения на модели керамического слоя, его упрочнения, выплавления моделей и других операций.
Изготовление форм и стержней (отделения цехов массового и крупносерийного производств, в которых применяют земляные формы) — конвейерные линии с формовочными машинами, полуавтоматами и автоматами, установленными вне или внутри литейных конвейеров. Типы этого оборудования выбирают исходя из конфигурации и габаритных размеров отливок, их массы, намеченной технологии формовки, плоскости разъема формы и т.д. При этом также учитывают необходимость стойкости форм к давлению жидкого металла в целях предупреждения получения отливок более толстостенных, чем задано по чертежу. Этому условию удовлетворяют формы, изготовленные методами литья повышенной точности, а также песчано-глинистые формы, получаемые путем прессования под высоким удельным давлением (до 20...40 вместо 3 кгс/см2, что имеет место в формовочных машинах прессовых и встряхивающих с допрессовкой).
Составы стержневых смесей и изготовление стержней. В зависимости от рода сплава, условий, в которых находится стержень при заливке, принятой технологии изготовления отливок, применяют различные составы стержневой смеси.
В последние годы стали успешно применять оболочковые стержни, в которых в качестве связующего материала использован пульверкабелит или другие порошкообразные фенольные смолы. Высокая прочность смеси позволяет применять стержни в виде оболочек с толщиной стенки 6... 15 мм.
Сушка стержней — камерные и конвейерные (вертикальные и горизонтальные) сушила или оборудование для сушки методом химического упрочнения.
Заливка металла в формы на литейных конвейерах и уборка сливов должны быть механизированы. В цехах массового и крупносерийного литья заливка может быть автоматизирована с помощью фотоэлементов или специального весового устройства. Укладка и снятие грузов автоматизируются.
Остывание форм и выбивка отливок из них. К остыванию форм на литейных конвейерах подходят дифференцированно, в зависимости от массивности отливок. Выбивка форм должна быть автоматизирована.
Приготовление формовочных и стержневых смесей — бегуны с дозировкой компонентов по весовому признаку; подача в бегуны добавок молодого угля и глины пневматическая, а жидких компонентов — гидравлическая.
Управление смесеприготовлением — автоматическое, причем для каждого потока рекомендуется устанавливать свою смесепрй- готовительную систему.
Транспортирование выбитой земли, стержневых и формовочных смесей — механическое или пневматическое — под разряжением (для выбитой земли) и под напором (для смесей).
В зависимости от компоновки отделений цеха возможно сочетание пневматического транспорта с механическим.
Подготовка формовочных материалов, как правило, должна быть централизована на общезаводских складах.
Выбивка стержней из форм — вибрационные машины, гидравлические барабаны и камеры.
Очистка и зачистка отливок — дробеметные аппараты, непрерывно действующие очистные барабаны и камеры, обдирочные шлифовальные станки (стационарные, подвесные и с гибким валом).
Очистка блоков от оболочки (при литье по выплавляемым моделям) — вибрационные установки, вулканитные круги и полые фрезы.
Отделение отливок из литниковых систем — гидравлические прессы.
Очистка литья, заливаемого в оболочковые формы — дробеструйные камеры.
Отрезка литников из сплавов цветных металлов — пресс-кусач- ки и станки с ленточными пилами.
Выбор и расчет количества оборудования и расходаматериалов
Количество оборудования рассчитывают по результатам разработки технологического процесса для отделений и участков цеха.
Часть технологического и транспортного оборудования, устанавливаемого в литейных цехах, изготовляемого заводами серийно, принимают в проектах по данным специальных каталогов, паспортов и тому подобных материалов.
Для проектирования и изготовления нетипового (нестандартного) оборудования специализированные организации к технологической части проекта литейного цеха прилагают задания и эскизы, в которых указывают назначение агрегата — станка, приспособления или устройства, задаваемые основные параметры и габаритные размеры, условия работы и т.д. При этом рекомендуется предусматривать пневмотранспорт для сухих сыпучих материалов (песка, глины, угля и т.п.); гидротранспорт — для перекачивания эмульсий, пульпы и шлама; ленточные конвейеры — для подачи кокса; трубопроводный транспорт — для подачи жидкостей. Для передачи массовых и штучных грузов рекомендуются подвесные цепные толкающие конвейеры с адресованием, а также обычные подвесные конвейеры с автоматической погрузкой и разгрузкой, подвесной транспорт в виде кран-балок, монорельсов и подвесных конвейеров грузоподъемностью до 5 т.
Таблица 11.3
Средние трудоемкости изготовления 1 т литья в специализированных цехах
Наименование показателей
Разовые земляные формы для чугунного литья
Цветное литье под давлением
В оболочковые формы
Стальное по выплавляемым моделям
цинковое
алюминиевое
латунь
Серийность литья
Серийное
Крупносерийное и массовое
Примерный годовой выпуск литья, тыс. т
20...25
5
5
5
12...15
4...5
Режим работы цеха
В основном две смены параллельно
Трудоемкость изготовления 1 т литья, чел.-ч
13...15
50...60
80... 120
70...90
10...15*
25...30
200... 500
* В числителе — массовое литье, в знаменателе — серийное литье.
Нормы выхода годного литья для литья под давлением
Показатели
Нормы выхода годного литья (%) по сплавам
Алюминиевый
Магниевый
Цинковый
Медный
Годное литье
35...50
30...40
35...45
30...45
Оборотный металл
60...45
64 ...54
58...48
64...49
Жидкий металл
95
94
93
94
Угар и безвозвратные потери
5
6
7
6
Металлическая завалка
100
100
100
100
Примечание. Более высокий показатель относится к отливкам крупного развеса.
Таблица 11.5
Нормы выхода годного литья для стального литьяпо выплавляемым моделям
Показатели
Нормы выхода годного литья (%) по развесам литья, кг
До 20
20...40
40...200
400...500
>500
Годное литье
20
35
45
50
55
Оборотный металл
74
59
49
44
40
Жидкий металл
94
95
Угар и безвозвратные потери
6
5
Металлическая завалка
100
Трудоемкость изготовления литья (табл. 11.3) находится в прямой зависимости от размеров годового выпуска, характера и серийности литья, режима работы цеха, уровня механизации и автоматизации работ. Расчетные нормы выхода годного литья приведены в табл. 11.4 и 11.5.
Особенности планировочных решений
Компоновка участков и отделений литейных цехов должна обеспечить принятую последовательность технологических процессов, удобные и кратчайшие транспортные коммуникации, локализацию зон с пыле-, газо- и тепловыделениями.
Рис. 11.1. План плавильного участка с металлопроводами цеха литья под давлением:1 — плавильная печь типа ИПА-500; 2 — металлосборник с поворотным желобом для заливки металла; 3 — магистральный металлопровод с ответвлениями к машинам литья под давлением; 4 — магнитогидродинамический насос; 5 — магнитогидродинамический дозатор; б — машины для литья под давлениемРис. 11.1. План плавильного участка с металлопроводами цеха литья под давлением:1 — плавильная печь типа ИПА-500; 2 — металлосборник с поворотным желобом для заливки металла; 3 — магистральный металлопровод с ответвлениями к машинам литья под давлением; 4 — магнитогидродинамический насос; 5 — магнитогидродинамический дозатор; б — машины для литья под давлениемп пп пВыбивное отделениеВыбивное отделениеКонвейер №Конвейер №DD□□Формовочно-сборочное отделение МонорельсФормовочно-сборочное отделение МонорельсМонорельс для заливочныхЗаливочноековшейотделениеМонорельс для заливочныхЗаливочноековшейотделениеОхладительный тоннель —Охладительный тоннель —Конвейер № 2 для машин ВФ-9в паре с ВФ-4Конвейер № 2 для машин ВФ-9в паре с ВФ-4□□
Рис. 11.1. План плавильного участка с металлопроводами цеха литья под давлением:
1 — плавильная печь типа ИПА-500; 2 — металлосборник с поворотным желобом для заливки металла; 3 — магистральный металлопровод с ответвлениями к машинам литья под давлением; 4 — магнитогидродинамический насос; 5 — магнитогидродинамический дозатор; б — машины для литья под давлением
Рис. 11.1. План плавильного участка с металлопроводами цеха литья под давлением:
1 — плавильная печь типа ИПА-500; 2 — металлосборник с поворотным желобом для заливки металла; 3 — магистральный металлопровод с ответвлениями к машинам литья под давлением; 4 — магнитогидродинамический насос; 5 — магнитогидродинамический дозатор; б — машины для литья под давлением
п п
п п
Выбивное отделение
Выбивное отделение
Конвейер №
Конвейер №
D
D
□
□
Формовочно-сборочное отделение Монорельс
Формовочно-сборочное отделение Монорельс
Монорельс для заливочныхЗаливочное
ковшейотделение
Монорельс для заливочныхЗаливочное
ковшейотделение
Охладительный тоннель —
Охладительный тоннель —
Конвейер № 2 для машин ВФ-9в паре с ВФ-4
Конвейер № 2 для машин ВФ-9в паре с ВФ-4
□
□
для разливочныхковшей
Рис. 11.2. Схема литейных конвейеров
Здания литейных корпусов должны быть компактными, отвечающими санитарно-техническим требованиям. Рекомендуется проектировать корпуса одноэтажные или двухэтажные. Шаг внутренних колонн 6... 12 м, высота до низа несущих конструкций кровельных покрытий 8 м. Конструкции кровельных перекрытий цехов мелкого литья должны предусматривать возможность устройства подвесного транспорта.
Ширина пролетов должна быть 18... 24 м. Количество пролетов в корпусе следует принимать с учетом санитарных норм. В крановых пролетах высота до подкрановых путей 8... 12 м, в зависимости от грузоподъемности кранов. На рис. 11.1 приведен план плавильного участка с металлопроводами цеха литья под давлением. На рис. 11.2 показана схема литейных конвейеров.
Контрольные вопросы
Какие существуют группы литья и для каких деталей они применяются?
По каким признакам классифицируются литейные цехи?
Какие существуют технологические решения по отдельным этапам производства литья?
Как зависит способ изготовления отливок от области их применения, класса точности и чистоты поверхности?
Каковы принципы выбора и методы расчета оборудования для литейных цехов?
От чего зависит трудоемкость изготовления литья?
Что такое расчетные нормы выхода годного литья и от чего они зависят?
Глава 12
МЕХАНИЧЕСКИЕ ЦЕХИ
Классификация механических цехов
Примерная классификация механических цехов (отделений, участков) приведена в табл. 12.1.
Трудоемкость обработки деталей в механическом цехе определяют по видам механической обработки, с учетом норм обслуживания станков одним рабочим (коэффициента многостаночно- сти) и трудоемкости выполнения в механическом цехе прочих работ (слесарная обработка деталей, межстаночная и неразъемная сборка узлов, промывка деталей, разметочные, сварочные и другие работы).
Трудоемкость механической обработки изделия определяют по формуле
Примерная классификация механических цехов (отделений, участков)по типам производства
Виды производств
Ей МС
с
КСиМ
Е и МС
С
КСиМ
Е и МС
с
КС им
Примерный годовой выпуск, шт.
До 5000
500—
35 000
Свыше 35 000
До 2000
2000100000
Свыше 100 000
До 5000
5000—
200 000
Свыше 200 000
Характер изделий
Крупные
Средние
Мелкие
Масса изделий, кг
250—1000 и более
25-250
До 1 -25
Масса обрабатываемых деталей
20-1500 г
10-800 г
3-200 г
30-150 кг
3—35 кг
0,15-Зкг
Количество станков, шт.
До 100
До ПО
До 115
Свыше 100 до 200
Свыше 100 до 225
Свыше 115 до 250
Свыше 200
Свыше 225
Свыше 225
Количество основных станков на один производственный участок, шт.**
30-35
30-35
30—35
35-45
35-45
35-45
45-50
45-50
45-50
Характеристика технологического процесса
УП
Д;К
Д;К
УП
Д;К
Д;К
УП
Д;К
Д;К
Характеристика оборудования
У
У;
ШН; с
У; ШН; С; СП;
А
У
У;
ШН; С
У;
ШН;
С; СП; А
У
У;
ШН; с
У;
ШН;
С; СП; А
Характеристики приспособлений и инструментов
У
У; С
С
У
У; с
С
У
У; с
С
Тмех — Тст + Тпр, где Тпр — трудоемкость прочих работ; Тст — трудоемкость станочных работ, определяемая по формуле
Т _ Тмн] ТмлЗ ,, Тмнп Гр
1ст - —+—+... + —+ 1,
Побс1 ^*-обс2 Побсп
где ТМН1>2„ — трудоемкость отдельных видов работ с многостаночным обслуживанием; Ho^.^п ~~ число станков, обслуживаемых одним рабочим (коэффициент многостаночности); Т — трудоемкость работ, выполняемых без многостаночного обслуживания.
При выполнении работ без многостаночного обслуживания Т = Т
Примерные нормы обслуживания различных станков одним рабочим (коэффициент многостаночности) действительны для условий, когда наладку, переналадку и подналадку станков производит специальный наладчик. Обслуживаемое оборудованиеСреднее число станков,
обслуживаемых одним рабочим
Токарно-многорезцовые, токарные полуавтоматы, фрезерные станки1,5—2
Многошпиндельные полуавтоматы1,2 —1,5
Одношпиндельные токарные автоматы, зубострогальные станки3—4 (для
небольших станков до 8)
Зубодолбежные, зубофрезерные станки- полуавтоматы 4—5
Учитывая, что в механических цехах трудоемкость прочих работ занимает малый удельный вес в общей трудоемкости изготовления изделий (примерно 10...20 %), иногда Тпр определяют укрупнен- но в процентном отношении от трудоемкости станочных работ.
Выбор и расчет количества оборудования
Основное технологическое оборудование. Количество единиц каждого типоразмера станка и общего количества основного технологического оборудования цеха определяют по одному из следующих методов: на основании полученной расчетной трудоемкости механической обработки всех деталей изделий или укрупненным расчетом.
Общее расчетное количество основного оборудования цеха определяют по формуле
5рас = 51+52 + ... + 5Л = ^5,
где 512,..., я — расчетное количество оборудования каждого тип размера, определяемое по формуле
Т| _ Tmrjcl^Qjbl^n^^Тшт к7У
^1^Д1Рд1
где Т] — годовая трудоемкость (станкоемкость) обработки всех деталей, закрепленных за данным типоразмером оборудования; ЕдХ — действительный годовой фонд времени работы для данного оборудования; Тшт..К1,2> ..„ „ — штучно-калькуляционное время обработки одной детали, закрепленное за данным типоразмером
оборудования; (7^.^ = Т1Ш.+-5^); Nx 2 я — годовое коли'пх
чество деталей; Тшт — штучное время обработки одной детали; 4.-31 — подготовительно-заключительное время на партию деталей; пх — количество деталей в партии.
Количество устанавливаемого принятого в цехе оборудования 5пр обычно несколько больше расчетного 5рас.
Занятость оборудования во времени характеризуется коэффициентом его загрузки ц, определяемым по формуле
_ ^рас
Средний коэффициент загрузки основного оборудования составляет для единичного и мелкосерийного производств 0,85...0,90, для серийного — 0,85...0,95, для крупносерийного и массового — 0,80...0,95.
Количество единиц основного оборудования при укрупненном проектировании определяют по формуле
с _ШгПР" FrKn ’
где Тпр — проектная трудоемкость на одно изделие, ч; NT — годовой выпуск изделий, шт.; Ft — годовой фонд времени работы оборудования, ч; Кп — коэффициент переработки норм, действующий на заводе.
Вспомогательное оборудование. К нему относится оборудование ремонтной базы цеха; станки заточного отделения; оборудование для дробления стружки, отжима масла от стружки и отделения деталей от стружки; настольные станки, необходимые для работы наладчиков; оборудование для приготовления охлаждающих жидкостей и др. ’
Подъемно-транспортное оборудование. Включает в себя подвесные облегченные толкающие конвейеры ,с адресной сигнализацией или доставкой грузов на рабочие места; напольные транс- 142
портеры различной конструкции в том числе и пульсирующие; подвесные однобалочные краны различной грузоподъемности; электрические и пневматические тельферы и подъемники; электрические тележки и электропогрузчики различной конструкции и грузоподъемности и главным образом малогабаритные; прочие виды подъемно-транспортного оборудования, в том числе лифты для межэтажного транспортирования и т.п.
Выбор вида и количества подъемно-транспортного оборудования зависит от массы единицы и общей массы перемещаемых грузов, размера цеха и типа производства, характера поточности перемещения деталей и узлов, формы и размера здания цеха и т. п.
Количество подъемно-транспортного оборудования определяют с учетом перечисленных условий.
Выбор состава и количества основного оборудования на производственных участках тесно связан с распределением номенклатуры изготовляемых изделий по участкам.
На автоматических участках, построенных по линейному принципу, количество основного оборудования на них принимается с учетом полного изготовления одного или нескольких изделий на
Таблица 12.2
Нормы размещения станков
Расстояния
Наибольший из габаритных размеров станка в плане, м*
До 1,8 '
От 1,8 до 4,0
От 4,0 до 8,0
Свыше 8,0
а
1,6/1,0
1,6/1,0
2,0/1,0
2,0/1,0
б
0,5
0,5
0,5
0,5
в
0,5
0,5
0,7/0,5
1,0/0,5
г
1,7/1,4
1,7/1,6
2,6/1,8
2,6/1,8
д
0,7
0,8
1,0
1,3/1,0
е
0,9
0,9
1,3/1,2
1,8/1,2
ж
2,1/1,9
2,5/2,3
2,6
2,6
3
1,7/1,4
1,7/1,6
1,7
1,7
и
2,5/1,4
2,5/1,6
—
—
к
0,7
0,7
—
—
л
1,6/1,3
1,6/1,5
1,6/1,5
1,6/1,5
л!
1,3
1,3/1,5
1,5
1,5
м
0,7
0,8
0,9
1,0/1,9
н
1,2/0,9
1,2/0,9
1,2/0,9
1,2/0,9
* Значения в числителе для непоточного, а в знаменателе — для поточного производств.
Рис. 12.1. Варианты размещения станков от проездов, относительно друг друга, от стен и колонн здания:
расстояния: а — между проездом и станками, расположенными фронтально; б — между проездом и тыльной стороной станка; в — между проездом и боковой стороной станка; г — между станками, установленными в «затылок»; д — между станками, установленными тыльными сторонами; е — между станками, установленными боковыми сторонами; ж — между станками, установленными фронтально, при обслуживании одним оператором одного станка; з — между станками установленными фронтально, при обслуживании одним оператором двух станков; и, к — между станками при П-образном расположении трех станков, обслуживаемых одним оператором; л, Л] — от стен и колонн до станка, расположенного фронтально; м — от колонн и стен до станка, расположенного тыльной стороной; л — от колонн и стен до станка, расположенного боковой стороной
участке. При технологическом принципе формирования стремятся создавать равновеликие (по количеству основного оборудования) участки, создавая в ряде случаев участки с двумя и более различными типами станков, например фрезерно-сверлильный, токарно-расточной участок и т. п. Несколько сложнее формирование участков, построенных по предметному принципу. В этом слу-
чае подбирают группы изделий с целью создания равновеликих участков.
При размещении производственного оборудования на площадях цеха учитывают следующие ограничения: нецелесообразность размещения рядом станков, изготовляющих высокоточные и низкой точности детали из-за влияния вибрации на точность обработки; нецелесообразность размещения шлифовальных станков рядом со сборочным оборудованием, а также существующие нормы расположения технологического оборудования, расположение элементов конструкций зданий и др.
При размещении технологического оборудования должны быть соблюдены нормы технологического проектирования, регламентирующие ширину проходов и проездов (не магистральных), расстояния между станками и станков от стен и колонн (табл. 12.2).
Расстояния между станками и станков от стен и колонн (рис. 12.1) включают крайние положения движущихся частей, открывающихся дверок и постоянных ограждений. Нормы расстояний между станками с разными габаритными размерами выбирают по большему из станков. В случае обслуживания станков подвесными транспортными средствами расстояния от стен и колонн до станков принимают с учетом возможности их обслуживания подвесным транспортом.
Расчет потребности в рабочей силе
Расчет количества производственных рабочих производят по следующей методике.
Расчетную численность производственных (основных) рабочих по группам или специальностям Рпх, Рп2, ..., Рпп определяют по формулам:
Рпх =5-; Рп2 = ^; Рпп =^.
Fx’ 2 F2’ п F„
Общую расчетную численность всех производственных (основных) рабочих по цеху определяют по формуле
Рр = Рпх + Рп2 + ... + Рпп,
где Ть Т2, ..., Т„ — расчетная годовая трудоемкость по видам работ; Ех, Р2, ..., Fn — установленный годовой фонд времени работы данной группы или специальности рабочих.
Принятую численность всех производственных (основных) рабочих определяют по формуле
Рр = Рпх + Рп2 + ... + Рпп.
Численность производственных (основных) рабочих по группам или специальностям Рпх, Рп2Рп„ и общую численность
станочников по цеху Рр можно также определить укрупненным методом по количеству принятого основного оборудования цеха. В этом случае расчетную численность рабочих-станочников определяют по формулам:
р 5Л1Щ/г. Ри Sn242Fr. Ри Snnx\„Fr
Л^обс!^2-"обс2^л"обс»
где 5п\дЛ — принятое количество оборудования данной группы; Г 1,2, ,.’,п — коэффициент загрузки оборудования; Г^,.... „ — установленный годовой фонд времени работы рабочего; Ft — установленный годовой фонд времени работы станка; Н^хл,....» — норма обслуживания оборудования одним рабочим (коэффициент многостаночности).
Расчетную численность прочих групп рабочих определяют в процентном отношении от расчетной численности рабочих-станочников.
Численность слесарей принимают в пределах 8... 12%, разметчиков 3... 5 %, промывщиков деталей 1... 2 % от численности рабочих-станочников. Численность остальных категорий рабочих определяют в каждом конкретном случае в зависимости от объема работ.
Численность вспомогательных рабочих для укрупненных расчетов определяют по табл. 12.3.
Квалификацию основных и вспомогательных рабочих определяют в соответствии с «Единым тарифно-квалификационным справочником рабочих сквозных профессий». Для укрупненных расчетов квалификации основных и вспомогательных рабочих можно пользоваться примерными данными, приводимыми в табл. 12.4.
Таблица 12.3
Примерное соотношение численности вспомогательных рабочих к численности всех основных рабочих цеха
Тип производства
Процентное отношение к числу основных рабочих цеха
всех категорий вспомогательных рабочих без контролеров
контролеров (контрольных рабочих) ОТК и КПП
всех вспомогательных рабочих
Единичное и мелкосерийное
20,7...27,9
4,4... 5,6
25,1...33,5
Серийное
29,7...36,1
4,1...5,3
33,8 ...41,4
Крупносерийное и массовое*
37,1...53,3
3,7 ...6
40,8 ...59,3
* При значительной механизации и автоматизации процессов производства.
Таблица 12.4
Примерная средняя квалификация основных и вспомогательных рабочихмеханических цехов
Группы рабочих
Примерный средний разряд рабочих в зависимости от типа (серийности) производства
Единичное и мелкосерийное
Серийное
Крупносерийное и массовое
Станочники
2,8-3,5
2,5-3,0
2,3-2,8
Слесари
2,3-2,8
2,2-2,6
2-2,4
Разметчики
3-3,5
2,8-3,2
—
Промывщики деталей
1
1
1
Прочие основные рабочие
1,5-2
1,3-1,8
1-1,5
Итого по основным рабочим
2,6-3,5
2,2-3,0
2,1-2,7
Вспомогательные рабочие
2-2,4
2,4-2,8 '
2,8-3,2
Всего по цеху
2,5-3,2
2,3-2,9
2,4-3,0
Таблица 12.5
Примерная численность специалистов (ИТР) и служащих при цеховойструктуре управления производством
Численность рабочих в цехе (основных и вспомогательных)
Процентное отношение к численности рабочих цеха в зависимости от типа производства
Единичное и мелкосерийное
Серийное
Крупносерийное и массовое
ИТР
Служащих
Всего
ИТР
Служащих
Всего
ИТР
Служащих
Всего
До 100
8-12
4-6
12-18
8-11
3-5
11-16
7-10
3-4
10-14
100-200
7-11
3-5
10-16
7-10
2-4
9-14
6-9
2-3
8-12
Свыше 200
6-10
2-4
8-14
5-9
2-3
7-12
4-7
2-3
6-10
Примечания: 1. Большие значения численности ИТР и служащих соответствуют меньшей централизации основных функций управления производством в службах заводоуправления, большему разнообразию и сложности изготовляемых деталей, узлов и изделий, наличию других видов обработки, кроме механической, и меньшему пределу численности рабочих цеха.
При бесцеховой структуре управления производством численность ИТР и служащих должна быть определена в зависимости от конкретных условий производства.
В приведенную численность специалистов включены мастера производственных участков, исходя из обслуживания одним мастером 20—25 основных рабочих в единичном и мелкосерийном производствах, 25—30 основных рабочих в серийном производстве и 30—35 основных рабочих в крупносерийном и массовом производствах.
К категории служащих отнесены работники учета, включая кладовщиков, и другие работники конторского труда, не требующие технической квалификации.
Численность инженерно-технических работников и служащих нужно подсчитывать по штатной ведомости, а при укрупненных расчетах можно пользоваться данными табл. 12.5.
Размещение цехов и планировка оборудования
Механические цехи заводов приборостроения, как правило, размещают в блоке с другими основными и вспомогательными цехами завода (завод-корпус). В отдельных случаях, особенно при проектировании реконструкции завода, их можно размещать в отдельно стоящих зданиях.
Независимо от этих условий размещение механического цеха (или цехов) на генеральном плане должно соответствовать общему направлению технологического процесса производства изделий от склада материалов и полуфабрикатов до склада готовой продукции.
Механические цехи могут быть размещены в одноэтажных (преимущественно) и многоэтажных зданиях.
При размещении механических цехов в многоэтажных зданиях следует некоторые тяжелые станки (многошпйндельные автоматы и т. п.) располагать в первых этажах, а более легкие — в верхних этажах.
Размеры производственных помещений в плане и по высоте определяют в основном в зависимости от количества, габаритных размеров и планировки производственного оборудования, рабочих мест, вспомогательных и обслуживающих служб цеха, габаритных размеров обрабатываемых деталей и узлов, средств внутри- и межцехового транспорта, организации производства и т.д.
Станки механического цеха могут быть расположены следующими способами: по групповому признаку; в порядке последовательности технологических операций групп однородных деталей или одной детали. Первый способ применяют только для экспериментальных цехов, где заранее неизвестен характер обрабатываемых деталей.
При планировке оборудования необходимо руководствоваться следующими условиями: параллельное расположение станков технологических линий обработки разных деталей; получение одинаковой длины всех технологических линий обработки разных деталей; получение короткой технологической линии обработки (примерно 50...60 м); обеспечение прямоточности движения деталей и узлов в процессе обработки, без образования петель, встречных, перекрещивающихся и возвратных движений; удобство обслуживания одним рабочим нескольких станков (многостаночное обслуживание).
При расстановке оборудования в цехе следует руководствоваться регламентированными нормами расстояний (разрывов) между взаимным расположением станков, смежных строительных элементов зданий, транспортных средств, проходов, проездов и рабочих мест. Размеры расстояний (разрывов) и ширина проходов и проездов в цехе должны обеспечивать удобство выполнения работ на станках, безвредные и безопасные условия труда, соответствие интенсивности потоков людей и грузов размерам транспортных средств.
Для обеспечения нормального функционирования технологического оборудования в производственной системе необходимо вокруг него предусмотреть площадь для проходов и проездов к нему, для технического и организационного обслуживания (кроме площади магистрального проезда), для хранения полуфабрикатов, для размещения оператора, промышленного робота и других средств. Поэтому при укрупненном предварительном расчете площадей производственных участков пользуются понятием удельной площади, т. е. площади, занимаемой единицей технологического оборудования, в которую включают помимо площади, занимаемой непосредственно самим оборудованием, площадь, необходимую для обеспечения нормального его функционирования.
Таблица 12.6
Нормы удельной площади для основного металлорежущего оборудования
Участки по изготовлению технологических групп деталей
Габаритные размеры (длинахширина), мм (не более)
Удельная общая площадь, м2 (не более)
Базовые детали (станины, плиты, траверсы, поперечины и т.п.) Корпусные детали
Планки, рычаги, кронштейны, вилки и т.п. Крупные тела вращения (планшайбы, зубчатые колеса, шкивы, шпиндели и т.п.)
Тела вращения (шестерни, валы, винТы, скалки и т.п.)
Токарно-револьверные детали (штифты, гайки крепежные, втулки, кольца, ролики, шайбы, штуцеры и т.п.)
8000x3000 4000x2000
3000x1500 2000x1000 1000x500 700x500
Диаметр свыше 1000, длина свыше 3000
Диаметр свыше 320, длина свыше 700 Диаметр 200... 320, длина до 700
Диаметр до 200
Диаметр до 65, длина до 100
Диаметр до 25
200 150
100 70 40 30
120
80
45
35 25
20
Рис. 12.2. Поточные линии механической обработки деталей: а — проезд, мм; b — расстояние принимают в зависимости от конструкции конвейера; с — ширина конвейера (принимают в зависимости от наибольшего размера обрабатываемой детали)
Окончательное значение удельной площади устанавливают после выполнения планировочного решения производственного участка, когда будет расставлено все технологическое и вспомогательное оборудование на нем с учетом его обслуживания.
Удельная площадь зависит от вида производства и габаритных размеров принятого технологического оборудования, которые, в свою очередь, связаны с геометрическими размерами изготавливаемых изделий.
Нормы удельной общей площади, приходящейся на единицу основного оборудования по механообрабатывающим цехам, приведены в табл. 12.6.
При проектировании ГПС площадь, приходящуюся на единицу технологического оборудования, принимают с коэффициентом 2, если при расчетах не учитывают площадь, занимаемую таким вспомогательным оборудованием, как автоматизированный склад, приемно-передающие устройства и т.п.
На рис. 12.2 представлена примерная планировка поточной линии механической обработки.
Контрольные вопросы
От чего зависит трудоемкость обработки деталей в механических цехах?
Как классифицируются механические цехи по типам производства?
Какой состав оборудования используется в механических цехах?
Как организуется многостаночное обслуживание в механических цехах?
Как выбирается и рассчитывается основное оборудование механических цехов?
Какой состав вспомогательного и подъемно-транспортного оборудования необходим в механических цехах?
Как определяется потребность в рабочей силе в механических цехах? 150
Какова необходимая средняя квалификация основных и вспомогательных рабочих механических цехов?
Как осуществляется размещение механических цехов на заводе?
Как производится планировка оборудования в механических цехах?
Глава 13
СБОРОЧНЫЕ ЦЕХИ И КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕСТАНЦИИ
Состав и классификация сборочных цехов
Сборочные цехи. Организация процессов сборки (специализация сборочных цехов) зависит от объема годового выпуска завода, удельного веса трудоемкости сборочных работ в общей трудоемкости изготовления всех изделий, выпускаемых заводом, конструктивно-технологического сходства или различия основных выпускаемых заводом изделий и типа производства.
Для малых и средних заводов и заводов с небольшим удельным весом трудоемкости сборочных работ в общей трудоемкости изготовления изделий (до 40 %) характерным является создание одного сборочного цеха (отделения, участка). Для больших заводов и заводов с большим удельным весом трудоемкости сборочных работ в общей трудоемкости изготовления изделий (свыше 40 %) при конструктивно-технологических различиях основных изделий или значительного объема производства повторяющихся самостоятельных узлов и устройств, входящих в изделия, предусматривается несколько сборочных цехов или отделений, участков.
Например, на заводе электроизмерительных приборов имеются сборочный цех крупносерийной продукции (щитовые малогабаритные и миниатюрные электроизмерительные приборы) и сборочный цех мелкосерийной продукции (цифровые электроизмерительные приборы); на заводе счетно-аналитических машин существуют четыре сборочных цеха; на часовом заводе предусмотрены сборочный цех наручных и карманных часов с контрольно-испытательной станцией (крупносерийное производство) и сборочный цех технических часов с контрольно-испытательной станцией (серийное производство).
Сборочные цехи классифицируются по их назначению, роду и объему выпускаемых изделий, типу производства, размеру цеха.
Испытательные станции. Для осуществления контрольных (сдаточных) и типовых испытаний изделий испытательные станции или цехи размещаются, как правило, совместно с соответствующими
сборочными цехами. Для особо сложных контрольных и типовых испытаний (например, испытания с применением радиоактивных веществ, сложных холодильных установок и т. п.) испытательные станции размещают отдельно от сборочных цехов.
Испытательные станции подразделяются на станции контрольных (сдаточных) и типовых испытаний. Контрольным испытаниям, как правило, подвергаются все изготовляемые изделия и отдельные узлы, а типовым — изделия или узлы выборочно (нескольких единиц из партии).
В зависимости от принятой на заводе производственной структуры и системы управления предприятием (цеховой или бесцехо- вой), предусматривают различный состав подразделений сборки.
Определение трудоемкости сборочных работи испытаний
Трудоемкость сборочных работ и испытаний изделий определяют следующими методами:
разработка расчетных пооперационных технологических карт или укрупненных маршрутных ведомостей процессов сборки и испытаний с нормированием операций и составление сводной ведомости трудоемкости по каждому изделию программы;
укрупненный расчет проектной трудоемкости путем использования данных ранее выполненных проектов о трудоемкости аналогичных изделий с введением в них соответствующих поправочных коэффициентов;
расчет проектной трудоемкости использования заводских данных о трудоемкости с внесением в них соответствующих поправочных коэффициентов.
Первый метод применяют, как правило, только при проектировании сборочных цехов с точной программой для массового и крупносерийного производств, а также для сборочных цехов, в производственную программу которых входят новые, не освоенные в производстве изделия.
Для расчета трудоемкости при проектировании сборочных цехов с приведенной или условной программой применяют в основном второй и третий методы. При этом методика расчета поправочных коэффициентов, учитывающих различие сравниваемых изделий по массе, сложности конструкции, усовершенствованию технологического процесса и степени освоения производства изделий заводами, может быть рекомендована по аналогии с соответствующими коэффициентами при определении станкоемкости механической обработки.
Обычно при проектировании сборочных цехов в случае большой номенклатуры изделий трудоемкость последних определяют
смешанным методом, т.е. трудоемкость основных наиболее трудоемких изделий по первому методу, а остальных изделий — по второму или третьему методам.
Выбор и расчет количества оборудованияи рабочих мест
Высокие экономические показатели сборочных цехов обеспечиваются внедрением максимальной механизации и автоматизации производственных процессов и применением высокопроизводительного оборудования.
Все оборудование цеха в зависимости от его роли в производственном процессе делится на основное, вспомогательное и подъемно-транспортное. Кроме того, в спецификации оборудования по цеху включают производственный инвентарь (верстаки, поверочные и разметочные плиты и др.), контрольно-измерительные приборы, пневматический и электрифицированный инструмент.
Расчет необходимого количества основного оборудования и рабочих мест выполняют на основании трудоемкости сборочных работ по каждому изделию и соответственно на годовую программу.
Расчетное количество оборудования или рабочих мест на данной операции (или группе операций) может быть определено по формуле
«Son = (ТГод.пр)оп/(^^д) = ^/ Fa^LV^-i^i / mi^ ’
где (Тгодпр)оп — суммарная трудоемкость в чел.-ч на годовую программу на данной операции или группе операций; Т,- — трудоемкость в чел.-ч данных сборочных операций по каждому изделию, выполняемых на данном оборудовании или рабочем месте; Ng — годовой выпуск каждого из изделий в штуках, собираемых на данном оборудовании или рабочем месте; т — среднее количество рабочих, одновременно участвующих в сборочном процессе (или испытаниях) узлов (или изделий) на данной операции или группе операций (плотность работ); mg — количество рабочих, одновременно участвующих в сборочном процессе (или испытаниях) узлов (или изделий) на данной операции по каждому изделию (плотность работ); Рд — установленный годовой фонд времени работы данного оборудования или рабочего места, ч.
Величина
(ТГОд.пр)оп//и = ^L^gNi/mg^
определяет календарную продолжительность данной операции или группы операций (на годовую программу) на данном оборудовании или рабочем месте.
Величина Тк = Т,/т,- является календарным временем (ч) выполнения сборочных операций по каждому изделию на данном оборудовании или рабочем месте. Это время определяют непосредственно по разработанным технологическим процессам сборки и испытаний изделий или, при укрупненных расчетах, на основании ранее выполненных проектов или заводских данных.
Для случая сравнительно большой календарной продолжительности операции при малой ее трудоемкости (сушка в процессе сборки, обкатка, «тренировка» узлов и изделий и т. п.), т. е. при малой плотности работ, количество необходимого оборудования рассчитывают исходя из календарного времени продолжительности операции и количества одновременно установленных на данном оборудовании (для выполнения операции) узлов или изделий.
Полученное расчетное количество оборудования или рабочих мест для выполнения данной операции (или группы операций) округляют до целого числа, которое и является принятым количеством оборудования или рабочих мест для выполнения данной операции 5оп.пр.
Суммарное количество принятого оборудования и рабочих мест по всему цеху определяют по формуле
^пр = Е^оп.пр-
Коэффициент загрузки оборудования или рабочих мест определяют по формуле
Л = ^ОП/^ОП.Пр •
Средний коэффициент загрузки оборудования или рабочих мест для всего цеха определяют по формуле
Лер = ЕМЕ^п.пр*
Этот коэффициент желательно приближать к единице. Обычно его принимают равным 0,8...0,85 для мелкосерийного и серийного производств и 0,85... 0,9 для крупносерийного и массового производств.
Тип или вид оборудования по группам выбирают одним из следующих способов:
на основании разработанного технологического процесса сборки и испытания изделий;
на основании использования данных ранее разработанных проектов сборочных цехов на аналогичные изделия с примерно такой же серийностью производства;
путем использования заводских данных о применяемом сборочном и испытательном оборудовании с уточнением типа оборудования соответственно условиям производства, предусматриваемым в конкретном цехе.
Тип оборудования нужно выбирать по каталогам и прейскурантам на существующее отечественное и зарубежное оборудование, а в необходимых случаях — на основании перспективных разработок нового оборудования научно-исследовательскими и конструкторскими организациями. При использовании в проекте нового нетипового или специализированного оборудования к проекту следует приложить технические задания на его проектирование.
Мелкое настольное оборудование (настольные прессы, настольно-сверлильные станки и др.) в отдельных случаях можно выбирать в зависимости от требований технологического процесса.
В случае организации в цехе поточной (конвейерной) сборки изделий или отдельных узлов необходимо произвести расчет конвейеров.
В состав вспомогательного оборудования цеха входят генераторы частоты для высокочастотного электроинструмента, ультразвуковых установок, оборудование ремонтной базы (для особо крупного сборочного цеха), точильно-заточные станки, оборудование для очистки помещения (пылесосы и др.), клееварки, разные насосы и т. п.
Количество и тип вспомогательного оборудования устанавливают в зависимости от потребности.
В сборочных цехах для транспортирования деталей и узлов из складов к рабочим местам и между рабочими местами, готовых изделий — от рабочих мест к складам, а также для транспортирования других грузов применяют следующие виды транспортных средств:
подвесные цепные конвейеры (в основном легкого или облегченного типа) и облегченные толкающие конвейеры с адресной сигнализацией или адресной доставкой грузов на рабочие места, в ряде случаев снабженные специальными устройствами для их автоматической загрузки и разгрузки;
ленточные, пластинчатые и тележечные конвейеры различных конструкций, непрерывного действия и пульсирующие;
подвесные однобалочные краны различной грузоподъемности;
свободно стоящие поворотные краны с электрическими и пневматическими тельферами;
электрические и пневматические тельферы и подъемники;
электрические тележки и электропогрузчики различной конструкции и грузоподъемности;
прочие виды подъемно-транспортного оборудования (лифты для межэтажного транспортирования, элеваторы, рольганги, склизы и т.д.).
Выбор и расчет количества подъемно-транспортного оборудования осуществляют в зависимости от размеров производства, массы и габаритных размеров собираемых узлов и изделий, серийности производства, принятого технологического процесса сборки, конфигурации и размеров здания сборочного цеха и т. п.
Расчет состава работающих
К производственным рабочим сборочных цехов и испытательных станций в зависимости от рода выпускаемой продукции относятся слесари-сборщики или сборщики по сборке и монтажу узлов; намотчики; электромонтажники; сборщики по общей сборке изделий; рабочие на производственных испытаниях, тарировщи- ки, регулировщики, юстировщики, наладчики; упаковщики и др.
Численность производственных рабочих по группам или специальностям и общую численность их по цеху определяют на основании принятой трудоемкости на годовую программу по соответствующим видам сборочных работ и установленного годового фонда времени работы для каждого рабочего.
Расчетную численность производственных рабочих в сборочных цехах на стационарной сборке определяют по формуле
= ^^np.pi
где Рпр.р — расчетная численность производственных рабочих соответствующей группы или специальности, равная
-^пр.р = Тгод.пр /Ff ,
где Тгод пр — расчетная трудоемкость на годовую программу по видам работ; Л — установленный годовой фонд времени работы рабочего для данной группы или специальности рабочих, ч.
При получении дробных чисел расчетной численности производственных рабочих Рпр.р цифровые значения необходимо округлить в большую сторону до целого числа, называемого принятым числом производственных рабочих.
При этом
^пр.р = 2j-^l.np.p-
К вспомогательным рабочим сборочных цехов и испытательных станций относятся рабочие по ремонту и обслуживанию оборудования: слесари и станочники по ремонту оборудования, смазчики оборудования, электромонтеры; наладчики автоматического оборудования и автоматических линий; контролеры по приемке готовых узлов и изделий; комплектовщики, подносчики и раздатчики инструмента; рабочие на погрузке, разгрузке и транспортировке материалов, полуфабрикатов, деталей, узлов и готовых изделий.
Численность вспомогательных рабочих цеха принимают в процентном отношении от численности производственных рабочих в зависимости от размера цеха, типа и принятой организации производства с учетом уровня механизации и автоматизации производственных процессов в сборочном цехе.
Численность инженерно-технических работников и служащих в сборочных цехах подсчитывают по штатной ведомости, состав- 156
ляемой в зависимости от численности рабочих цеха, типа производства, степени сложности и разнообразия собираемых изделий, структуры управления цехом и т. п.
Численность младшего обслуживающего персонала (МОП) обычно составляет 1 ...3 % численности рабочих цеха в зависимости от размеров цеха. При размещении сборочного цеха в блоке с другими цехами численность МОП определяют для всего блока в целом.
Размещение цехов и планировка оборудования
Сборочные цехи и испытательные станции заводов, как правило, размещают в блоке с другими основными и вспомогательными цехами. В исключительных случаях испытательные станции (для испытаний с огнеопасными и взрывоопасными средами, с радиоактивными веществами, для специальных механических и магнитных испытаний и др.) размещают в отдельно стоящих зданиях.
Сборочные цехи отдельных видов производств, например, часового производства, размещаются преимущественно в отдельных зданиях в связи с повышенными требованиями к чистоте производственных помещений, кондиционированию воздуха в них, санитарным условиям для работающих в цехе (создание специальных служебно-бытовых помещений с комнатами отдыха и т.п.).
Сборочные цехи и испытательные станции могут быть размещены в одноэтажных и многоэтажных зданиях. Тип здания для размещения сборочных цехов и испытательных станций выбирают в зависимости от рода и объема выпускаемых изделий, степени механизации производственного процесса и условий застройки территории промышленной площадки завода.
Размеры производственных помещений в плане и по высоте определяются в основном количеством, габаритными размерами и планировкой производственного оборудования, рабочих мест и вспомогательных служб цеха, габаритными размерами собираемых узлов и изделий, средствами внутри- и межцехового транспорта, организацией производства и др. Взаимное расположение отделений и участков цеха устанавливают в зависимости от принятого технологического процесса сборки, общей компоновки цеха и всех цехов завода на генеральном плане. При выполнении планировки цеха необходимо обеспечивать максимальное сокращение протяженности грузопотоков, максимальную прямоточность движения деталей и узлов в процессе сборки и испытаний.
К производственной площади сборочного цеха относятся площади, занятые производственным оборудованием, рабочими местами, испытательными стендами, установками, верстаками; рабочими зонами, обслуживающими производственное оборудование; производственными проходами и проездами (кроме межце-
ховых и главных проездов); транспортными устройствами; складскими площадками у рабочих мест и оборудования; испытательными установками и стендами.
К вспомогательной площади сборочного цеха относятся площади, занятые промежуточными складами деталей и узлов; открытыми складскими площадками для хранения крупных деталей и узлов; кладовыми покупных комплектующих деталей, узлов и изделий; инструментально-раздаточной кладовой; кладовой контрольно-измерительных приборов; кладовой вспомогательных материалов; ремонтной базой; участками и лабораториями ОТК; тамбурами, въездами в цех, непроизводственными проходами, главными корпусными проездами в пределах границ цеха, лестничными клетками, шахтами подъемников, отопительными и вентиляционными устройствами и т. п.
Площади конторско-бытовых помещений определяют при разработке строительной части проекта. Для укрупненных расчетов при проектировании технологической части проекта общая площадь, потребная для конторско-бытовых помещений, определяется исходя из 1,5 м2 на одного работающего в цехе.
Контрольные вопросы
Какова удельная трудоемкость сборочных работ в общей трудоемкости изготовления изделий?
От чего зависит состав сборочных цехов завода?
Каково назначение испытательных станций или испытательных цехов?
В чем состоит назначение контрольных и типовых испытаний изделий?
Какие существуют методы расчета трудоемкости сборочных работ и испытаний изделий?
Как осуществляется выбор и расчет оборудования сборочных цехов?
Как производится расчет рабочих мест в сборочных цехах?
Как определяется и рассчитывается состав работающих в сборочных цехах?
Как осуществляется размещение сборочных цехов на заводе?
Как производится планировка оборудования в сборочных цехах?
Глава 14
ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯНА ПРЕДПРИЯТИЯХ
Задача отдела технического контроля
Отдел технического контроля (ОТК) является структурным подразделением предприятия, главная обязанность которого воспрепятствовать выпуску предприятием продукции, не соответству- 158
ющей технической документации. ОТК контролирует качество изделий в соответствии со стандартами, техническими условиями, эталонами, конструкторской документацией, а также проверяет комплектность выпускаемой продукции. ОТК является самостоятельным отделом предприятия и возглавляется главным контролером или главным контролером качества. Начальник ОТК подчинен непосредственно директору предприятия. Все виды изготовленной предприятием продукции могут быть допущены к заводским или государственным испытаниям или переданы заказчику только после приема их ОТК и оформления в установленном порядке паспорта или формуляра, удостоверяющего качество изделия, а также с клеймом ОТК, если это предусмотрено соответствующей документацией. Порядок предъявления продукции ОТК определяется полной ответственностью исполнителей за качество изготовляемых ими деталей, узлов и изделий в условиях строжайшего соблюдения конструкторской и технологической документации.
Продукция, изготовленная с отступлением от чертежей, стандартов и ТУ, определяющих качество изделий, или при нарушении технологического процесса, является дефектной, или браком.
Осуществляемый ОТК контроль за качеством и комплектностью готовой продукции не освобождает начальников цехов, отделов и другой административный персонал предприятия от ответственности за выпуск недоброкачественной или некомплектной продукции, а начальников лабораторий, осуществляющих контрольные функции, от ответственности за достоверность их заключений и анализов относительно качества материалов и продукции.
Основными задачами ОТКявляются-.
контроль за соответствием качества и комплектностью выпускаемой продукции требованиям действующей технической документации;
участие в разработке программ испытаний, максимально приближенных к условиям эксплуатации и гарантирующих надежную проверку работоспособности изделий;
контроль за качеством продукции в процессе производства в соответствии с нормативно-технической и технологической документацией и производственными инструкциями;
клеймение принятой и маркировка забракованной продукции;
оформление принятой продукции и контроль за изъятием из производства забракованной продукции;
окончательная техническая приемка и испытание готовой продукции, проверка правильности заполнения и оформления паспортов и формуляров, удостоверяющих годность изделий, и подписание этих документов;
проведение совместно с цехами, отделами и лабораториями анализа конструктивных, производственных и эксплуатационных
дефектов, обнаруженных при изготовлении, сборке, эксплуатации узлов и агрегатов, контроль за устранением этих дефектов;
техническая приемка (контроль за качеством) поступающих на предприятие и предназначенных для основного производства материалов, полуфабрикатов и комплектующих готовых изделий с предприятий-поставщиков; оформление документов на качественные и составление актов на недоброкачественные материалы (входной контроль);
контроль за комплектностью и упаковкой изделий, отправляемых с предприятия;
инспекторский контроль за состоянием (в основных цехах) инструментов, приспособлений и всех видов производственной оснастки, а также приборов;
контроль за соблюдением на предприятии единства мер и за состоянием измерительных средств, а также инспекционный контроль за правильностью поверки всех средств измерения в основном производстве;
технический учет брака, установление его причин и виновников, разработка совместно с цехами и отделами предприятия мероприятий по ликвидации брака, контроль за выполнением этих мероприятий.
Задачи, возложенные на ОТК, распределяются между его отделами следующим образом:
бюро технического контроля (БТК) или бюро внешней приемки осуществляет техническую приемку поступающих на предприятие материалов, полуфабрикатов и готовых изделий, составляет рекламационные акты, проводит инспекторский контроль за соблюдением правил хранения и выдачи поступающей на предприятие продукции;
бюро цехового контроля (БЦК) контролирует в производственных цехах качество и комплектность продукции, оформляет приемку, а также контролирует выполнение операций по ликвидации брака и дефектов продукции, проверяет в порядке инспектирования состояние оснастки и инструмента, находящегося в эксплуатации;
заместитель главного контролера рассматривает и подготавливает предложения по рекламациям, исследует и обобщает причины брака, проводит мероприятия по улучшению технического контроля, ведет клеймовое хозяйство;
инспекторская группа осуществляет инспекционную проверку качества продукции в цехах, где нет постоянного контролера ОТК.
Большое значение контролю качества выпускаемой продукции придают зарубежные фирмы. Как правило, у них отдел контроля качества подчинен администратору, ведующему производством. В некоторых компаниях функции технического контроля разделе-
ны: ОТК подчиняется вице-президенту, ведующему производством, а группа управлением качеством — главному конструктору. Всюду применяется основной принцип, заключающейся в том, что в области выполнения своих специфических задач ОТК подчинены функционально вышестоящим органам, которые осуществляют общее управление качеством. Следует подчеркнуть, что ОТК зарубежных фирм большое внимание уделяют контролю технической подготовки производства, следя за тем, чтобы разрабатываемая технологическая документация соответствовала задачам по обеспечению качества.
В системе обеспечения качества изделий, выпускаемых предприятием, важную задачу выполняет служба главного метролога, основной функцией которого является метрологическое обеспечение измерений, проводимых на предприятии.
Метрологическое обеспечение — это установление и применение научных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.
Основной задачей службы главного метролога на предприятии является обеспечение единства и достоверности измерений. Отдел главного метролога должен быть тесно связан с ОТК, участвовать в разработке технологии контроля качества агрегатов, в выявлении причин брака и его анализе; внедрять новые измерительные средства, принимать участие в создании средств измерений специального назначения, проводить сложные арбитражные йзмерения.
Работники ОТК обязаны представлять метрологам для проверки все средства контроля как находящиеся в эксплуатации, так и в запасе.
Классификация видов технического контроля
Практика технического контроля создала большое разнообразие видов контроля, которое может быть классифицировано в зависимости от объекта, контролируемых свойств объекта, технологии и отношения к производственному процессу, метода, характера средств контроля.
Виды технического контроля в зависимости от объекта определяют следующих исполнителей: рабочего, наладчика, бригадира, мастера, контролера ОТК, мастера ОТК, работников лабораторий, ИТР служб предприятий.
В зависимости от объекта предусмотрены следующие виды технического контроля:
основных материалов;
комплектующих изделий кооперированных поставок;
обрабатывающего инструмента и технологической оснастки;
161161измерительных инструментов и приборов;
161
161
6 Шишмарев
испытательных стендов;
технологического оборудования;
деталей и полуфабрикатов на разных стадиях готовности;
готовых узлов и испытания изделий;
сборки узловой, общий и монтажа;
комплектации узлов и изделий;
технической и сопроводительной документации;
упаковки и консервации;
отгрузки готовых изделий;
квалификации исполнителей и состояния технологической документации;
осуществления мероприятий по обеспечению качества продукции;
качества выполняемых услуг;
хранения материалов, комплектующих изделий;
эксплуатации изделия;
прохождения рекламаций.
В зависимости от контролируемых свойств объекта могут приниматься нижеприведенные виды контроля, которые всегда начинаются с проверки соответствия размеров или визуального осмотра готового изделия при сравнении его с эталоном; одновременно проверяется наличие клейм и сопроводительной документации. Специальный контроль подразумевает проверку специальных характеристик изделия, например таких, как герметичность. Контроль физических свойств включает в себя проверку твердости, теплопроводности и др. Контроль механических свойств состоит в проведении испытаний образцов материалов на сжатие, ударную вязкость и др. При химическом анализе осуществляется проверка химического состава вещества. Металлографическое исследование представляет собой исследование структуры металла контролируемого изделия. Испытание надежности ресурса позволяет определить соответствие реального ресурса требованиям ТУ.
Виды технического контроля в зависимости от контролируемых свойств объекта:
контроль размеров;
визуальный;
специальный;
физических свойств;
механических свойств;
химический контроль;
металлографические исследования;
испытание на надежность.
Виды контроля в зависимости от технологии и отношения к производственному процессу следующие:
входной контроль;
контроль технологического процесса;
операционный;
летучий;
приемочный;
инспекционный;
контроль у потребителя.
Входному контролю подлежат сырье, материалы, комплектующие детали и изделия. Контроль технологического процесса включает в себя проверку соответствия характеристик, режимов и других показателей установленным требованиям. Операционным контролем является контроль после каждой операции. Летучим контролем считается контроль продукции или технологического процесса, срок проведения которого не регламентирован. По результатам приемочного контроля готовой продукции принимается решение о ее годности.
Инспекционный контроль представляет собой выборочный контроль продукции или технологического процесса, который осуществляется после операционного или приемочного контроля. Контроль у потребителя производится с целью определения эксплуатационных свойств выпущенной продукции.
В зависимости от применяемого метода технический контроль подразделяется на:
сплошной, при котором проверяется вся партия;
выборочный, когда решение о качестве всей партии принимается по результатам выборки;
статистические методы управления качеством — метод регулирования технологического процесса по выборке.
Технический контроль в зависимости от характера средств контроля может быть:
ручной, при котором проверка всех требуемых параметров осуществляется контролером ОТК при помощи универсальных измерительных средств;
механизированный, который связан с применением специальных приборов;
автоматизированный, осуществляющийся без вмешательства человека.
Выбор средств контроля
В настоящее время нет обоснованного определения критериев выбора средств контроля, которые решали бы все поставленные задачи. На основании опыта производства установлена зависимость выбора измерительных средств по погрешности от допуска. Пределы допускаемой погрешности измерения должны составлять для б —9-го квалитетов 33% от предельного отклонения, а для остальных квалитетов 25 % от предельного отклонения.
При выборе критериев измерительных средств обычно учитывают:
характер контролируемых параметров и количество контролируемых координат;
габаритные размеры деталей;
допуск и допустимую погрешность;
конфигурацию детали;
деформируемость детали;
условия окружающей среды;
возможность автоматизации и величину серии;
условия выдачи результатов измерения;
дополнительные условия;
стоимость средств контроля;
квалификацию контролера.
Порядок разработки контрольных операцийв технологическом процессе
Операции технического контроля являются неотъемлемой частью технологического процесса изготовления и сборки деталей, сборочных единиц и изделий. Разработка контрольных операций является также частью общего комплекса работ по технологической подготовке производства изделий и его метрологическому обеспечению.
Технологическая документация на контрольные операции разрабатывается технологами соответствующих служб главных специалистов предприятия (ОПТ, ОГМ и др.) и технологическими бюро производственных цехов.
Техническому контролю подлежат:
технологические операции изготовления и сборки деталей и сборочных единиц, а также технологические операции, по которым ранее имелись отступления;
технологические операции перед передачей изделия на термообработку или в другой цех для продолжения обработки;
после выполнения промежуточных операций, в процессе которых поверхности детали выполняются с размерами по 11-му квалитету СТ СЭВ и точнее;
форма и взаимное расположение поверхностей.
Документация на контрольные операции разрабатывается одновременно с разработкой технологических документов изготовления изделий, при этом допускается оформлять карты контроля отдельным комплектом.
Операции технического контроля должны оформляться подробной записью в маршрутной карте или на операционной карте контроля, в отдельных случаях по согласованию с главным конт- 164
ролером могут применяться ведомости операций технического контроля, прилагаемые к маршрутной карте.
Операции контроля должны содержать:
объем и последовательность контрольных операций в их сочетании с операциями обработки;
технические требования на контрольные операции деталей и сборочных единиц;
технологическую базу контроля, характер установки и крепления деталей;
средства контроля, методы измерений и исполнителей операций контроля;
норму времени на операцию контроля.
При составлении операций контроля должна быть выдержана следующая последовательность переходов контроля:
линейных размеров;
отдельных отклонений размеров отверстий;
угловых размеров;
параметров резьбы;
правильности геометрической формы и расположения поверхностей;
шероховатости поверхности;
качества покрытия.
Активный контроль размеровна металлорежущих станках
Процесс резания, продольная и поперечная подача, пуск и остановка современных металлорежущих станков частично или полностью автоматизированы. При этом требуемые геометрические параметры обрабатываемых деталей обеспечиваются с помощью упоров или систем путевого контроля. Но таким способом обеспечивается обработка деталей со сравнительно грубыми допусками, так как при этом не учитываются износ инструмента, деформации станка, температурные погрешности.
При малых допусках необходимо контролировать требуемые геометрические параметры непосредственно в процессе обработки, вмешиваться в управление станком или подлаживать его. Наиболее часто реализуется вариант управления путем прекращения процесса обработки, как только фактический размер обрабатываемой детали достигнет величины заданного размера. При этом станок выключается либо вручную, либо автоматически.
Автоматические приборы активного контроля снабжаются подводящими устройствами, устанавливаемыми на столе станка и обеспечивающими подвод прибора к детали в начале ее обработки и отвод прибора от детали по окончании обработки. Недостатком
приборов, измеряющих детали в процессе обработки, является то, что на их точность влияют многие помехи, и в первую очередь, колебания температуры обрабатываемой детали.
Несмотря на большие преимущества приборов, контролирующих размеры деталей в процессе обработки, есть еще много случаев, когда их не удается применить или их применение нецелесообразно (например, при обточке, когда работе прибора мешает стружка), в этом случае находят выход в применении приборов, измеряющих размеры деталей после их обработки. Такие приборы применяются в следующих случаях:
для автоматической подналадки станка на основе измерения размеров обработанных деталей;
для повторного контроля обрабатываемых деталей и автоматической поднастройки прибора активного контроля, подвергающегося во время обработки деталей влиянию многих помех;
для автоматической сортировки деталей на ряд размерных групп.
Приборы первого типа могут быть применены на бесцентровошлифовальных станках. Детали, покидающие станок, попадают на измерительную позицию, датчик которой связан с механизмом подналадки. По мере износа шлифовального и ведущих кругов размеры деталей, сходящих со станка, постепенно увеличиваются. Как только они достигнут верхней контрольной границы, датчик подает команду механизму подналадки, который перемещает один из кругов на расстояние, равное суммарному износу обоих кругов. При плоском и бесцентровом шлифовании и при некоторых других способах обработки резанием измерение каждой детали непосредственно в процессе обработки вызывает затруднения, а зачастую этого сделать даже невозможно.
Приборы второго типа применяются только при очень малых допусках, если иначе не удается устранить влияние помех, возникающих в процессе обработки. Второй измерительный прибор располагается вне зоны обработки, он повторно измеряет обработанные детали (обычно после выравнивания температуры), благодаря чему контролируется работа прибора, измеряющего детали в процессе обработки.
Приборы третьего типа применяются в случае, если контроль в процессе обработки отсутствует и необходимо стабилизировать процесс обработки или, если необходимо сортировать обработанные детали на несколько групп.
Все три разновидности приборов, применяемых для измерения деталей после их обработки, почти не подвергаются влиянию помех, работают с малыми погрешностями и могут применяться практически для контроля деталей любой формы.
Приборы активного контроля для круглошлифовальных станков. Для круглого шлифования валов, устанавливаемых на станках в 166
центрах и патроне, разработано и применяется много различных приборов активного контроля, начиная с простейших (показывающих) приборов для относительных измерений и заканчивая современными системами для абсолютных измерений, которые устанавливаются на станках с программным управлением.
С точки зрения построения датчика размера, устанавливаемого на станке, существуют следующие три разновидности приборов активного контроля:
с одноконтактным датчиком размера, измеряющим радиус детали и включающим в измерительную размерную цепь элементы датчика, его подвески, станка и зажимного приспособления;
с двухконтактным датчиком, измеряющим диаметр детали и неподвижно закрепленным в процессе измерения на столе станка;
с трехконтактным датчиком, измеряющим диаметр детали и одновременно базирующимся на детали, что обуславливает подвижную установку датчика в процессе контроля.
Характерным представителем контактных приборов первой группы является прибор модели БВ-220 (рис. 14.1).Он имеет встроенный электроконтактный датчик с двумя регулируемыми контактами для управления рабочим циклом: черновая обработка —
Рис. 14.1. Электроконтактный прибор активного контроля:
/ — измерительный стержень; 2 — индикатор; 3 — контактный рычаг; Lx и L^ — индикаторные лампочки
Рис. 14.2. Пневматический бесконтактный датчик:Рис. 14.2. Пневматический бесконтактный датчик:A—AA—A
Рис. 14.2. Пневматический бесконтактный датчик:
Рис. 14.2. Пневматический бесконтактный датчик:
A—A
A—A
1 — измерительное сопло; 2 — корпус; 3 — основание; 4 — плоская пружина; 5 — регулируемый упор; 6 — датчик; 7 — зазор между соплом и деталью
чистовая обработка — выхаживание. При этом выхаживание ограничивается с помощью реле времени. При срабатывании контактов загораются лампочки Lx и £2- Перемещение измерительного стержня сообщается индикатору 3 и вызывает поворот контактного рычага 3, шарнир которого выполнен на крестообразных плоских пружинах. При смене детали измерительный стержень 7 поднимается вручную. Прибор крепится на бабке изделия. Рассеивание размеров обработанных деталей составляет 10... 15 мкм.
Из всех бесконтактных способов измерения размеров деталей практическое применение нашли только пневматические датчики. Принцип простого пневматического прибора для бесконтактного активного контроля показан на рис. 14.2. Измерительное сопло 1 прибора установлено в корпусе 2, который может поворачиваться на плоской пружине 4, прикрепленной к регулируемому по высоте основанию 3. При шлифовании с большим припуском корпус 2 соприкасается с деталью и отклоняется вниз. По мере уменьшения диаметра детали корпус 2 возвращается в исходное положение и опирается на регулируемый упор 5.
Воздух, поступающий в сопло 7, выходит через зазор 7 в атмосферу. Для предохранения от повреждений измерительное сопло 7 утоплено в корпус 2 примерно на 50 мкм. Благодаря этому износ корпуса 2 в месте, где он контактирует с деталью, не вызывает погрешностей измерения.
Двухконтактные приборы активного контроля, измеряющие диаметр обрабатываемой поверхности по своей конструкции разделяются на приборы с одним и двумя измерительными рычагами.
Прибор с одним измерительным рычагом (рис. 14.3) имеет верхний измерительный наконечник 2, прикрепленный к корпусу 7, 168
Рис. 14.3. Двухконтактный прибор с одним измерительным рычагом:
1 — корпус; 2 — измерительный наконечник; 3 — рычаг; 4 — подводящее гидравлическое приспособление; 5 — упор; 6 — пружина; 7 — шарнир; 8 — датчик
который подвешен на шарнире 7 к гидравлическому подводящему приспособлению 4. Наконечник 2 опирается на обрабатываемую деталь по действием веса корпуса 1. Нижний измерительный наконечник закрепляется на рычаге 3, который установлен в корпусе 1 на шарнире. Изменение диаметра d в процессе шлифования воспринимается с помощью датчика 8. Описанный прибор применяется для измерения валов диаметром 10... 160 мм. Настройка на заданный размер осуществляется перемещением наконечника 2 относительно корпуса 1 и перемещением последнего относительно вертикальной планки, прикрепленной к штоку гидроцилиндра. Эти приборы крепятся на столе шлифовального станка с помощью подводящего гидравлического приспособления 4, которое позволяет автоматически устанавливать прибор в рабочее положение и отводить его от обработанной детали. Чтобы при установке прибора на деталь не было поломок наконечника 2, корпус 7, снабженный упором 5 и пружиной 6, удерживается в строго ориентированном положении относительно детали.
Прибор с двумя подвижными измерительными рычагами (рис. 14.4) имеет корпус 7, жестко связанный с гидравлическим подводящим устройством 4. Нижний и верхний измерительные рычаги 2 и 3 обычно подвешиваются к корпусу на плоских пружинах, не подверженных трению и износу. Изменение диаметра детали в процессе ее шлифования регистрируется с помощью датчика 5 как разность отклонений обоих измерительных рычагов 2 и 3. Пневматический или электрический датчик 5 связан с измери-
Рис. 14.4. Прибор с двумя подвижными измерительными рычагами: 1 — корпус; 2, 3 — измерительные рычаги; 4 — гидравлическое подводящее устройство; 5 — датчик
тельно-управляющим блоком, который подает необходимые сигналы станку.
Приборы с измерительными рычагами обычно выполняются как специальные.
Приборы активного контроля для токарных станков. В отличие от шлифовальных станков, на которых припуск на шлифование снимается постепенно в течение большого числа проходов, припуск на обработку при точении снимается, как правило, за один проход. Эта особенность технологического процесса токарной обработки накладывает на применяемые на токарных станках приборы активного контроля особый отпечаток. В частности, здесь отпадает необходимость (вследствие однопроходной обработки) в измерении в процессе работы. Оно теряет свой смысл для токарных станков, тем более, что у них нет исполнительного органа для подналадки инструмента во время обработки.
Поскольку процесс измерения выполняется в промежутке между перемещением суппорта на следующий проход, то наиболее рациональным способом контроля является бесконтактный. Типовая схема такого прибора изображена на рис. 14.5. Оптическая часть прибора выполнена по схеме двойного микроскопа для контроля шероховатости, но в нем вместо объектива установлен фотодиод. Осветительное устройство 1 проектирует световое пятно на обрабатываемую деталь, от которой оно отражается на приемнике света 2. В приемнике света находится фотодиод 3, выходной сигнал которого усиливается усилителем 4 и затем подводится к дискриминатору 5. Дискриминатор дает каждый раз в момент прохождения экстремального значения (dU2/dt = 0) короткий импульс.
б
Рис. 14.5. Бесконтактный прибор активного контроля на токарных станках:
7 — осветительное устройство; 2 — приемник света; 3 — фотодиод; 4 — усили-тель; 5 — дискриминатор; 6 — эксцентрик; 7 — индуктивный датчик; 8 — усили-тель; 9 — дифференциатор; 10 — управляемый вентиль; 11 — измерительныйприбор; а и б — варианты выходных напряжений
Если поверхность детали находится в плоскости фокусирования, то максимум света попадает в фотоприемник. При расфокусировке вверх или вниз, соответствующему большему или меньшему размеру, уменьшается величина светового потока, попадающего на фотодиод.
Для измерения диаметра Do все оптическое устройство приводится в периодическое движение относительно заданного положения (соответствующего диаметру D^ с помощью эксцентрика б, приводимого во вращение электродвигателем. Перемещение оптической части устройства преобразуется индуктивным датчиком 7 и усилителем 8 в пропорциональное напряжение. Выходное напряжение U^ на усилителе фотодиода также модулируется; напряжение достигает своего максимума при прохождении плоскости
фокусирования через поверхность детали. Если поверхность детали и среднее положение перемещающейся вверх и вниз оптической части совпадают, то выходное напряжение (72 фотопреобразователя 3 является переменным с удвоенной частотой по сравнению с частотой напряжения с выхода индуктивного датчика (вариант а). При разности х между поверхностью детали и средним положением прибора выходное напряжение искажается (вариант б). Выходное напряжение, пропорциональное разности х, получается благодаря тому, что пропорциональное отклонению оптической системы напряжение Ux в момент прохождения экстремального значения [/2 при dUx/dt > 0 передается с помощью управляемого вентиля 10 на запоминающее звено. На операционном усилителе ОУ запоминающего элемента устанавливается напряжение, пропорциональное отклонению размера детали от заданной (образцовой) величины, которое может быть измерено прибором 1L Погрешность прибора активного контроля составляет 2,5 мкм.
Контрольные вопросы
Каковы основные задачи отдела технического контроля на предприятии?
Как распределяются функции между подразделениями ОТК?
Что такое метрологическое обеспечение и каковы задачи службы главного метролога предприятия?
Как классифицируются виды технического контроля в зависимости от объекта контроля?
Какие существуют виды контроля в зависимости от контролируемых свойств объекта и от технологии?
В каких случаях применяется сплошной, а в каких — выборочный контроль?
Какие имеются критерии для выбора средств контроля?
Каков порядок разработки контрольных операций в технологическом процессе?
Что такое активный контроль и в чем его преимущество?
Как осуществляется активный контроль на круглошлифовальных станках?
Как производится активный контроль на токарных станках?
Раздел VОРГАНИЗАЦИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГОПРОИЗВОДСТВА
Глава 15
ОРГАНИЗАЦИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Задачи и структура инструментального хозяйства
К инструментальному хозяйству машиностроительного завода относятся:
инструментальные цехи; 2) центральный инструментальный склад (ЦИС); 3) база восстановления инструмента; 4) цеховые инструментально-раздаточные кладовые (ИРК); 5) заточные отделения в цехах; 6) ремонтные отделения (базы, участки) в цехах.
Состав инструментального хозяйства зависит от вида и размера цехов и завода, а также от типа производства. На крупных заводах может быть несколько инструментальных цехов различных классов в зависимости от удельного веса литейных, кузнечных и механических цехов. База по восстановлению инструмента на средних и небольших заводах может входить в состав инструментального цеха. Заточные и ремонтные отделения создаются только в крупных цехах. В остальных случаях они организуются в инструментальном цехе для обслуживания всех цехов завода.
На каждом машиностроительном заводе используется множество различных инструментов, число наименований которых на крупных заводах доходит до нескольких десятков тысяч. Затраты, связанные с износом, ремонтом и заточкой инструмента, колеблются в пределах 5... 10% (иногда и более) себестоимости выпускаемой заводом продукции и достигают 25... 30 % стоимости оборудования. Запас инструмента в денежном выражении составляет на некоторых заводах до 40 % общей суммы оборотных средств.
Рациональная организация инструментального хозяйства способствует повышению производительности труда рабочих, улучшению качества продукции и снижению ее себестоимости.
Основными задачами организации инструментального хозяйства являются: бесперебойное обеспечение высококачественным инструментом всех цехов и рабочих мест; правильная эксплуатация
инструмента и сокращение его расхода; уменьшение затрат на изготовление, приобретение, хранение, ремонт и восстановление инструмента; поддержание минимально необходимых запасов инструмента.
Для решения этих задач необходима классификация инструмента, правильное планирование его изготовления и приобретения, надлежащая организация его хранения и ремонта.
Классификация инструмента
Под классификацией понимается распределение всего применяемого на заводе инструмента на определенные группы по наиболее характерным признакам. Возможны следующие принципы распределения инструмента:
по виду обработки или по виду выполняемых технологических операций — на литейный, кузнечный, станочный (механическая обработка) сборочный и т.п.;
по виду оборудования, на котором инструмент применяется, например, на токарный, сверлильный, фрезерный и т.д.;
по конструкции — на группы, устанавливаемые в зависимости от классификации по другим признакам (например, подразделение фрез на цилиндрические, дисковые, со спиральным или прямым зубом и т.д.).
Инструмент классифицируется по десятичной системе, по которой весь инструмент разбивается на 10 видов и т.д.; обычно применяют от пяти до семи ступеней классификации.
Система условных обозначений должна давать достаточно полную техническую характеристику инструмента, отличаться максимальной простотой и легкостью запоминания индексов, исключать возможность их смешения и допускать применение механизированного учета. Могут применяться три системы условных обозначений: цифровая, буквенная и смешанная.
При цифровой системе каждому инструменту присваивается индекс, состоящий из ряда цифр. Она применима для любой системы классификации. При серийно-порядковой системе классификации индексом будет являться порядковый номер инструмента, при десятичной системе каждому классу, подклассу, группе и т.д. присваивается номер от нуля до девяти.
Буквенная система индексации отличается от цифровой тем, что вместо цифр для индексов используются буквы.
При смешанной системе индексации индекс инструмента складывается из цифр и букв.
К числу недостатков буквенной и смешанной систем индексации относится трудность использования их при механизированном учете.
Инструмент и приспособления классифицируются по четырем ступеням: 1 — группа; 2 — подгруппа; 3 — вид; 4 — разновидность.
Условное обозначение инструмента или приспособления состоит из двух частей. Первая часть представляет собой условное обозначение эксплуатационно-конструктивной характеристики инструмента или приспособления и состоит из четырех цифровых знаков, обозначающих последовательно группу, подгруппу, вид и разновидность. Вторая часть обозначает типоразмер инструмента или приспособления и состоит из четырех цифровых знаков, определяемых для стандартного и нормального инструмента или приспособления порядковым регистрационным номером типоразмера инструмента или приспособления (размерная характеристика).
Например, фреза дисковая трехсторонняя нерегулируемая цельная диаметром D = 60 мм и шириной В = 14 мм будет иметь следующее обозначение: 2240—0002.
Обозначать материал, из которого изготовлены инструменты или приспособления, можно с припиской в конце условного обозначения (после условного обозначения размера) марки материала в соответствии с общепринятыми обозначениями или условного обозначения укрупненных групп материалов. Например, обозначение указанной фрезы из быстрорежущей стали марки Р18: 2240-0002-Р18.
Для различения нормализованных инструментов и приспособлений от специальных инструментов и приспособлений 9999 номеров, отведенных для условного обозначения размера, делятся на две части, первая из которых — от 0001 до 3999 — отводится для нормализованной (заводской) оснастки, а вторая — для специальной оснастки.
Полное условное обозначение, присвоенное комплексному инструменту (метчики двух- или трехкомплектные и т.п.), сохраняется также и для каждого отдельного инструмента, входящего в данный комплект, с припиской к нему под чертой порядкового номера в комплекте.
Определение потребности в инструменте
Для определения потребности в инструменте на какой-либо период времени необходимо установить номенклатуру потребляемого инструмента, расход инструмента по каждому типоразмеру и запасы или оборотный фонд инструмента по заводу в целом.
Номенклатура универсального инструмента в серийном и массовом производствах устанавливается по картам применяемости инструмента, а в единичном и мелкосерийном производствах — по картам типового оснащения инструментом рабочих мест. Но-
менклатура специального инструмента устанавливается по картам технологических процессов.
Потребность в инструменте на планируемый период времени Иш складывается из расхода Ирас и разницы между необходимым оборотным фондом Иоб и фактической величиной его на начало планового периода Иоб.факт и определяется по формуле
И = И + И = + И ^
Г1пл Г1рас “ Г1об ~ г±об.факт*
Расчет расхода инструмента. Применяются три метода расчета расхода инструмента: статистический, по нормам оснастки и по нормам расхода или расчетный.
Статистический метод расчета. При этом методе по отчетным данным за пропитый период (обычно за год) определяется фактический расход инструмента, приходящийся на 100000 руб. валовой продукции или на 1000 ч работы оборудования той группы, на которой используется соответствующий инструмент.
По актам убыли инструмента может быть определен расход его и в натуральном выражении по каждому виду или типу на 100 000 руб. валовой продукции на весь выпуск в плановом периоде.
Статистический метод расчета расхода инструмента может дать значительную погрешность, а поэтому его следует применять лишь в единичном и мелкосерийном производствах (в том числе для вспомогательных производств) и для расчета расхода инструмента, по которому трудно установить сроки службы (слесарно-сборочный, некоторые виды мерительного и т.п.).
Метод расчета по нормам оснастки. Под нормой оснастки понимается число инструмента, которое должно одновременно находиться на соответствующем рабочем месте в течение всего планового периода. При этом методе расход инструмента определяется по формуле
И = idг1рас ~ ^;
' изн
где 5И — число рабочих, одновременно применяющих данный инструмент; Kni — число инструментов, которое должно одновременно находиться на одном рабочем месте; Тизн — срок службы до полного износа данного инструмента (месяц или год).
Норма расхода жесткого измерительного инструмента определяется как
Ы _ ^ИЗМЛ
“Д — j, >
изм
где ХиЗМД — число измерений данным инструментом, приходящихся на одну деталь или одно изделие; ТИЗМ — число измерений, выдерживаемых мерителем до его полного износа.
Величина Тизн может быть выражена в следующем виде:
^изн = ^измц8ИЗцХремУ, где Хизмм — число измерений, приходящихся на один микрон износа измерительного инструмента; 8ИЗН — допустимый износ инструмента, мкм; ХреМ — допустимое число ремонтов (восстановлений) до полного износа инструмента; v —■ коэффициент допустимого износа мерителя, при достижении которого инструмент передается контролерам.
Расход жесткого измерительного инструмента определяется по формуле
Ирас = "100ТизнПуб ’
где Nw — количество деталей /-го наименования, подлежащих измерению; Хд И — число наименований деталей, для обработки которых применяется данный инструмент; Рвыб —• процент выборки (число деталей, выбранных для измерения, по отношению к общему числу деталей); т^ — коэффициент случайной убыли, принимаемый в пределах 0,85...0,90.
Расход штампов для деталей определенного наименования может быть определен по формуле
N К_„Луд
расК'
л д.и^ изн
где К№ — число ударов, необходимое для изготовления одной детали; Хд„ — число деталей, одновременно штампуемых; Тизн — срок службы штампа до полного износа, определяемый числом выдерживаемых ударов.
Величина Тизн для штампов может быть найдена по формуле ^изн = /ст.м (^м + 1)Лм, где /стм — стойкость матрицы между двумя заточками, измеряемая количеством производимых ударов; Км — число смен матрицы, допускаемое штампом до его полного износа; г|м — коэффициент, учитывающий снижение стойкости матрицы после каждой ее заточки.
Аналогично определяется и расход приспособлений1.
И =—
рас V„3H(^ + i)’ где Км — число наименований деталей, для обработки которых применяется данное приспособление; Тизн — число контактов, выдерживаемое приспособлением до его полного износа, определя-
емое по детали приспособления с наименьшей износостойкостью; Кед — число смен детали с наименьшей износостойкостью, допускаемое приспособлением до его полного износа; Na — число деталей, устанавливаемых в приспособление.
В единичном и мелкосерийном производстве, где нельзя заранее установить наименования и количество деталей и изделий, подлежащих изготовлению данным инструментом, расход режущего и абразивного инструмента определяется по формуле а
^эф/ ^исп.и/и =
рас Ю0Тизн ’
где Qu — число станков, на которых применяется данный инструмент; Рисп.и/ — процент времени использования инструмента из всего эффективного фонда времени Фэф/ работы одного станка.
Величина Рисп.и/ равна произведению коэффициента машинного времени для данного станка, т. е. доли машинного времени в общем времени работы станка на процент применения данного инструмента на станке, определяемый по картам типового оснащения станков.
Расход жесткого измерительного инструмента может быть определен по формуле
и = —
г1расгр,
' изн
где 5И — число рабочих, одновременно пользующихся данным инструментом; КИ5 — число единиц инструмента данного типоразмера, одновременно находящееся у одного рабочего; Тизн — срок службы измерительного инструмента, ч.
Расчет оборотного фонда инструмента. Оборотный фонд инструмента по заводу в целом складывается из запасов инструмента в центральном инструментальном складе (ЦИС) и оборотных фондов цехов.
Общий запас инструмента в ЦИС складывается из переходящего (расходного) и резервного (страхового) запасов.
Оборотный фонд цеха состоит из переходящего (расходного) и резервного (страхового) запасов в инструментально-раздаточной кладовой (ИРК) цеха и из инструмента, находящегося на рабочих местах, в заточке, ремонте и на проверке.
Минимальный общезаводской оборотный фонд инструмента равен сумме запасов инструмента на рабочих местах, в заточке, ремонте и резервного запаса в ЦИС и ИРК всех цехов. Максимальный оборотный фонд по заводу равен минимальному запасу плюс размер партии поставки инструмента в ЦИС. Средняя величина общезаводского оборотного фонда равна полусумме максималь- 178
Количество инструментаКоличество инструментаТрассT / рас.цТрассT / рас.ц! s"! s"9 E S°9 E S°RsRs8.Si8.SiR a s-R a s-SSS’ sS’ s[\ s TПереходящий (расходный) запас в ЦИС[\ s TПереходящий (расходный) запас в ЦИСРезервный (страховой) запас в ЦИСРезервный (страховой) запас в ЦИСК"К"ТчТчПереходящий (расходный) запас в ЙРКРезервный (страховой) запас в ИРКИнструмент в переточке, ремонте, проверкеИнструмент на рабочих местахПереходящий (расходный) запас в ЙРКРезервный (страховой) запас в ИРКИнструмент в переточке, ремонте, проверкеИнструмент на рабочих местаххsTхsT
Количество инструмента
Количество инструмента
Трасс
T / рас.ц
Трасс
T / рас.ц
! s"
! s"
9 E S°
9 E S°
R
s
R
s
8.
Si
8.
Si
R a s-
R a s-
S
S
S’ s
S’ s
[\ s T
Переходящий (расходный) запас в ЦИС
[\ s T
Переходящий (расходный) запас в ЦИС
Резервный (страховой) запас в ЦИС
Резервный (страховой) запас в ЦИС
К"
К"
Тч
Тч
Переходящий (расходный) запас в ЙРК
Резервный (страховой) запас в ИРКИнструмент в переточке, ремонте, проверкеИнструмент на рабочих местах
Переходящий (расходный) запас в ЙРК
Резервный (страховой) запас в ИРКИнструмент в переточке, ремонте, проверкеИнструмент на рабочих местах
хsT
хsT
Время
Рис. 15.1. График образования общезаводского оборотного фонда инстру-мента:
Изтах — максимальный запас по заводу; Ицтах — максимальный запас по цеху;Истах — максимальный запас по складу; Ис — страховой запас инструмента; Иц —количество инструмента в цехе; Трас-с — время расхода страхового запаса; Грасц —время расхода инструмента в цехе
кого и минимального фондов. Количество инструмента в заточке (ремонте или на проверке), а также инструмента, пролеживающего перед заточкой и перед выдачей на рабочие места после заточки, определяется согласно графику (рис. 15.1).
Резервный запас инструмента в ИРК, создаваемый на случай повышенного расхода или несвоевременного получения очередной партии инструмента из ЦИС, обычно принимается в пределах 0,1 ...0,2 % максимальной величины переходящего (расходного) запаса, т. е. размера партии доставки инструмента в цех.
Переходящий (расходный) запас инструмента в ИРК следует определять исходя из установленной периодичности подачи инструмента из ЦИС.
Оборотный фонд специального инструмента для цеха принимается равным минимум двум комплектам (один на рабочем месте, другой в резерве).
Максимальный переходящий (расходный) запас в ЦИС равен размеру партии поставки инструмента в ЦИС.
Резервный (страховой) запас инструмента в ЦИС создается на случай задержки изготовления или поступления со стороны оче-
редной партии или на случай увеличенного по сравнению с нормой расхода инструмента. Величина его обычно принимается j пределах 20... 30 % от партии поступления инструмента в ЦИС.
Организация ЦИС
Основными функциями ЦИС является приемка, хранение, учет и выдача инструмента цехам.
Приемка инструмента. Весь инструмент, изготовленный инструментальными цехами или закупленный на стороне, должен поступать в ЦИС. Громоздкий инструмент передается непосредственно в цех с соответствующим оформлением документов через ЦИС.
Инструмент, поступающий со стороны, принимается по сопроводительном документам (счетам-фактурам, накладным и т. п.); при приемке количество его проверяется работниками ЦИС, а качество — контрольным пунктом ОТК в ЦИС.
Инструмент, поступающий в ЦИС из инструментальных цехов, принимается по накладным и качественной приемке в ЦИС не подвергается (приемка осуществляется в инструментальных цехах).
Хранение инструмента. ЦИС подразделяется на отделения, в каждом из которых хранится инструмент определенного класса (режущий, измерительный и т.д.) в стеллажах и шкафах соответствующей конструкции.
В одной ячейке стеллажа должен храниться инструмент одного типоразмера или для одной деталеоперации (специальный). Места хранения инструмента должны быть пронумерованы: нумеруют стеллажи, полки и ячейки каждого стеллажа. Для лучшей освещенности стеллажи должны располагаться перпендикулярно окнам.
Инструмент, требующий ремонта или восстановления, необходимо отправлять в инструментальный цех или на базу восстановления. Инструмент для изделий, снятых с производства или непригодный вследствие изменения конструкции и технологии, необходимо сдать на базу восстановления инструмента или в утиль.
Учет инструмента. На каждый типоразмер инструмента, хранимого в ЦИС, заводится учетная карта. Учет прихода ведется на основании документов, поступающих вместе с партией инструмента, а учет расхода — по документам выдачи инструмента цехам. В этой же карте проставляются обозначение места хранения и размеры запасов в ЦИС.
Выдача инструмента цехам. Выдача производится в пределах установленного для каждого цеха лимита. Инструмент должен выдаваться в том количестве, в котором изношенный или поломанный инструмент был сдан цехом на базу восстановления или в утиль в соответствии с актами убыли (поломки).
Планирование и обеспечение цехов инструментом
Для бесперебойного обеспечения цехов инструментом необходимо поддерживать его запасы на определенном уровне, не допуская их снижения ниже минимально допустимого.
Применяют две системы планирования пополнения запасов инструмента в ЦИС: максимум — минимум и на заказ.
Сущность системы максимум —минимум заключается в том, что запас инструмента в ЦИС не должен превышать установленной максимальной величины Итах и быть ниже минимального значения, равного резервному (страховому) Ирез запасу. Для этого необходимо, чтобы при снижении запаса инструмента до определенной величины выдавался заказ на изготовление очередной партии инструмента в инструментальном цехе или на получение со стороны. Величина запаса, при достижении которой выдается заказ на очередную партию инструмента, называется точкой заказа.
Точка заказа должна быть выше минимального (резервного) запаса ЦИС на величину, за время расхода которой можно изготовить или поставить партию инструмента. Согласно графику (рис. 15.2) точка заказа (Итз) определяется как
и = и + 7 и
где Ттз — время от момента (точки) выдачи заказа до поступления очередной партии инструмента в ЦИС; Идн — среднедневной расход инструмента данного типоразмера по заводу в целом.
Величина Тт 3 равна длительности цикла изготовления или получения партии инструмента плюс время на оформление заказа. При снижении запаса инструмента в ЦИС до определенной точки заказа из ЦИС дают заявки в инструментальный отдел.
Планирование по системе максимум — минимум может быть
организованно для универсального и специального инструмента, расходуемого в больших количествах.
В остальных случаях применяется система планирования на заказ, при которой в соответствии с выявленной потребностью заранее дается заказ на изготовление определенного коли-
Рис. 15.2. График изменения запасов в ЦИС по системе максимум — минимум
чества инструмента. Такая система применяется главным образом для инструмента, который требуется в незначительном количестве и применяется, как правило, однократно.
Для каждого цеха по каждому типоразмеру инструмента, потребность в котором периодически имеет место, должен быть установлен лимит (количество) расхода за определенный период времени (обычно месяц или квартал). Выдача инструмента цехам должна производиться только в пределах установленного лимита по требованиям (накладным) или по лимитным картам.
Преимущество системы отпуска инструмента по лимитным картам заключается в более жестком контроле за расходом инструмента, что способствует его экономии, и в сокращении количества документации по оформлению отпуска инструмента.
Организация ИРК и порядок выдачи инструментана рабочие места
Основными функциями ИРК являются получение инструмента из ЦИС, его хранение и учет, выдача на рабочие места и приемка с рабочих мест, отправка в переточку, ремонт, проверка и последующая приемка, списание изношенного инструмента и отправка на восстановительную базу или в утиль.
Порядок хранения инструмента в ИРК аналогичен порядку его хранения в ЦИС.
Инструмент, требующий заточки, ремонта или проверки, должен храниться в ИРК отдельно от годного, в специальном отделении.
Учет инструмента в ИРК ведется так же, как и в ЦИС, по картам учета.
Выдача инструмента на рабочие места производится по различным системам.
Инструмент долговременного пользования выдается рабочему по разрешению мастера и записывается в инструментальную книжку.
Выдача инструмента кратковременного пользования производится по одно-, двухмарочной системам и по системе письменных требований.
При одномарочной системе рабочему в зависимости от профессии и квалификации выдается несколько (обычно 5—10) инструментальных марок с его табельным номером, о чем делается запись в инструментальной книжке. Рабочий сдает инструментальную марку в ИРК, а взамен получает инструмент.
При двухмарочной системе дополнительно имеются инструментальные марки с индексом инструмента, хранящиеся вместе с инструментом. При выдаче инструмента марку рабочего кладут в ячейку, из которой берется инструмент, а марку с индексом ин- 182
струмента вынимают из ячейки и вешают на контрольную доску на номер рабочего, получающего инструмент. Двухмарочная система позволяет в любой момент установить, какой инструмент числится за тем или иным рабочим и какие рабочие пользуются данным инструментом.
Система письменных требований заключается в том, что у рабочего имеется книжка с отрывными бланками требований; в них он записывает нужный ему инструмент и передает их в ИРК. После выдачи инструмента требование кладут в картотеку, которая ведется в порядке табельных номеров рабочих.
Замена затупившегося или износившегося инструмента в течение смены в массовом и крупносерийном производствах осуществляется периодически в соответствии с ритмом подноски. В серийном и единичном производствах подноска инструмента может производиться по требованию рабочих.
Весь инструмент, поступивший в ИРК с рабочих мест, должен подвергаться технической проверке на контрольно-проверочном пункте (КПП). Инструмент, требующий ремонта или заточки, направляется соответственно в ремонт (в инструментальный цех или ремонтное отделение цеха) или заточку.
Проверка инструмента, находящегося у рабочих в долговременном пользовании, периодически производится контролерами ОТК или работниками технического надзора инструментального отдела завода непосредственно на рабочих местах.
Организация заточки, ремонта и восстановленияинструмента
Организация заточки инструмента. Заточка режущего инструмента может производиться либо непосредственно основными рабочими, либо рабочими-заточниками в централизованном порядке.
При централизованной заточке инструмента сокращаются время и затраты на заточку и повышается ее качество за счет высокой квалификации рабочих-заточников (с большим опытом), применения для заточки специальных станков, разработки технологии и правил заточки.
Однако при введении централизованной заточки появляются дополнительные расходы (зарплата рабочим-заточникам), могут увеличиться расходы на содержание, ремонт и амортизацию оборудования и помещений для централизованной заточки, а также значительно увеличивается количество инструмента, находящегося в обороте (на рабочих местах, в ИРК и заточке). График образования запаса инструмента, находящегося в заточке, представлен на рис. 15.3.
Затачиваемые Детали, подаваемые детали на рабочие места
5\
1
На рабочих местах
Заточка
Пролеживание после заточки
1
На рабочих местах
Пролеживание перед заточкой
На рабочих местах
На рабочих местах
Пролеживание после заточки
На рабочих местах
Заточка
На рабочих местах
Пролеживание перед заточкой
латочка
На рабочих местах
Пролеживание перед заточкой
Время
Рис. 15.3. График образования запаса инструмента, находящегося в заточке
Количество основных рабочих 50, обслуживаемых одним рабочим-заточником, в этом случае определяется по формуле
10® | ЗзаТ + Сэат/
с > V,=1
0 Р Р Р 3
17 усл.-п17 пот17 вып о
где Ззат — месячные затраты на зарплату (включая дополнительную зарплату и отчисления в фонд социального страхования) рабочего-заточника; Q3aT — количество заточных станков, обслуживаемых одним рабочим-заточником; Сзат/ — затраты на содержание, обслуживание, ремонт и амортизацию заточного /-го станка; Русл.-п — процент условно-постоянных накладных расходов; Рпот — процент потерь времени основного рабочего на переточку инструмента; Рвып — процент выполнения норм времени основным рабочим; 30 — месячная зарплата основного рабочего по тарифу.
В большинстве случаев централизованная заточка инструмента дает значительный экономический эффект.
Так, например, в течение первых трех месяцев после перехода на централизованную заточку инструмента в инструментальном цехе одного из заводов увеличилась выработка рабочих на 10... 15 %, было сэкономлено около 16 тыс. ч, которые потребовались бы станочникам для самостоятельной заточки инструмента, 330 абразивных кругов, 90 шарошек для правки кругов, большое количество различных резцов, значительное количество электроэнергии и высвобождено шесть заточных станков.
Заточное отделение должно быть оснащено соответствующими заточными и доводочными станками, количество которых определяется по формуле
2 ^рА-^зат/^зэтЛ
где К^ — число наименований (типоразмеров) инструмента, затачиваемого на станках данного типоразмера; /затй — продолжительность (норма времени с учетом процента выполнения норм рабочим-заточником) заточки или доводки одного экземпляра инструмента А-го наименования; K3aTh — число переточек инструмента А-го наименования до его полного износа; Фзф — эффективный фонд времени работы одного заточного (доводочного) станка данного типа; ИрА— расход рабочим инструмента А-го наименования.
Для укрупненных расчетов количество заточных станков может приниматься в процентах от количества станков, обслуживаемых заточным отделением. Ориентировочно оно составляет для небольших цехов около 6 %, для средних — 5 % и для крупных — 4 %.
Организация ремонта и восстановления инструмента. Ремонтировать частично изношенный или поломанный инструмент необходимо в том случае, если расходы на его ремонт меньше или равны остаточной части стоимости инструмента с учетом его износа.
Ремонт сложного и дорогостоящего инструмента (штампов, моделей, приспособлений) должен быть планово-предупредительным.
Ремонт инструмента в крупных цехах должен производиться на собственных ремонтных базах, для остальных цехов — в инструментальном цехе.
Под восстановлением инструмента понимается ремонт полностью изношенного или пришедшего в негодность и списанного с учета (снятого с эксплуатации) инструмента для придания ему предварительного вида, свойств и размеров или получения из него инструмента другого вида. Инструмент может быть восстановлен либо с первоначальными, либо с другими размерами. Технологические методы восстановления инструмента очень разнообразны. Затраты на восстановление инструмента почти всегда меньше цены нового инструмента. На передовых машиностроительных заводах до 40 % потребности в инструменте покрывается за счет его восстановления. Снижение затрат по комплекту инструмента на изделие при двукратном восстановлении доходит до 9 %.
15.8. Организация и планирование инструментального цеха
Инструментальный цех должен изготавливать специальный инструмент для основных цехов (для выпускаемых и вновь осваиваемых заводом изделий) и вспомогательных цехов и служб завода, в
том числе инструмент второго порядка (инструмент для изготовления инструмента), производить ремонт и заточку инструмента как для себя, так и для других цехов завода.
Производство инструмента, как правило, относится к единичному и мелкосерийному типам. Только на крупных заводах массового типа инструментальное производство приближается к серийному типу.
Основные участки инструментального цеха могут быть как предметными, так и технологическими в зависимости от потребного количества того или иного вида (класса) инструмента и загрузки оборудования. Например, в крупном инструментальном цехе могут быть следующие основные участки: заготовительный, кузнечный, термический, металлопокрытий, режущего инструмента (с выделением иногда участка для заточки резцов нового инструмента), измерительного, вспомогательного инструмента, штампов, моделей и приспособлений. В небольшом инструментальном цехе могут быть заготовительный, механический и слесарный участки.
Схема управления инструментальным хозяйством для крупного и небольшого заводов представлена на рис. 15.4.
Точное количество потребного для инструментального цеха оборудования может быть определено, если установлена годовая потребность в инструменте каждого типоразмера, изготовляемая в инструментальном цехе завода, и технология с нормами времени на его изготовление. При этом количество оборудования для изготовления инструмента второго порядка устанавливается в процентах от общей потребности в оборудовании для изготовления инструмента первого порядка для всех цехов завода, за исключением инструментальных. Для режущего инструмента этот процент составляет примерно 15, для измерительного инструмента и приспособлений — 10.
Техническая подготовка производства нового специального инструмента в инструментальном цехе крупного машиностроительного завода осуществляется на основании чертежей на инструмент первого порядка, поступающих в цех из инструментального отдела по спецификации, составляемой на весь инструмент, необходимый для изготовления сборочных единиц или изделия в целом.
В инструментальном цехе производится разработка технологии изготовления нового инструмента первого порядка, конструирование инструмента второго порядка и разработка технологии его изготовления.
На небольших машиностроительных заводах вся техническая подготовка производства инструмента сосредотачивается в отделе главного технолога завода.
Оперативно-производственное планирование в инструментальном цехе осуществляется в основном так же, как и в механических цехах с единичным и мелкосерийным производствами.
Рис. 15.4. Схема управления инструментальным хозяйством: а — для крупного завода; б — для небольшого завода
Инструмент, выпускаемый впервые для вновь осваиваемых заводом изделий или вспомогательных цехов и служб завода, включается в месячную программу в соответствии с планом-графиком технической подготовки новых производств или по заявкам вспомогательных цехов и служб завода.
Инструмент, изготовляемый повторно, включается в соответствии с потребностью, определяемой по системе максимум—минимум. Работы по заточке, ремонту и восстановлению инструмента включаются суммарно в нормочасах, определяемых процентом от трудоемкости изготовления инструмента или по поступившим от цехов заявкам за предыдущий месяц. В месячной программе должен быть предусмотрен резерв в загрузке оборудования для выполнения внеплановых (случайных) работ.
Контрольные вопросы
Каковы задачи и структура инструментального хозяйства предприятия?
Какие применяются виды инструмента и как они классифицируются?
Как определяется потребность в инструменте?
Какие существуют методы расчета расхода инструмента?
Как рассчитывается оборотный фонд и запасы инструмента?
Каковы функции центрального инструментального склада?
Как производится планирование и обеспечение цеха инструментом?
Каковы функции инструментально-раздаточных кладовых?
Как организуется заточка, ремонт и восстановление инструмента?
Как организуется и планируется работа инструментального цеха?
Глава 16
ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯИ РЕМОНТА
Основные задачи ремонтного хозяйства
В условиях высокомеханизированного производства конечные результаты работы машиностроительных предприятий во многом определяются техническим состоянием производственного оборудования. В процессе эксплуатации оборудование подвергается моральному и физическому износу, за счет чего происходит снижение его мощности, производительности и точности, нарушение хода производственного процесса.
Для поддержания оборудования в работоспособном состоянии необходимо проводить качественное техническое обслуживание и ремонт. Принципиальная структура системы технического обслуживания производства приведена на рис. 16.1.
Рис. 16.1. Структура системы технического обслуживания производства
Специфика и большая трудоемкость работ по ремонту, техническому обслуживанию и модернизации технологического оборудования обуславливает необходимость создания на предприятиях специальной ремонтной службы — отдела главного механика (ОГМ), основная задача которой — поддержание оборудования в постоянной эксплуатационной готовности, обеспечение максимального сокращения простоев оборудования в ремонте и минимальных затрат на ремонт, техническое обслуживание и модернизацию. Производственная и организационная структура ремонтной службы машиностроительного предприятия зависит от типа и объемов производства, технологических характеристик и моделей оборудования, кооперации при выполнении ремонтных работ.
В состав ремонтного хозяйства предприятия входят:
ремонтно-механический цех (РМЦ), который находится в подчинении главного механика предприятия и выполняет ремонт технологического оборудования и изготовление запасных частей;
электроремонтный цех (ЭРЦ), который подчинен главному энергетику и выполняет ремонт электрооборудования;
ремонтно-строительный цех (РСЦ), который подчинен отделу капитального строительства и выполняет ремонт зданий и сооружений;
цеховые ремонтные базы (ЦРБ), подчиненные механику цеха;
смазочное хозяйство, склады оборудования и запасных частей и др.
В функции ремонтной службы входят паспортизация оборудования, его аттестация, техническая и материальная подготовка ремонтных работ, планирование, организация и выполнение работ по обслуживанию, ремонту и модернизации оборудования.
Организация ремонтного хозяйства основывается на системе планово-предупредительного ремонта (ППР) и рациональной эксплуатации технологического оборудования.
Система планово-предупредительного ремонтаоборудования
Под системой ПНР понимается совокупность различного вида работ по техническому уходу и ремонту оборудования, проводимых профилактически по заранее составленному плану с целью повышения эффективности использования оборудования, улучшения качества и снижения себестоимости ремонтных работ и предупреждения аварийного выхода оборудования из строя.
Проведение ППР позволяет свести к минимуму время пребывания станка в ремонте, наиболее полно использовать оборудование в течение срока службы и уменьшить расходы по его содержанию.
Основные работы по поддержанию оборудования в эксплуатационной готовности подразделяются на техническое обслуживание и ремонтные работы.
Техническое обслуживание включает в себя комплекс операций по поддержанию работоспособности оборудования при использовании его по назначению, хранению и транспортировке. В процессе технического обслуживания по заранее разработанному графику выполняются плановые осмотры оборудования, смена и пополнение масел, проверка геометрической и технологической точности, промывка механизмов станков, очистка от пыли.
Плановое обслуживание выполняется во время работы оборудования или во время установленных перерывов без нарушения производственного процесса. Осмотры проводят слесари-ремонтники и электрики с привлечением (в случае необходимости) рабочих, работающих на этом оборудовании. Проверку точности выполняет персонал отдела технического контроля и главного механика.
Неплановое техническое обслуживание, включающее в себя замену отказавших деталей, восстановление их работоспособности, должно по возможности выполняться без перерывов в работе обслуживаемого оборудования или в обеденные перерывы.
Ремонтные работы подразделяются на три вида: капитальный (К), средний (С) и текущий ремонт (Т).
Текущий ремонт выполняется для обеспечения или восстановления работоспособности оборудования и состоит в замене и восстановлении изношенных деталей, регулировании механизмов. Он проводится без простоя оборудования (в нерабочее время).
Средний ремонт включает в себя частичный разбор агрегата, капитальный ремонт отдельных сборочных единиц, сборку, регулирование и испытания.
При капитальном ремонте производится полная разборка агрегата со снятием его с фундамента и заменой всех изношенных деталей и узлов с последующей сборкой и испытанием под нагрузкой.
Ремонты, вызываемые отказами оборудования, называются неплановыми (аварийными). При надлежащей организации системы ППР неплановые ремонты, как правило, не должны иметь место.
Основой Единой системы планово-предупредительного ремонта (ЕСППР) является широкая нормативная база, позволяющая наиболее рационально планировать и осуществлять техническое обслуживание и ремонт оборудования.
К основным ремонтным нормативам относятся длительность и структура ремонтного цикла, длительность межремонтного периода, категория сложности ремонта, трудоемкость и материалоемкость ремонтных работ, нормативы продолжительности простоя оборудования в ремонте.
Ремонты оборудования и его техническое обслуживание выполняются в определенной последовательности, образуя повторяющиеся ремонтные циклы.
Ремонтный цикл — это период времени от момента ввода оборудования до первого капитального ремонта или между двумя выполняемыми капитальными ремонтами.
Основными характеристиками ремонтного цикла являются его структура и продолжительность. Под структурой ремонтного цикла понимается перечень и последовательность выполнения ремонтных работ в период между двумя капитальными ремонтами. Так, для автоматических линий из агрегатных станков для предварительной и получистовой обработки он имеет следующий вид: КР— ТР-ТР-СР-ТР-ТР-СР-ТР-ТР-КР, где КР - капитальный ремонт, СР — средний ремонт, ТР — текущий ремонт.
Следует отметить, что по своей экономической сущности средний ремонт не отличается от капитального и имеет один и тот же источник финансирования. В связи с этим в настоящее время разработана и внедряется Единая система ППР, в которой принята двувидовая структура ремонтного цикла. Структура межремонтного цикла по видам оборудования приведена в табл. 16.1. Продолжительность межремонтного цикла Тц в отработанных часах определяется по формуле
= АРпРмРуРх,
где А — нормативная величина ремонтного цикла (определяется возвратом оборудования, для металлорежущих станков возрастом от 10 до 20 лет А = 23 000 ч); рп, рм, ру, рх — коэффициенты, учитывающие соответственно тип производства, вид обрабатываемого материала, условия эксплуатации, массовые характеристики оборудования.
Длительности межремонтного /мр и межосмотрового ?мо периодов определяются на основе продолжительности межремонтного цикла, количества в цикле средних, текущих ремонтов и осмотров:
т
2Ц
Лс + Ит + 1Лс + Ит + 1МО ”1 J
Лс + Ит + 1
Лс + Ит + 1
Пс + Пт + По + 1
Структура межремонтного циклаСтруктура межремонтного циклагде лс, лТ5 п0 — количество в цикле соответственно средних ремонтов, текущих и осмотров.
Структура межремонтного цикла
Структура межремонтного цикла
Вид оборудования
Группа оборудования
Масса, т
Структура межремонтного цикла
Количество текущих ремонтов
Коли
чество плановых осмотров
Металлорежущие станки
Токарные, фрезерные, шлифовальные и другие станки
До ю
10... 100
Свыше
100
КР-О-ТР- О—ТР—О— ТР-О-ТР- О-КР Кр-О-О- ТР-О-О- ТР-О-О- ТР-О-О- ТР-О-О- ТР—О—О— КР КР-О-О- О—ТР—O— O—О—ТР— О-О-О- ТР-О-О- о- ТР-О- О-ТР-О- О-О-ТР- О-О-О- КР
4
5
6
5
12
21
Кузнечно-прессовое оборудование
Молоты штамповочные и молоты ковочные
До 5
КР—0—O— TP—0—0—
ТР—0—O— TP—0—0— ТР-О-О- ТР-О-О-
КР
5
12
Прессы кривошипные, гидравлические, горизонтально-ковочные и прочие гидравлические машины
0,4... 5
КР-О-О- ТР—0—O— TP—0—0— ТР-О-О- ТР—0—O— TP—0—0— ТР—0—0— ТР-О-О- КР
7
16
Таблица 16.1
Обозначения: КР — капитальный ремонт; О — осмотр плановый; ТР — текущий ремонт.
Степень сложности ремонта оборудования определяется категорией сложности ремонта, зависящей от его конструктивных и технологических особенностей.
Для оценки сравнительной сложности металлорежущего, деревообрабатывающего, подъемно-транспортного, кузнечно-прессового и литейного оборудования в качестве эталона принята ре- монтосложность токарно-винторезного станка IK62 с высотой центров 200 мм и расстоянием между центрами 1000 мм, которому присвоена 11-я категория сложности ремонта всех используемых в нашей стране моделей оборудования как по механической, так и по электротехнической части.
Для плановых расчетов объемов и трудоемкости ремонтных работ наряду с категорией сложности ремонта используют понятие «ремонтная единица» (р.е.). Для отдельного агрегата категория сложности ремонта и соответствующее этому агрегату число ремонтных единиц совпадают.
Нормативы трудоемкости ремонтных работ устанавливаются для различных типов оборудования с учетом характера работ и видов ремонтных операций на одну ремонтную единицу отдельно по механической и электрической части оборудования. Аналогично определяют потребность в материалах на все виды ремонтов и техническое обслуживание, используя нормы расходов материала, установленные на одну ремонтную единицу для различных видов оборудования.
Одним из наиболее важных направлений, определяющих эффективность работы ремонтной службы, является соблюдение нормативов, продолжительность простоев оборудования в ремонте. Продолжительность простоев зависит от вида ремонта, категории сложности ремонтируемого агрегата, количественного состава ремонтной бригады, технологии ремонта и организационно-технических условий ремонтных работ. Ремонт оборудования в неавтоматизированном производстве организуют в одну, две или три смены в зависимости от того, насколько лимитирует производство простой данного оборудования. Ремонт автоматических линий проводят в две или три смены. Учет простоев ведется с момента остановки оборудования для ремонта до приемки его контролерами ОТК по акту.
На основе приведенных нормативов разрабатывают годовые планы ремонтных работ и работ по техническому обслуживанию. Основными показателями плана являются:
объем ремонтных работ по цехам и предприятию в целом на год и на каждый месяц;
виды ремонтных работ и сроки их выполнения;
трудоемкость ремонтных работ, производительность труда;
численность ремонтных рабочих по профессиям, фонд их заработной платы;
себестоимость ремонтных работ.
Среднегодовой объем ремонтных работ в расчете на одну ремонтную единицу определяется по формуле
/ЗГ _ ^кПк + LIL + /ТПТ + /0П0
Wcp -т1
Ц
где t^, t„ tT, t0 — длительность (ч) и Пк, Пс, Пт, По — трудоемкость (нормо-ч) соответственно капитального, среднего, текущего ремонтов и осмотра одной ремонтной единицы; Тц — продолжительность ремонтного цикла, ч.
При переходе на двувидовую структуру ремонта среднегодовой объем ремонтных работ снижается на 7 %.
На основе рассчитанного объема работ определяется необходимое количество рабочих. Например, количество слесарей для проведения плановых ремонтов и осмотров оборудования определяется по формуле
р _ бел~ ch г ’^Д.р^ВЫП.Н
где Q^ — годовой объем слесарных работ, нормо-ч; Фдр — действительный годовой фонд времени работы одного рабочего, ч, ^вып.н ~ коэффициент выполнения норм.
Аналогичные расчеты используются для решения организационных задач: определения возможности и целесообразности создания специализированных бригад, участков, расчета загрузки оборудования, который составляется службой главного механика и служит основой для разработки более детальных квартальных и месячных планов ремонта.
Организация выполнения ремонтных работ
При организации ремонтных работ на предприятии применяются централизованная, децентрализованная и смешанная системы.
При централизованной системе все виды ремонта и частично межремонтное обслуживание производятся силами ремонтно-механического цеха. Применяется эта система на предприятиях единичного и мелкосерийного производств при ремонтной сложности оборудования предприятия до 5000 ремонтных единиц.
При децентрализованной системе техническое обслуживание и все виды ремонта производятся силами цеховых ремонтных служб под руководством механика цеха. В ремонтно-механических цехах изготавливаются сменные и запасные части, узлы для модернизации, нестандартное оборудование. Эту систему целесообразно применять на предприятиях крупносерийного и массового производств.
Смешанная система характеризуется тем, что капитальный ремонт и изготовление запасных частей производятся в ремонтномеханических цехах, а техническое обслуживание и остальные виды ремонта — силами комплексных ремонтных бригад ЦРБ. Эта система ремонта целесообразна для небольших предприятий с количеством оборудования от 500 до 800 р.е., а также при ремонте сложного автоматического и прецизионного оборудования.
Капитальный ремонт однотипного оборудования, сосредоточенного в одном цехе, целесообразно проводить в цехах, где оно эксплуатируется. Ремонт автоматических линий, тяжелого (нетранспортабельного) и прецизионного оборудования следует производить силами комплексных бригад на месте его установки.
Кроме указанных форм организации ремонт может производиться: централизованно силами ремонтных заводов, специализированных на определенных моделях оборудования с изготовлением запасных частей и отдельных узлов, централизованно силами выездных бригад, организуемых при специализированных ремонтных заводах для ремонта особо тяжелого, уникального и прецизионного оборудования.
Обеспечение бесперебойной работы ГПС требует применения новых форм организации, обслуживания и ремонта оборудования на основе технической диагностики и самодиагностики. Накопление статистической информации об отказах в работе оборудования, причинах их возникновения позволяет разработать индивидуальный подход к организации обслуживания и ремонта каждой конкретной ГПС. Планово-предупредительный принцип организации ремонта экономически не оправдывается при использовании дорогостоящих капиталоемких производственных систем, так как приводит к значительному снижению технического ресурса и росту затрат на ремонт, в 4—б раз превышающих стоимость оборудования.
Экономичным для ГПС является ремонт по необходимости при постоянном контроле за состоянием оборудования, улучшение обслуживания оборудования и накопление статистики отказов.
Выбор рациональной организационной структуры ремонтной службы предприятия осуществляется на основе данных о мощности, сложности и точности технологического оборудования, территориальном расположении предприятия, возможности кооперации при выполнении ремонтных работ.
Основными направлениями повышения эффективности ремонтной службы являются:
совершенствование технологии и организация ремонтных работ за счет их механизации, применения типовых технических процессов, прогрессивных методов ремонта — узлового, последовательно-узлового и поточного;
экономия вспомогательных материалов и запасных частей;
совершенствование материально-технической базы ремонт ной службы;
улучшение контроля качества ремонтных работ.
Прогрессивным направлением организации ремонтного хозяйства является создание ремонтных баз на предприятиях — изготовителях оборудования, развитие фирменного ремонта станков с ЧПУ и автоматизированных комплексов, межзаводское кооперирование в области ремонта, модернизации оборудования, изготовления запасных частей.
Контрольные вопросы
Для решения каких задач создаются на машиностроительном предприятии ремонтные службы?
Какие подразделения входят в состав ремонтного хозяйства машиностроительного предприятия?
В чем заключается техническое обслуживание оборудования?
Перечислите виды ремонтных работ для основного технологического оборудования предприятия.
Дайте краткую характеристику работ, охватываемых системой планово-предупредительного ремонта (ППР) оборудования.
Какие основные нормативы применяются в системе ППР?
Что понимается под структурой ремонтного цикла и его продолжительностью для токарных станков?
Как оценивается сложность ремонта оборудования?
Как определяется среднегодовой объем ремонтных работ на предприятии?
Назовите основные направления повышения эффективности технического обслуживания и ремонта оборудования на машиностроительном предприятии.
Глава 17
СКЛАДСКОЕ И ТРАНСПОРТНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Склады в комплексной технологии производства
Задачи дальнейшего совершенствования и интенсификации промышленного производства путем повышения уровня его механизации и автоматизации могут быть успешно решены посредством комплексного совершенствования всех звеньев производственного процесса, в том числе и складского хозяйства предприятий.
Для повышения общей эффективности общественного производства, в том числе с гибкой технологией, необходимо использовать имеющиеся в складском хозяйстве следующие резервы:
сокращение запасов и ускорение оборачиваемости материальных ценностей;
повышение ритмичности и организованности основного производства и работы транспорта;
сохранение и повышение качества продукции, материалов, сырья;
снижение капитальных затрат, улучшение использования основных производственных фондов по складскому хозяйству и предприятию в целом;
уменьшение общей трудоемкости производства и себестоимости промышленной продукции;
улучшение использования территории промышленных предприятий;
снижение простоев транспортных средств у складов и транспортных расходов по внутризаводскому транспорту;
высвобождение рабочих от непроизводительных погрузочноразгрузочных и складских работ для использования их в основном производстве.
Складирование грузов объективно необходимо в связи с имеющимися неравномерностями циклов производства, транспортировок и потребления материальных ценностей. Склады различных типов создают в начале и конце транспортных грузопотоков или производственных процессов для временного накапливания грузов и своевременного снабжения производства материалами в нужных количествах.
Временное накапливание грузов обусловлено характером производства и транспорта. Оно позволяет преодолеть временные, пространственные, количественные и качественные несоответствия между наличием и потребностью в материалах в процессе производства и потребления.
Склады на промышленных предприятиях играют важную роль в общем технологическом процессе производства, они поддерживают или задают ритм производства. Можно даже утверждать, что именно склады являются «организаторами» производства, так как любой процесс производства (на отдельном участке, в цехе или в целом на предприятии) начинается и заканчивается на складах. Поэтому от уровня технической оснащенности и организации работ на этих складах зависят организованность, общий ритм и эффективность производственного процесса.
Если склады тарно-штучных грузов создавать на современном уровне механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных и складских работ, то это будут весьма сложные технические сооружения, оснащенные разнообразной транспортно-складской тарой, сложными высотными стеллажными конструкциями, автоматическими кранами-штабелерами различных модификаций, перегрузочными и транспортными роботами, конвейерными системами
с автоматическим адресованием грузов, пакетоформирующими машинами, средствами вычислительной и организационной техники.
Большую роль складов в организации и экономике производства можно объяснить тем, что они служат не только для временного накапливания грузов. На них выполняют кроме операций складирования грузов еще и внутрискладские разгрузочные, транспортные, погрузочные, сортировочные, комплектовочные и промежуточные перегрузочные операции, а также некоторые технологические операции, которыми начинаются или заканчиваются производственные процессы (подборка технологических комплектов, предмонтажная подготовка, ориентация и фиксирование заготовок на кассетах и спутниках, технический контроль и т.д.).
Таким образом, цель создания и функционирования любого склада состоит в том, чтобы принимать с транспорта (например, внутризаводского) грузопоток с одними параметрами, перерабатывать и выдавать его на другой транспорт (например, внутрисистемный транспорт ГПС) с другими параметрами и выполнять это преобразование с минимальными приведенными затратами. Схематично это представлено на рис. 17.1, а, б.
Если необходимо передавать грузопоток из пункта 5] (например, со склада комплектующих изделий) в пункт 52 (например, на производственный участок ГПС) и на этом грузопотоке параметры транспортных партий не требуется менять (по составу, количеству грузов, таре и упаковке, времени прибытия и отправления и т.д.):
А Bf, А2 = В2, ..., Л„ = Вп,
то нет необходимости создавать склад в данном пункте и грузы можно сразу передавать с внутризаводского транспорта на производственный участок ГПС (см. рис. 17.1, а\
Если на рассматриваемом грузопотоке необходимо изменять параметры транспортных партий
^ * Вх; А2 * Въ ..., Ап * В„,
SxSxSiSiаа5151ббSiSiРис. 17.1. Условия необходимости созда-ния склада W на грузопотоке 5t—S2:а — без изменения параметров Аь В,- транс-портных партий; б — с изменением пара-метров Аь В, транспортных партийРис. 17.1. Условия необходимости созда-ния склада W на грузопотоке 5t—S2:а — без изменения параметров Аь В,- транс-портных партий; б — с изменением пара-метров Аь В, транспортных партий
Sx
Sx
Si
Si
а
а
51
51
б
б
Si
Si
Рис. 17.1. Условия необходимости созда-ния склада W на грузопотоке 5t—S2:а — без изменения параметров Аь В,- транс-портных партий; б — с изменением пара-метров Аь В, транспортных партий
Рис. 17.1. Условия необходимости созда-ния склада W на грузопотоке 5t—S2:а — без изменения параметров Аь В,- транс-портных партий; б — с изменением пара-метров Аь В, транспортных партий
то на этом грузопотоке следует создать склад IK для преобразования транспортных партий (см. рис. 17.1, 5).
Склады промышленных предприятий целесообразно далее классифицировать на склады прибытия (материалы, комплектующие изделия), промежуточные производственные склады (заготовки, полуфабрикаты, инструмент, технологическая оснастка) и склады отправления (готовая продукция). Склады ГПС-участков относятся к промежуточным производственным складам.
По срокам хранения грузов возможны следующие 7 групп складов:
непосредственной перегрузки грузов (срок хранения тхр = 0);
временного хранения (0 < тхр < 5 сут);
краткосрочного хранения грузов (срок хранения грузов 5 < < тхр < 20 сут);
со средними сроками хранения (20 < тхр < 40 сут);
длительного хранения (40 < тхр < 90 сут);
долгосрочного хранения (90 < тхр < 365 сут);
многолетнего хранения (тхр > 365 сут).
Важным признаком классификации складов является размер порций прибытия и отправления грузов.
Размеры выдаваемых порций грузов могут резко колебаться даже на одном и том же складе. Для склада сравнительно мелких и легковесных грузов можно условно разделить порции выдачи грузов на мелкие (до 5... 10 кг), средние (10... 15 кг), крупные (50...300 кг) и весьма крупные (свыше 300 кг). На складах более крупных грузов, естественно, масса партий грузов будет больше, соответственно: до 100 кг, 100...500 кг, 500... 1000 кг и свыше 1000 кг. Для легковесных грузов размеры партий будут другими, но общий методический подход сохраняется. Для некоторых видов грузов целесообразно порции приема и выдачи измерять не в единицах массы, а в штуках (например, 50 деталей или заготовок, 100, 200 и т.д.).
Более точным в методологическом отношении является соизмерение величины порций приема и выдачи грузов с вместимостью поддонов, в которых грузы хранятся на складах (табл. 17.1).
По количеству наименований единовременно складируемых грузов можно классифицировать склады на два больших класса: склады однотипных грузов (с числом наименований в пределах от 60 до 100) и многономенклатурные склады (с числом наименований грузов в несколько сот или тысяч).
По высоте хранения грузов следует различать три основные группы одноэтажных складов:
низкие — с полезной высотой зоны складирования до 5 м;
средней высоты — с полезной высотой зоны складирования от 5 до 8 м;
высотные — с высотой зоны складирования грузов свыше 8 м.
Таблица 17.1
Классификация складов штучных грузов по соотношению порций приема и выдачи одного наименования грузов с вместимостью складских поддонов
Соотношения порций приема Пп и выдачи Пв грузов вместимостью поддона G
Характеристика процессов
Типы складов
Прием грузов на склад
Выдача грузов со склада
Пп = С=Пв
По одному поддону с грузом одного наименования
По одному поддону с грузом одного наименования
Промежуточные технологические склады промышленных предприятий; склады ГПС
Пп = G> Пв
С отборкой грузов с поддона
Пп= G< Пв
По несколько поддонов с грузом одного наименования
Пп > G = Пв
Крупными порциями по несколько поддонов с грузом одного наименования
По одному поддону с грузом одного наименования
Склады материально-технического снабжения, промежуточные технологические склады промышленных предприятий
Пп > G > Пв
С отборкой из поддонов части грузов
П„> G< П=
Крупными порциями по несколько поддонов с грузом одного наименования
Склады готовой продукции промышленных предприятий, перевалочные склады
Пп < G = пв
Посредством докладки грузов в складские поддоны мелкими порциями
По одному поддону с грузом одного наименования
Технологические комплектовочные склады промышленных предприятий
Пп < G > Пв
С отборкой из поддонов части грузов
Комплектовочные склады бестарного хранения
Пп < G < Пв
Крупными порциями по несколько поддонов с грузом одного наименования
Технологические склады комплектации на промышленных предприятиях
По уровню механизации и автоматизации склады рекомендуется делить на пять типов: немеханизированные, механизированные, высокомеханизированные, автоматизированные и автоматические. Характерными особенностями отдельных групп этих складов можно считать следующие:
в немеханизированных складах — применение ручного труда при перегрузках, перемещениях и складировании грузов;
в механизированных — применение средств механизации с ручным управлением для обслуживания зоны хранения грузов;
в высокомеханизированных — использование средств механизации с ручным управлением на операциях складирования, перемещения, погрузки и выгрузки и отсутствие ручных работ на этих операциях;
в автоматизированных — применение на высокомеханизированных складах полуавтоматических механизмов с вводом команд на клавиатуре или перфокартами на операциях перемещения или складирования грузов;
в автоматических — использование на автоматизированных складах автоматических механизмов с вводом команд от ЭВМ по каналам связи.
По технологии работы склады могут быть разделены на комплектовочные и склады с пакетной переработкой грузов; по виду складирования — на штабельные и стеллажные; по взаимному расположению хранилища и экспедиций — на поточные и тупиковые; по типу строительной части — на закрытые склады, навесы, открытые площадки, однопролетные и многопролетные, одноэтажные и многоэтажные; по расположению на генеральном плане завода — отдельно стоящие и сблокированные с производственными корпусами и т.д.
Связи складов с производственными цехамии промышленным транспортом
Склады промышленных предприятий представляют собой неотъемлемую часть общего технологического процесса производства. Они влияют на общий ритм и организацию производства, внутризаводские грузопотоки, простои внешнего транспорта на грузовых фронтах в предприятии, компоновку генеральных планов предприятий, общие капитальные затраты на строительство новых, реконструкцию, расширение и техническое перевооружение действующих предприятий, цехов, участков, общую себестоимость промышленной продукции.
На некоторых общезаводских складах все чаще предусматривают специальные подготовительные технологические операции: раскрой материалов, предварительную комплектацию, предмон-
тажную подготовку и т.д. Такие операции расширяют функции складов и еще более усиливают их связи с общим технологическим процессом производства на участках, в цехах, в целом на промышленном предприятии и их влияние на общую эффективность производства.
Механизация и автоматизация складских работ обеспечивает хорошие возможности для комплексной механизации и автоматизации всего производства, особенно с применением современных средств вычислительной техники, с разработкой АСУ ТП и АСУ предприятием. Без создания автоматических складов невозможно создание автоматизированных ГПС.
Подсчитано, что из общего производственного цикла детали, изделия, узлы не более 10 % времени проходят обработку на станках или другую технологическую обработку (сварка, нанесение покрытий, термообработка и т.д.), а остальное время их перемещают или хранят на складах.
Очень важно иметь в виду, что в ГПС нет основных и вспомогательных операций, все операции одинаково важны. Без эффективного и своевременного выполнения любой технологической операции (в том числе комплектовочной, складской, транспортной и т.д.) ритмичность, производительность и эффективность ГПС в целом снизятся.
Все грузопотоки поступают в ГПС через какие-либо склады или накопительные устройства (заготовки, пустая тара, инструмент, запчасти и т.д.) и выдаются из нее также через складские устройства или подсистемы (готовые изделия, отходы производства).
Особенностью складских подсистем ГПС является то, что в них грузы находятся в стационарном неизменяемом состоянии, и поэтому удобно вести учет их прибытия и отправления, количества изготовленных изделий за смену и за сутки и т.д. На основе этой информации можно осуществлять планирование дальнейшего производства. Таким образом, складские подсистемы позволяют четко планировать и подготавливать, организовывать весь технологический процесс в ГПС.
Современное промышленное производство в рамках участка, цеха, целого предприятия можно рассматривать как сложную техническую систему, состоящую из трех основных подсистем: производства М, транспорта Т и складского хозяйства W, которые тесно связаны и взаимодействуют друг с другом. В большинстве случаев склады W взаимодействуют с производством М не непосредственно, а через транспортную подсистему Т ГПС-участка (цеха, промышленного предприятия).
Взаимодействие транспортной и складской систем проявляется во взаимосвязях их параметров, элементов, структур, функционирования, направленного на достижение определенных целей, стоящих перед этими системами (рис. 17.2).
Взаимодействие целей
Проблемы
Совпадение целей
Отличие целей
Виды транспорта
Назначение
Уровень оснащенности
Концентрация грузовой работы
Транспортное обслуживание
Транспорт промузлов
Критерии
Время простоя
Организация перегрузки
Категории системного анализа
1
Взаимодействие
Взаимодействие
элементов
структур
Проблемы
Проблемы
Элементы транспорта
Транспортная сеть
Элементы складов
Складская сеть
Параметры транспорта
Базы в промышленных
Параметры складов
районах
Перегрузочные участки
Взаимосвязи элементов
Транспортные средства
транспорта
Размещение устройств
Взаимосвязи элементов
Хранение грузов
складов
Технология
Внешний транспорт
Здание
Внутренний транспорт
Подъезды
Компоновки
Варианты устройств
Управление
Оборудование
Грузовые станции
Проблемы взаимодействия транспорта и складов
Структура ППЖТ Грузы
Взаимодействие поведения Проблемы Организация работы Грузопотоки Емкость складов Маневровая работа Технология Механизация Автоматизация Время простоя Обмен информацией Управление АСУ Состояние систем Сортировочная работа Развозка грузов
Рис. 17.2. Взаимодействие транспортной и складской систем по целям,элементам и структурам
Рис. 17.3. Схемы централизованной (а) и децентрализованной (5) систем складского хозяйства
1 Цехи
б
На промышленном предприятии система складского хозяйства может быть построена по централизованному или децентрализованному принципу. При наиболее рациональной централизованной системе складского хозяйства в цехах и на участках нет своих складов (рис. 17.3, а), а все запасы сырья, готовых изделий и полуфабрикатов хранят на центральных складах. При децентрализованной системе складского хозяйства на производственных участках, в цехах имеются свои мелкие склады (см. рис. 17.3, б).
Наиболее эффективной формой транспортного обслуживания цехов и складов также является система централизованной работы внутризаводского транспорта.
При системе централизованного складского обслуживания цехов и доставки грузов со складов в цехи по кольцевым маршрутам каждый кольцевой маршрут включает в себя определенное количество складов, цехов-потребителей, производственных участков, в том числе ГПС, которые последовательно обслуживаются при движении транспорта в одном направлении.
При маятниковых маршрутах склад имеет непосредственную связь с определенным цехом, например с ГПС-участком (механическим или сборочным цехом и т.д.).
Организация бесперевалочной транспортировки грузов основана на широком применении оборотной тары, поддонов и контейнеров. Наиболее рационально применение универсальных поддонов, приспособленных для перевозок различных грузов и для перегрузки различными видами подъемно-транспортного оборудования на складах и в цехах.
Функции складов гибкого автоматизированногопроизводства
Цель создания и функции складов в ГПС аналогичны функциям складов в любом производственном процессе на промышлен- 204
ном предприятии, в цехе, на производственном участке. В то же время особенности гибкого производства накладывают свой отпечаток на устройство, оборудование и работу складов.
Таким образом, транспорт и склады в составе ГПС являются ее составными частями или подсистемами, служащими для перемещения и временного накапливания всех видов грузов, изделий, материалов, необходимых для эффективной и ритмичной работы гибкой автоматической производственной системы (заготовки, готовые изделия, пустая транспортно-складская тара, инструмент, приспособления, специальная технологическая оснастка, частично обработанные изделия, бракованные изделия, отходы производства, запасные части для автоматических станков, промышленных роботов, механизмов, системы автоматического управления, носители информации, техническая документация).
Автоматизированная складская система ГПС предназначена для выполнения следующих основных функций: прием с внутризаводского или внутрицехового транспорта сырья, материалов, заготовок, инструмента, пустой тары и их временное складирование; выдача этих грузов по заранее предусмотренному графику, порядку или на основании команд-импульсов; прием от транспортной подсистемы ГПС готовых изделий, отходов производства, бракованной продукции и их временное хранение; выдача на внутризаводской или внутрицеховой транспорт этих грузов по командам или по мере подхода транспортных средств (при циклических видах транспорта).
ГПСГПСааГ" ГПСГ" ГПССклад 2Склад 2Склад общийСклад общийПроизвод-ствоПроизвод-ствоСклад инструментаСклад инструмента
ГПС
ГПС
а
а
Г" ГПС
Г" ГПС
Склад 2
Склад 2
Склад общий
Склад общий
Производ-ство
Производ-ство
Склад инструмента
Склад инструмента
ГПСГПССклад общийСклад общий
ГПС
ГПС
Склад общий
Склад общий
б
•► Производ-
ство
в
Рис. 17.4. Варианты складов в составе ГПС:
а и б — с двумя складами для различных элементов; в — с одним скла-дом для всех грузов
В зависимости от выполняемых функций, размеров грузопотоков и транспортных партий, запасов хранения, технологии работы ГПС и типа изготовляемых в ней изделий накопительные устройства выполняют в виде столов, питателей, накопителей, напольных или подвесных, проходных или циркуляционных замкнутых конвейеров, стеллажей того или иного типа со складскими роботами, специальных накопительных устройств и т.д.
В частности, возможны такие наборы складов в составе ГПС:
два склада: один — для заготовок, инструмента, оснастки и запчастей, второй — для готовых и бракованных изделий (рис. 17.4, а);
два склада: один — для заготовок, готовых изделий и запчастей, второй — для инструмента и специальной технологической оснастки (см. рис. 17.4, б);
один склад — для всех грузов, необходимых и перерабатываемых в ГПС (см. рис. 17.4, в);
три склада: один — для заготовок, второй — для готовых изделий, третий — для инструмента и приспособлений и т.д.
Во всех этих случаях нужно иметь в виду, что в качестве складов могут служить различные комплексы устройств или отдельные устройства — накопители, конвейеры и т.д. (например, цепные вертикальные накопители для инструмента у станков с ЧПУ).
Опыт создания автоматических складов во многих отраслях промышленности показывает, что одним из эффективных направлений совершенствования складского хозяйства предприятий является создание укрупненных или объединенных складов многоцелевого назначения.
Тенденции развития складов
С развитием промышленного производства все более проявляется влияние на его эффективность транспортно-складских и погрузочно-разгрузочных операций, что приводит к выдвижению повышенных требований со стороны производственной подсистемы промышленного предприятия, цеха, ГПС к складской и транспортной подсистемам. В соответствии с этими требованиями все более широко осуществляется механизация складов с применением транспортных конвейерных систем, кранов-штабелеров.
Этапы развития и характеристика технологии механизации и автоматизация складов показаны в табл. 17.2.
Основные тенденции в развитии техники переработки и складирования тарно-штучных грузов на складах:
применение высотных стеллажей для складирования грузов и кранов-штабелеров для их обслуживания;
Таблица 17.2
Этапы развития и характеристика технологии, механизации и автоматизации складов штучных грузов
Этап
Технические средства
Технология и управление
Квалификация работников, образование
погрузки и разгрузки
транспортирования
складирования
Склад с ручными работами (СРР)
Вручную
Вручную и с применением тележек
Вручную, штабель, навалом
Технология отсутствует, размещение произвольное
Без образования
Механизированный склад (МС)
Вручную и с применением поддонов
Электропогрузчики
Штабель, стеллажи, электропогрузчики и мостовые краны-штабелеры
Размещение произвольное, управление вручную
Специальная подготовка, инструктаж
Высокомеханизированный склад (ВМС)
Конвейеры, электропогрузчик
Электропогрузчики, конвейеры
Высотные стеллажи и краны-штабелеры
Размещение по раскладке, технологические инструкции
Среднее
Автоматизированный склад (АС)
Конвейеры, электропогрузчик
Электропогрузчики и конвейеры
Высотные стеллажи, автоматизированные краны-штабелеры
Размещение по раскладке, перфокарты, пакетный режим ЭВМ АСУ ТП, управление в реальном времени от ЭВМ
Среднее техническое
Адаптивная автоматическая складская система (ААСС)
Погрузочно-разгрузочные конвейерные, пакетоформирующие машины, электропогрузчик
Конвейеры с автоматическим адресованием, автоматические тележки, транспортные роботы
Высотные стеллажи; автоматические стеллажные краны-штабелеры и напольные штабелеры с программным управлением
То же
Высшее специальное
отказ от строительства многоэтажных складов, размещение складов в одноэтажных зданиях большой высоты;
максимальное использование объема складского здания для хранения грузов;
использование штабелирующих машин с поворотными и выдвижными грузоподъемниками, напольных электроштабелеров с высоким подъемом грузов, полуавтоматическим и автоматическим управлением;
применение специальных типов стеллажей для наиболее полного заполнения объема складов при хранении грузов: тупиковых, проходных, гравитационных, передвижных;
широкое развитие пакетных перевозок грузов для комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ;
детальная разработка технологии и организации складских работ;
создание автоматизированных систем для транспортировки грузов внутри складов с использованием конвейеров, автоматических тягачей и тележек, напольных и подвесных транспортных роботов;
комплексная автоматизация складов с использованием ЭВМ, работающих в режиме «он-лайн», в реальном масштабе времени.
Увеличение высоты складирования грузов до 20...30 м и более позволяет, не увеличивая площади склада, разместить в нем во много раз больше грузов, чем в традиционном складе высотой 5...6 м, и добиться значительного снижения капитальных затрат на 1 т хранимого груза.
Отечественная промышленность выпускает оборудование для складов высотой до 16 м.
Особое развитие за последнее время получила автоматизация складских работ с применением ЭВМ. При этом автоматизируют
Рис. 17.5. Процент увеличения производительности кранов-штабелеров р в зависимости от сроков хранения грузов тхр
Рис. 17.6. Склады с рядным складированием грузов, наружным подходом железнодорожного пути и электропогрузчиками (а), мостовыми (6) и стеллажными (#) кранами-штабелерами
как отдельные механизмы (краны-штабелеры и конвейеры), так и целые системы штабелирующих машин и конвейеров различных типов.
в
Рис. 17.7. Склады с блочным складированием грузов в тупиковых стеллажах с электропогрузчиками (а), мостовыми кранами-штабелерами (б) и в гравитационных стеллажах со стеллажными кранами-штабелерами (в)
На многономенклатурных складах, хранящих по несколько тысяч различных наименований грузов, серьезной проблемой становится переработка информации, связанной с учетом количества и мест хранения грузов и оформлением многочисленных документов. Эту проблему успешно решают на складах путем применения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) на основе новейших средств вычислительной техники.
Автоматизация складских работ на складах с большой оборачиваемостью грузов обеспечивает наибольший экономический эффект (рис. 17.5).
Число вариантов складов по технической оснащенности, способам складирования, типам и параметрам складской тары, стеллажного и штабелирующего оборудования, по технологии сортировочных и комплектовочных работ, по уровню механизации и автоматизации, компоновочным решениям достигает многих тысяч почти в каждом случае проектирования. Частично это многообразие вариантов транспортно-складских комплексов для отдельно стоящих складов показано на рис. 17.6 и 17.7. Все отмеченные технические и организационные особенности развития современных механизированных и автоматизированных складов полностью относятся к ГПС, что необходимо учитывать при создании складских подсистем ГПС, а также при комплексном совершенствовании систем складского хозяйства промышленных предприятий.
Определение параметров и технико-экономическихпоказателей склада
Основная задача при составлении общей компоновки склада состоит в том, чтобы с учетом подходов внешнего транспорта и технологических взаимосвязей участков расположить их по отношению друг к другу так, чтобы обеспечить минимальные расстояния транспортировок (при отсутствии пересечений и встречных грузопотоков) и минимальную общую площадь склада.
Наиболее существенной характеристикой общей компоновки склада является расположение участков приема и выдачи грузов (и соответственно грузопотоков прибытия и отправления) по отношению к зоне основного хранения. По этому признаку возможны следующие общие компоновки складов:
односторонние (или тупиковые), в которых участки прибытия и выдачи грузов расположены с одной и той же стороны хранилища (рис. 17.8, а);
двусторонние продольные (или проходные) — грузы поступают в зону хранения с одного конца, а выдают их с другой ее стороны (рис. 17.8, б);
Рис. 17.8. Варианты компоновок складов с участками приема 7, хранения 2 и выдачи грузов 3: а — односторонние (тупиковые); б — двусторонние продольные (проходные); в, г — двусторонние поперечныеРис. 17.8. Варианты компоновок складов с участками приема 7, хранения 2 и выдачи грузов 3: а — односторонние (тупиковые); б — двусторонние продольные (проходные); в, г — двусторонние поперечные
Рис. 17.8. Варианты компоновок складов с участками приема 7, хранения 2 и выдачи грузов 3: а — односторонние (тупиковые); б — двусторонние продольные (проходные); в, г — двусторонние поперечные
Рис. 17.8. Варианты компоновок складов с участками приема 7, хранения 2 и выдачи грузов 3: а — односторонние (тупиковые); б — двусторонние продольные (проходные); в, г — двусторонние поперечные
двусторонние поперечные — грузы прибывают с торца хранилища, а выдают их на боковую сторону или в обратном направлении (рис. 17.8, в, г).
Общую компоновку отдельно стоящего склада составляют с таким расчетом, чтобы складское здание по форме в плане приближалось к квадрату, а его размеры соответствовали стандартным строительным конструкциям. При этом общие параметры склада выбирают из следующих типовых рядов:
высота - 3; 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6,0; 7,2; 8,4; 9,6; 10,8; 12,6; 14,4; 16,2; 18; 19,8; 21,6; 24,0 м;
ширина (пролетов) — 6, 9, 12, 15, 18, 24, 30 м;
длина — кратна 6, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60 м и т.д.
При сравнении вариантов и выборе рекомендуемого варианта склада капитальные затраты (или основные производственные фонды — для условий реконструкции и технического перевооружения), тыс. руб., определяют по формуле
К =К =LBB^^H^^nK^i./=1LBB^^H^^nK^i./=1• 10"3,• 10"3,
К =
К =
LBB^^H^^nK^i
./=1
LBB^^H^^nK^i
./=1
• 10"3,
• 10"3,
где L, В — ширина и длина склада (или части производственного корпуса, занимаемого складом), м< Н — полезная высота складского или производственного корпуса (размер по вертикали от пола до низа ферм покрытия), м; \у(Н) — стоимость 1 м3 полезного объема складского здания, руб.; г,- — число подъемно-транспортных машин или другого складского оборудования /-го типа; К; — стоимость механизма /-го типа, руб.; 8,- — накладные расходы и начисления на монтаж и опробование механизмов (принимают 8,- = 1,09... 1,25); п — число разных типов машин и механизмов.
При сравнении и выборе вариантов отдельно стоящих складов необходимо учитывать ценность территории промплощадки, на которой строят склад. Ее можно ориентировочно определить по формуле, тыс. руб.:
К -$ R
тер"^зас.104Ртер’
где S— площадь склада, м2; К^ — коэффициент застройки территории промплощадки, зависящий от отрасли народного хозяйства и принимаемый в пределах К^ = 0,3...0,5; ртер — ценность 1 га территории с учетом возможностей ее использования для промышленного, социально-культурного и гражданского строительства, а также стоимость освоения, благоустройства территории и инженерных сетей.
Годовые эксплуатационные расходы (тыс. руб./год) по складу при работе склада 260 дней в году:
в одну смену —
Э = 2,4р + 0,14Пм - 0,22Пд + 0,31ЭТ + ОДЗКШ ++ 0,22К + 0,23А + 0,05Кзд + 0,052СТ + ОДОСН ++ (0,265! + 0,452 + 0,5353 + 25,1 ^N, + 12,6 ^Nj )10'3;
в две смены —
Э = 2,4р + 0,16Пм + 0,23Пд + 0,ЗЗЭТ + 0Д4КШ ++ 0,23К + 0,24А + 0,05Кзд + 0,052СТ + ОДОСН ++ (5! + 1,552 + 253 + 50,2 ^N, + 25,1 ^Ау НО'3;
непрерывно в три смены 365 дней в году —
Э = 2,4р + 0,17Пм + 0,25Пд + 0,34ЭТ + 0Д5КШ + + 0,25К + 0,26А + 0,05Кзд + 0,052СТ + ОДОСН + + (2,475! + 3,752 + 4,9453 + 105 £А, + 52,5 £АУ )10"3, здесь р — списочное число работников склада, чел.; Пм, Пд, ЭТ, КШ, К, А, СТ, СН — стоимость поддонов металлических и деревянных, средств электротранспорта (с аккумуляторными батареями), кранов-штабелеров, конвейеров, системы автоматизации, стеллажей, сантехнических устройств; 5Ь 52, 53 — площади соответственно: зоны хранения грузов, приемоотправочных участков и служебно-технических помещений, м2; Nb Nj — мощности соответственно одномоторных механизмов непрерывного действия и многомоторных механизмов циклического действия, кВт.
Приведенные затраты (тыс. руб./год) определяют по формуле
П = Э + Е„К,
где Э — годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб./год; К — капитальные затраты или основные производственные фонды, тыс. руб.; Ен — нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений (принимают Ен = 0,15).
Себестоимость переработки тонны грузов на складе (руб./т) находят по формуле
с=э/е,
где Э — годовые эксплуатационные расходы по складу, тыс. руб./год; Q — годовой грузопоток склада по прибытию, тыс. т/год.
Годовой экономический эффект (тыс. руб./год) от внедрения новой механизации на действующем складе (или в одном варианте проекта по сравнению с другим, базовым) определяют по формуле
АП = П, - П2 + («5*1 - ^Рпр ■ 10 3>
где Пь П2 — приведенные затраты по первому (базовому) и второму (проектному) вариантам склада, тыс. руб./год; 5b S2 — площади склада по первому (базовому) и второму (проектному) вариантам, м2; рпр — удельная стоимость промышленной продукции, снимаемой в среднем с 1 м2 производственной площади, руб./м2.
Срок окупаемости капитальных затрат на внедрение механизации и автоматизации на действующем складе штучных грузов (годы) рассчитывают по формуле
т= (^2 - *0/0, - э2),
где ^ и Э] — соответственно основные фонды (тыс. руб.) и годовые эксплуатационные расходы (тыс. руб./год) по складу до его реконструкции или технического перевооружения; К2 и Э2 — то же после реконструкции или технического перевооружения склада.
Структура и организация транспортного хозяйства
Внутри завода производится транспортировка сырья, материалов и других грузов с общезаводских складов в цехи, заготовок, деталей и сборочных единиц — между цехами, готовой продукции и отходов — из цехов в соответствующие склады.
Внутри цехов заготовки, детали и сборочные единицы в процессе изготовления и сборки транспортируются между кладовыми и участками с одного участка на другой, а на участках — между рабочими местами.
В соответствии с этим различают внешнюю и внутризаводскую транспортировку грузов; последняя подразделяется на межцеховую и внутрицеховую транспортировки.
Транспортное хозяйство завода состоит из транспортных средств и устройств общезаводского назначения (депо, гаражи, ремонтные мастерские, рельсовые и безрельсовые пути).
От работы транспорта зависит ритмичная работа рабочих мест, участков, цехов и равномерный выпуск заводом готовой продукции. Время, затрачиваемое на внутрицеховые и межцеховые перевозки, непосредственно влияет на длительность производствен- 214
ного цикла. Затраты на содержание транспортного хозяйства и транспортировку грузов составляют на некоторых заводах до 25...30 % суммы всех косвенных расходов в себестоимости продукции. Поэтому основной задачей транспортного хозяйства завода является бесперебойная транспортировка грузов при минимальной себестоимости транспортных операций. Это достигается путем правильной организации транспортного хозяйства и четкого планирования работы транспорта, обоснованного выбора транспортных средств, повышения уровня механизации погрузочно-разгрузочных работ, внедрения хозяйственного расчета.
Применяемые на машиностроительных заводах транспортные средства классифицируются следующим образом (в зависимости от принципа классификации): 1) по способу действия — прерывного и непрерывного действий; 2) по видам транспорта — рельсовый (железнодорожный), безрельсовый, подъемно-транспортные средства и специальный транспорт; 3) по назначению — внешний, межцеховой и внутрицеховой транспорт; 4) по направлению перемещения грузов — горизонтальный, вертикальный (лифты, подъемники), горизонтально-вертикальный (электрические мостовые краны, кран-балки, автопогрузчики и др.), наклонный (наклонные канатные и монорельсовые дороги и конвейеры).
Структура транспортного хозяйства завода зависит от характера выпускаемой продукции (габаритных размеров и массы), состава цехов, типа и масштаба производства. Так, на заводах, выпускающих крупные и тяжелые изделия, основным видом внешнего и межцехового транспорта является железнодорожный транспорт широкой колеи. Внешние перевозки осуществляются подвижным составом железных дорог общего пользования, а межцеховые — подвижным составом завода. На некоторых заводах тяжелого машиностроения железнодорожный транспорт выполняет до 80 % всех перевозок.
На заводах, выпускающих средние по массе изделия, железнодорожный транспорт применяется главным образом для внешних перевозок. Межцеховые перевозки осуществляются автомобильным и другим безрельсовым транспортом.
Кроме автомобилей для межцеховых перевозок все большее применение находят различного типа тягачи с прицепными тележками, а также автопогрузчики. Удобны для межцеховых перевозок электрокары и автокары, особенно с подъемной платформой, позволяющей перевозить заранее нагруженные укладочные платформы или ящики на ножках.
На заводах крупносерийного и массового производств при наличии равномерного грузопотока в течение рабочего дня и при постоянных точках погрузки и выгрузки широкое применение находит непрерывный транспорт в виде различных конвейеров и монорельсовых путей с электрическими тельферами.
to
ox
Участок |
11
Рис. 17.9. Схема механизации цехового перемещения грузов до 35 кг пластинчатыми и роликовыми конвейерами:
7, Л 8, 11 ~ пластинчатые конвейеры; 2, 6, 9, 10 — роликовые конвейеры; 4 — переходной мостик; 5 — камера для обезжиривания и консервации; 7 — полуавтомат упаковки; 12 — контрольный автомат; 13 — наклонный склиз
В качестве транспортных средств для внутрицеховых перевозок в единичном и серийном производствах в обрабатывающих и сборочных цехах применяются мостовые электрические краны, кран- балки с тельферами, консольные краны, авто- и электрокары, узкоколейные железнодорожные вагонетки и монорельсовые пути. Краны используются и как погрузочно-разгрузочные средства.
В поточном производстве в качестве средств транспорта служат конвейеры различной конструкции, а в автоматизированном производстве — специальные транспортные устройства, встроенные в станочные и другие автоматические линии.
Механизация межцехового и внутрицехового транспорта идет по линии комплексной механизации путем все более широкого применения конвейерных устройств.
Для внутрицеховых перевозок используют пластичные 1, 3, 8, 11 и роликовые 2, 6 и 9 конвейеры (рис. 17.9), которые обеспечивают передачу изделий со сборочного участка на участки консервации и упаковки, а также на склад готовой продукции. Конвейер 77 транспортирует подшипники от контрольных автоматов 12 на участок консервации, где конвейер 8 передает их в камеры 5 для обезжиривания и консервации. Затем конвейер 3 транспортирует подшипники к полуавтоматам упаковки 7. Порожняя тара для упаковки перемещается по роликовому конвейеру 10. Приводные роликовые 2, 6, 9 и пластинчатый 11 конвейеры транспортируют ящики с подшипниками на склад готовой продукции. Перегрузка подшипников с конвейера 77 на конвейер 8, а с него на конвейер 3, а также ящиков с конвейеров 2, 6 и 9 на конвейер 7 осуществляется с помощью наклонных склизов 13. Для перехода через конвейеры установлены мостики 4.
Для транспортировки более тяжелых изделий по замкнутому маршруту технологически связанных цехов, в частности, штамповочного и обмоточного, используются следующие транспортные средства (рис. 17.10). Статоры подаются пластинчатым конвейером 6 на роликовый конвейер 7, с которого подвесной конвейер 7 автоматически захватывает их подвески (Я). По пути к заданному адресу каждая подвеска для удобства снятия статора поворачивается на 180° (5). Автоматический съем статора осуществляется пневматическим подъемником 3 {В), порожняя подвеска поворачивается в исходное положение, а статор при опускании стола пневмоподъемника скатывается в накопитель-склиз 2. Из накопителя 8 статоры подаются на одну из автоматических линий 5 обмотки статора. Подвесная однорельсовая дорога 4 с автоматическим адресующим устройством обеспечивает подачу обмоточной меди и изоляционных материалов в специальных контейнерах из кладовых к автоматическим линиям 5.
На крупных и средних заводах при большом объеме перевозок, а также на заводах, где нет железнодорожного транспорта, создает-
Штамповочный цех
Участок шихтовки
Рис. 17.10. Схема механизации перемещения грузов до 250 кг подвесным цепным конвейером и подвесной однорельсовой дорогой с автоматическим адресованием:
1 — подвесной конвейер; 2 — накопитель-склиз; 3 — пневматический подъемник; 4 — подвесная однорельсовая дорога; 5 — автоматическая линия; 6 — пластинчатый конвейер; 7 — роликовый конвейер; 8 — накопитель
ся самостоятельный автотранспортный цех. При небольшом объеме перевозок автотранспортный цех объединяется с железнодорожным в один транспортный цех.
На малых и средних заводах для совершенствования организации производства и повышения уровня механизации погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ экономически целесообразно создавать единый транспортно-складской цех. Транспортно-складской цех занимается переработкой внешних грузов, централизованной доставкой материалов в цехи и вывозкой готовой продукции и отходов из цехов.
Расчет грузооборота и потребностив транспортных средствах
Для расчета потребности в транспортных средствах и последующей организации их работы необходимо определить грузооборот завода, грузовые потоки и номенклатуру транспортируемых грузов.
Грузооборотом завода или цеха называется количество грузов, подлежащее перемещению за определенный период времени (год, квартал, месяц, сутки), а грузовым потоком — количество грузов, перемещаемых в определенном направлении между отдельными пунктами погрузки и выгрузки. Грузооборот завода равен сумме отдельных грузовых потоков.
Расчет грузооборота завода производится на основе грузооборотов цехов и общезаводских складов.
Схема грузопотоков завода показывает распределение и направление движения грузов по схемам и складам, а схема грузопотоков цеха — распределение и направление движения грузов по участкам и кладовым. На рис. 17.11 показана общая схема грузопотоков завода, составленная на плане завода, вычерченном в определенном масштабе, с указанием транспортных путей. Ширина линии грузопотока пропорциональна количеству перевозимых грузов, различная штриховка или раскраска линий — характеру груза. Количество груза указывается на каждой линии цифрами, а направление грузопотока — стрелкой.
Схема грузопотоков подвергается анализу для того, чтобы по возможности ликвидировать встречные перевозки одних и тех же грузов, сократить путь движения отдельных грузов, проверить соответствие грузонапряженности отдельных транспортных путей их пропускной способности.
Перевозка грузов может производиться по разовым и постоянным маршрутам.
Разовые маршруты случайны как по направлениям, так и по количеству транспортируемого груза, вводятся для выполнения неповторяющихся отдельных заявок, как правило, в условиях единичного и мелкосерийного производств.
Постоянные маршруты проходят по заранее установленным направлениям, назначаются для выполнения систематически повторяющихся заявок и выбираются с учетом грузопотока и применяемых транспортных средств. Эти маршруты характерны для крупносерийного и массового производств и могут быть маятниковыми и кольцевыми.
Маятниковые маршруты устанавливаются между двумя пунктами. Они могут быть односторонними, если транспортные средства движутся в одну сторону с грузом, а в другую — без груза, и двусторонними, если грузы транспортируются в обоих направлениях. Второй вариант маятникового маршрута более экономичен, так как в этом случае транспортные средства используются на 85...90 % при отсутствии холостых пробегов.
Кольцевые маршруты (рис. 17.12, а) устанавливаются при обслуживании ряда грузовых пунктов, связанных последовательной передачей грузов от одного к другому. Кольцевой маршрут может быть с равномерным, нарастающим или уменьшающимся грузопотоком.
Рис. 17.11. Схема грузо-
1 — инструментальная сталь; 2 — листовая сталь; 3 — разные материалы; 4 — бензин и краски; 8— нефть; 9 — штампованные
потоков завода:
сортовой прокат; 5 — чугун и формовочные материалы; 6 — лесоматериалы; 7 — детали; 10 — поковки и рессоры; 11 — годное литье
Рис. 17.12. Схемы кольцевых маршрутов:
а — простой кольцевой; б — цикловой из нескольких колец; 7 — пункты нагрузки (разгрузки); 2 — площадка передачи грузов с одного кольца на другое
Разновидностью кольцевой системы перевозки является система цикловых маршрутов. Применение системы цикловых маршрутов целесообразно на крупных заводах, с множеством цехов, расположенных на обширной территории. Эта система представляет собой совокупность нескольких замкнутых кольцевых систем, связанных между собой специальным кольцевым маршрутом, на котором имеются площадки для передачи грузов с одного кольца на другое (см. рис. 17.12, 5), передача грузов с одного кольца на другое организуется без перевалки транспортируемых грузов.
Количество транспортных единиц Q^ (автомобилей, авто- и электрокаров и т.п.) прерывного действия, необходимых для межцеховых перевозок, может быть определено, например, по одной из следующих формул.
Для расчета маятниковых перевозок
^смОр =—^смОр =—“ *погр ~ ‘разгр утр“ *погр ~ ‘разгр утрУтрЛтр^см М looУтрЛтр^см М loo
^см
Ор =—
^см
Ор =—
“ *погр ~ ‘разгр утр
“ *погр ~ ‘разгр утр
УтрЛтр^см М loo
УтрЛтр^см М loo
где GCM — количество груза, перевозимого за смену, т; Znep — расстояние (перевозимого груза) между двумя пунктами, м; vTp — средняя скорость движения транспортного средства, м/мин; /погр и /ра3гр — соответственно время на одну погрузочную и разгрузочную операции за каждый рейс, мин; ^тр — грузоподъемность единицы транспортных средств, тс; г]тр — коэффициент использования грузоподъемности транспортного средства; Тсм — продолжительность смены, мин; Ррем — процент потерь времени при использовании транспортного средства (на заправку горючим, зарядку аккумуляторов, ремонт).
Необходимое количество электро- и автокаров для внутрицеховых перевозок можно определить из формулы
СДКСДКперпер+ ^погр+ ^погр
СДК
СДК
пер
пер
+ ^погр
+ ^погр
^Птр^м fl -
где GCM — среднее количество продукции, обрабатываемое в цехе за смену и перевозимое данным видом транспортных средств, т; ^пер + 1 — среднее количество передач партий деталей между операциями, на склад и со склада за смену; 2тр — среднее расстояние транспортировки, м; Znorp — время погрузки, мин.
Для расчета числа мостовых кранов при транспортировке крупных деталей используется следующая формула:
_^д^оп^ц
^тр -/ р у
смЛсм I 1 ЮО I
где ^ — количество деталей, подлежащих транспортировке краном в течение года; ЛоП — среднее число крановых операций на одну деталь; Тц — длительность цикла одной крановой операции, мин; ^M — число смен работы крана.
Количество средств непрерывного транспорта или конвейеров может быть определено по формуле
6тр=^,5ч
где G4 — количество груза, перевозимого за каждый час, т; & — часовая производительность конвейера, т.
Часовая производительность конвейера (т/ч) рассчитывается по одной из следующих формул:
при перемещении штучных грузов на подвесном круговом конвейере
где б^ — масса одного штучного груза, кг; / — расстояние между двумя смежными грузами на конвейере, м; vK0HB — скорость движения конвейера, м/мин;
при перемещении штучных грузов в специальной таре по п штук на поточной линии механического цеха
_ З.б^цтУконвЛ •
Планирование работы внутризаводского транспорта
Работа транспортного цеха машиностроительного завода определяется планом производственно-хозяйственной деятельности (транстехпланом). Транстехплан составляется на год с разбивкой по кварталам. Он содержит следующие разделы: а) производственную программу; б) план по труду; в) лимиты материально-технического снабжения; г) план по себестоимости транспортных работ; д) план организационно-технических мероприятий.
Для характеристики использования транспортных средств различного вида существует ряд количественных и качественных показателей. К важнейшим количественным показателям относятся: выполнение плана по грузообороту, выполнение плана погрузочно-разгрузочных работ, использование наличного парка транспортных средств.
В зависимости от вида транспортных средств состав качественных показателей изменяется. При анализе использования автомобилей, электро- и автокаров определяются, например, следующие качественные показатели: скорость движения, использование грузоподъемности, использование рабочего времени машин, производительность транспортных средств и себестоимость перевозки 1 т груза.
При определении скорости движения машины различают техническую и эксплуатационную скорость. Техническая скорость движения машины у, (м/мин) определяется по формуле
L , 9 ч
а эксплуатационная скорость уэ:
Уэ = 9^i + h + ^з где L — длина пути от начального до конечного пункта, м; tx — время движения машины от одного до другого пункта, мин; /2 —Уэ = 9^i + h + ^з где L — длина пути от начального до конечного пункта, м; tx — время движения машины от одного до другого пункта, мин; /2 —L
Уэ = 9
^i + h + ^з где L — длина пути от начального до конечного пункта, м; tx — время движения машины от одного до другого пункта, мин; /2 —
Уэ = 9
^i + h + ^з где L — длина пути от начального до конечного пункта, м; tx — время движения машины от одного до другого пункта, мин; /2 —
время стоянки на промежуточных пунктах, мин; /3 — время стоянки на начальном и конечном пунктах, мин.
Расчетная техническая скорость движения межцехового транспорта в зависимости от условий эксплуатации колеблется от 60...80 м/мин внутри зданий и до 100... 150 м/мин вне зданий.
Коэффициент использования грузоподъемности транспортных средств Цтр в общем виде равен отношению веса одновременно перевозимого груза к грузоподъемности транспортной машины, т. е.
Коэффициент использования пробега апб может быть определен по формуле
L&пб — г г ’
L + Lq
где L — путь, проходимый машиной с грузом; Lo — путь, проходимый машиной без груза.
Коэффициент использования рабочего времени транспортных средств аи в представляет собой отношение фактического времени работы Гф к календарному времени за тот же период 7^, т. е.
Коэффициент аив при нормальной эксплуатации транспортных средств не должен быть менее 0,85.
Производительность транспортных средств g4 (т/ч) может быть определена по формуле
_ бОу'трЦур04 —?
/ц
где г^ — коэффициент использования грузоподъемности; Тц — продолжительность цикла, мин.
Себестоимость перевозки 1 т груза (руб./(т/ч)) представляет собой отношение себестоимости одного машиночаса работы к производительности транспортных средств, т. е.
СQ — ^м-ч8ч
Оперативное планирование работы транспортного цеха состоит в составлении месячных программ и сменно-суточных заданий на перевозки и погрузочно-разгрузочные работы, а также в текущем регулировании работы транспортных средств.
Контрольные вопросы
Каково значение складов в современном производстве?
Какие виды складов существуют на предприятии и каково их назначение?
Какие процессы осуществляются на складах?
Как различаются склады по уровню механизации и автоматизации?
Как осуществляются связи складов с производственными цехами и с промышленным транспортом?
Какие существуют проблемы взаимодействия транспорта и складов предприятия?
В чем состоят преимущества и недостатки централизованной и де* централизованной системы складского хозяйства?
Каковы особенности складов гибкого автоматизированного произ* водства?
Каковы основные тенденции развития складов?
Как определяются параметры и технико-экономические показатели складов?
Какой состав транспортных средств применяется на машиностроительных заводах?
Что применяется для механизации внутрицехового транспорта?
Как рассчитываются грузооборот и потребности в транспортных средствах?
Как планируется работа внутризаводского транспорта?
Глава 18
ОРГАНИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ХОЗЯЙСТВА ЗАВОДА
Энергопотребление завода
Энергетическая характеристика производственных процессов. Основные технологические процессы и операции в промышленности, протекающие с применением различных видов энергии, подразделяются на следующие группы:
силовые процессы, к которым относятся процессы и операции, связанные с обработкой материалов и полуфабрикатов, а также с их транспортировкой;
электрохимические процессы, происходящие при затрате энергии, служащей для обеспечения необходимых скоростей протекания физико-химических реакций, лежащих в основе технологического процесса;
высокотемпературные процессы, происходящие при затратах теплоты высокого потенциала (500 °C и выше);
среднетемпературные процессы, протекающие при температуре 100...500 °C;
Таблица 18.1
Характеристика основных энерготехнологических процессов
Процессы
Вид производственного потребления
Энергоносители
Силовые
Электропривод, пневмопривод и паропривод
Электроэнергия, сжатый воздух, пар
Электрохимические
Электролитическое получение металлов и газов, электролитическое покрытие металлических поверхностей
Электроэнергия, тепловая энергия, вода
Высокотемпературные
Плавка металла, нагрев, термическая обработка, сварка, поверхностная закалка
Электроэнергия нормальной и повышенной частоты, топливо всех видов
Среднетемпературные
Нагрев, варка, сушка, выпаривание, дистилляция, ректификация
Электроэнергия, топливо всех видов, пар, горячая вода
Низкотемпературные
Нагрев
Пар, горячая вода
Вспомогательные
Освещение, отопление, вентиляция, кондиционирование, автоматизация, сигнализация и телеуправление энергооборудованием
Электроэнергия, пар, горячая вода, сжатый воздух
низкотемпературные процессы, протекающие при температуре до 100 °C;
вспомогательные процессы — процессы обслуживания основного производства.
В табл. 18.1 дана характеристика основных энерготехнологических процессов завода.
Характеристика энергоприемников. Основными видами энергоприемников являются электроприемники машиностроительного завода, которые в зависимости от преобразования в них электроэнергии в энергию того или иного вида (механическую, тепловую, световую) подразделяются на следующие группы: 1) электродвигатели; 2) электротермические приемники; 3) электрохимические приемники; 4) осветительные приемники.
Эти электроприемники, как правило, потребляют переменный ток и питаются от сетей трехфазного тока. Электроприемники, работающие на постоянном токе, обычно питаются от местных преобразовательных установок, снабжаемых энергией от сетей трехфазного тока.
Электродвигатели для привода разнообразных производственных механизмов и агрегатов — наиболее распространенная категория электроприемников завода.
К электротермическим приемникам относятся:
дуговые электрические печи для плавки черных и цветных металлов и сплавов, снабженные, как правило, специальными печными трансформаторами, питаемыми от трансформаторов напряжением 6000, 10 000, 35 000 В мощностью 24 000 кВ-А;
высокочастотные установки повышенной и высокой частоты для индукционного нагрева металла при плавке и термообработке изделий, питающиеся от машинных генераторов при частоте до 10000 Гц и ламповых генераторов при более высоких частотах;
электрические печи сопротивления — камерные, шахтные, методические- и другие, работающие в большинстве случаев от своих трансформаторов;
электросварочные агрегаты для дуговой и контактной сварки, питающиеся от трансформаторов с первичным напряжением 220, 380 и 500 В переменного тока; электросварочные аппараты постоянного тока получают питание от индивидуальных выпрямительных установок, а иногда от общих;
электроискровые и электроимпульсные установки для обработки металлов (прошивка отверстий, резка металлов, упрочнение, изготовление штампов и др.);
всевозможные нагревательные приборы и устройства.
К электрохимическим приемникам относятся:
электролитические ванны для всевозможных процессов электролиза воды, водных растворов, расплавленных сред;
установки для производства электрохимических процессов в газах;
ванны для гальванических покрытий металлов (меднение, никелирование, хромирование, цинкование и т.д.);
установки для анодно-механической обработки металлов;
установки для зарядки аккумуляторов.
Электролизные установки питаются постоянным током от местных полупроводниковых устройств, за исключением некоторых ванн металлопокрытий, которые обслуживаются генераторами постоянного тока (двигатель-генератор с первичным напряжением 380 и 500 В и со вторичным напряжением 6... 24 В). Для других, более мощных потребителей в качестве преобразователей применяются ртутные выпрямители, трансформаторы которых питаются током как низкого (380 В), так и высокого (6000 и 10 000 В) напряжения.
К осветительным приемникам относятся лампы накаливания, люминесцентные и другие лампы, применяемые для внутреннего и наружного освещения зданий и территорий.
Таблица 18.2
Энерготехнологическая схема основных процессов
Основные цехи
Основные технологические процессы
Энергоносители
к X
и X я t и
Пар
§
я к Т Я в: X а к{ о о
i 1
U
У о
5 8 II
8§ й
я С
О
ОО
я Е
X \о
Литей-
Смесеприготовление
+
—
4-
—
4-
—
4-
ные
Формовка и изготовление стержней
+
—
—
4-
+
—
+
Плавка и разливка металла
+
—
—
+
—
4*
+
4-
Выбивка и очистка отливок
+
—
—
—
+
—
—
—
Термообработка отливок
+
—
—
—
—
4*
—
+
Мойка деталей
4-
4.
4-
+
—
—
—
Резка заготовок и транспортировка их к печам
+
—
—
—
+
+
—
Кузнечные
Нагрев под ковку и штамповку
4-
—
—
4-
—
4-
—
4-
Ковка, штамповка и транспортировка поковок
+
4-
+
—
+
—
—
Термообработка
4-
—
—
+
+
4-
—
+
Механические
Обработка на металлорежущих и электроискровых станках
+
-
4-
4-
4-
-
-
Закалка токами высокой частоты
4-
—
+
—
-
Термические
Транспортировка изделий из механических цехов, закалка, отпуск, цементация, цианирование, азотирование и др.
4-
+
+
+
—
4-
Подготовка к покрытию (травление, обезжиривание, промывка, полирование и др.)
+
+
+
4-
Металлопокрытие
Металлопокрытие электролитическим путем (цинкование, меднение, никелирование, хромирование и
Др-)
4-
+
+
+
—
Отделка поверхностей после покрытия (сушка, полирование, промывка и др.)
4-
—
+
—
—
—
—
Окончание табл. 18.2
Основные цехи
Основные технологические процессы
Энергоносители
к
Оч о
$ t
Пар
§ s S
и§
X
! га в
а
2
о
5 S о к 0 it 11
се с м
о
ОО
св с
\о
Холоднопрессовые и высадочные
Штамповка из листовых заготовок, высадка нормалей, накатка резьбы, промывка, транспортировка к потребителю, окраска, сушка и др.
+
+
+
+
Примечания: 1. На операции выбивки и очистки отливок наиболее экономична электроэнергия.
2. Окрашенные изделия рекомендуется сушить радиационным методом при температурах излучающих поверхностей порядка 400 ’С с применением газа или электроэнергии.
Энерготехнологическая схема основных производственных процессов (табл. 18.2) показывает, с помощью каких энергоносителей возможно обслуживание отдельных производственных процессов в основных цехах завода.
Нормирование энергопотребления
На предприятиях разрабатываются нормы расхода энергии и топлива на энергоемкие агрегаты — агрегатные нормы, для цехов — цеховые нормы и для предприятия в целом — заводские нормы. Агрегатные нормы особенно широко применяются при нормировании расхода электрической энергии в литейных цехах, термических печах, высокочастотных установках, компрессорных, водонасосных и некоторых других агрегатах и используются для анализа энергопотребления и премирования персонала, обслуживающего энергоемкие потребители.
Перспективное планирование энергопотребления производится по общезаводским нормам.
Нормы разрабатывают на следующие измерители выпуска продукции. В качестве общезаводских применяются измерители: по электроэнергии, сжатому воздуху и воде — натуральные и условные: по топливу — тонна годных поковок для кузнечного производства, тонна изделий, прошедших термообработку; для термических печей — тонна годных отливок для топлива, расходуемого
на все процессы в литейных цехах (все остальные расходы топлива по заводу нормируются на общезаводскую продукцию); по тепло- энергии — тонна годных поковок на пар, расходуемый кузнечным производством; расходы теплоэнергии всеми остальными потребителями завода нормируются на общезаводскую продукцию.
Методика расчета норм расхода энергии и топлива следующая. Для определения общезаводских расчетных норм расхода электроэнергии следует весь расход электроэнергии по заводу разделить на зависящие и независящие от выпуска продукции составляющие. К независящим относится расход электроэнергии на привод приточно-вытяжной вентиляции, освещение, на покрытие тепловых потерь термических и плавильных печей, на преодоление механических потерь в станочном оборудовании, на покрытие утечек сжатого воздуха и др. Весь остальной расход электроэнергии принимается как зависящий от выпуска продукции заводом.
Общий расход энергии (кВт-ч) определяется по формуле
А = В + cZ,
где В — расходы, не зависящие от выпуска; cZ— расходы, зависящие от выпуска (Z — выпуск продукции).
Поделив на выпуск продукции Z левую и правую части уравнения, получим норму расхода
В? = 7+с-
Задаваясь программой Z, норму расхода для конкретных условий можно представить в виде гиперболической кривой.
На рис 18.1 показана зависимость удельного расхода электроэнергии от выпуска продукции (для крупного завода): составляющая электроэнергии, не зависящая от выпуска, равна 12 млн кВт-ч в месяц, а зависящая — 750 кВт-ч на одну условную машину).
Рис. 18.1. Зависимость удельного расхода электроэнергии от выпуска продукции
Укрупненные цеховые удельные расходы электроэнергии по видам производства
Вид производства
Виды отливок (одной тонны)
Удельный расход электроэнергии, кВт-ч/т
L Производство стальных и цветных отливок
Плавка стали в дуговых печах
Жидкая сталь
700 ...750
Изготовление стальных отливок
Годные отливки
4000...5000
методом точного литья
Плавка стали в индукционных
Жидкая сталь
740 ...770
печах
Пресс-литье
Пресс-литье
770...780
Плавка цветных отливок
Цветные отливки
400 ...420
Двигательная энергия
Годные отливки
250 ...300
Освещение
Тоже
30 ...50
2 Производство ковкого чугуна Плавка чугуна (дуплекс-процесс)
Жидкий чугун
95... 100
Отжиг чугуна'
Годные отливки
450...490
Двигательная энергия
Тоже
110...120
Освещение
»
25 ...30
3. Производство серого чугуна Плавка чугуна (дуплекс-процесс)
Жидкий чугун
640... 660
Двигательная энергия
Годные отливки
160 ...170
Освещение
То же
30 ...35
4. Кузнечно-прессовое производство
Высокочастотный нагрев
Годные отливки
520 ...590
Светлый отжиг
То же
140... 155
Светлая пайка
»
540... 630
Силовая электроэнергия
»
75 ...85
Освещение
»
10... 15
5. Механообрабатывающее производство
Силовая электроэнергия:
Обработка и сборка задних мос
Условный
80... 150
тов, рулевого управления и др.
комплект
Изготовление моторов
Тоже
45 ...50
Производство коробок передач
»
15...20
Производство нормалей
»
40 ...45
Производство арматуры для
»
35 ...40
автомобиля
Производство инструмента
»
20 ...45
Производство штампов
»
100 ...ПО
Следовательно, выражение нормы расхода электроэнергии в зависимости от выпуска продукции можно представить как
9 =9 =12-Ю6-^^- + 750.12-Ю6-^^- + 750.
9 =
9 =
12-Ю6
-^^- + 750.
12-Ю6
-^^- + 750.
Меняя значение выпуска Z от 15 000 до 30 000 машин, получим кривую q = f(Z), представленную на рис 18.1.
Принцип расчета цеховых норм такой же, как и общезаводских. Расход электроэнергии цехом или агрегатом разбивается на составляющие, зависящие и независящие от выпуска продукции (табл. 18.3).
Расчет потребности в энергии и топливе
При планировании энергопотребления на ближайшие годы (1, 5, 7 лет) следует рассчитывать годовую потребность поквартально и максимальные энергетические нагрузки. Для этого необходимо определить дополнительные капитальные вложения для приобретения и монтажа силовых агрегатов и энергосетей (трансформаторов, компрессоров, насосов для холодной и горячей воды, котельных, газопроводов, тепловых пунктов, тепловых сетей и др.)
При планировании энергопотребления должны учитываться:
производственная программа завода на планируемый отрезок времени в тех измерителях, на которые даются нормы энергозатрат;
прогрессивные нормы расхода энергии и топлива на единицу выпускаемой продукции;
изменения технологии производства, вызывающие замену энергоносителей.
Как указывалось выше, нормы расхода электроэнергии, сжатого воздуха и воды рассчитываются на единицу общезаводской продукции (условная автомашина, условный трактор, условный станок, 1000 руб. валовой продукции в неизменных ценах и др.). Следовательно, программа завода на планируемый отрезок времени должна быть приведена к соответствующим измерителям. При этом следует обратить особое внимание на объемы кооперированных поставок, исключив из программы завода изделия, получаемые по кооперации и не требующие энергозатрат, и учесть энергоемкость новых изделий, изготовляемых заводом для передачи другим предприятиям.
Потребность в теплоэнергии для производства рассчитывается аналогично: для хозяйственно-бытовых нужд — по норме тепло- энергии на одного человека, а для отопления и вентиляции — по норме на 1000 м3 зданий.
Нормы расхода энергии и топлива (кВт-ч/ед. прод.) рассчитываются исходя из фактических отчетных данных с учетом измене-
ния программы и технологии производства. Например, при увеличении программы производства на следующий год на 6 % и фактическом расходе электроэнергии предыдущего года 500 кВт-ч на единицу продукции, принимая независимую от выпуска часть расхода 40%, или 200 кВт-ч, получим
= -^ + 300 = 488.
l,Uo
Этот удельный расход будет правильным, если технология производства, санитарно-технические условия и объем производственных заданий на планируемый отрезок времени остаются неизменными.
Перспективные максимальные энергетические нагрузки рассчитывают на основе анализа суточных графиков нагрузок за 20— 25 декабря для электроэнергии, топлива и теплоэнергии и за 20— 25 июля для сжатого воздуха и воды. Для этой цели строят суточные графики нагрузок за рабочий день середины недели и определяют величину максимальной нагрузки в процентах от средней суточной. Например, на рис. 18.2 приведен зимний суточный график машиностроительного завода с расходом электроэнергии 1369 200 кВт • ч; среднесуточная нагрузка 1369 200:24 = 57 000 кВт • ч, а максимальная нагрузка с 9 до 10 ч 73000 кВт ч; следовательно, отношение максимальной нагрузки к средней равно 73:57= 128 %.
Это отношение может быть принято для определения максимальной нагрузки на планируемый год.
По годовой потребности в энергоносителях, определенных по методике, изложенной выше, подсчитывают суточный расход и среднесуточную нагрузку, умножая значение последней на соответствующий коэффициент (например, на 1,28 для электроэнергии) получают максимальную нагрузку. Если существующие на заводе подстанции, компрессоры, котельные и другие силовые установки не смогут удовлетворить возросшим потребностям, то необходимо запроектировать расширение
Тыс. кВтТыс. кВт0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22Рис. 18.2. Суточный график(зимний) потребления электро-энергии
Тыс. кВт
Тыс. кВт
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Рис. 18.3. Суточный график Рис. 18.4. Суточный график по- потребления топливатребления сжатого воздухаРис. 18.3. Суточный график Рис. 18.4. Суточный график по- потребления топливатребления сжатого воздуха
Рис. 18.3. Суточный график Рис. 18.4. Суточный график по- потребления топливатребления сжатого воздуха
Рис. 18.3. Суточный график Рис. 18.4. Суточный график по- потребления топливатребления сжатого воздуха
энергохозяйства завода. Характерные суточные графики потребления топлива и сжатого воздуха в процентах от максимального представлены на рис. 18.3 и 18.4.
На рис. 18.5 приведены энергобалансы завода, из сопоставления которых отчетливо видна прогрессивная тенденция к более широкому применению электрической энергии при сокращении тепловой энергии и топлива. Увеличение потребления сжатого воз-
Рис. 18.5. Энергобалансы заводаРис. 18.5. Энергобалансы завода
Рис. 18.5. Энергобалансы завода
Рис. 18.5. Энергобалансы завода
Таблица 18.4
Структурный энергобаланс завода, %
Цехи
Электроэнергия
Газ
Пар
Сжатый воздух
Вода
Кузнечно-прессовый
14,7
63,4
63,6
34,5
27,3
Литейные
37,0
20,0
3,8
35,3
17,9
Термический
3,4
11,9
3,5
2,1
10,0
Механосборочные
17,7
—
2,5
16,8
14,2
Инструментальные
2,1
0,9
0,2
1,6
5,4
Арматурный
3,2
1,3
9,6
8,3
21,6
Штамповочно-механический
1,2
1,6
—
1,0
0,8
Деревообрабатывающий
1,3
—
15,3
—
—
Ремонтно-механический
0,8
0,7
—
—
—
Энергетические
17,3
—
.—
—
—
Прочие
1,3
0,2
1,5
0,4
2,8
духа также указывает на развитие автоматизации и механизации производства.
Для анализа энергопотребления завода по отдельным производственным процессам составляется структурный энергобаланс (табл. 18.4).
Схемы энергоснабжения и энергетические установки
Схемы энергоснабжения. Промышленные предприятия потребляют энергию различных видов (электроэнергию, пар и горячую воду; газообразное, жидкое и твердое топливо; сжатый воздух и т.д.) в различных количествах, с различными режимами потребления (в зависимости от режимов технологических процессов завода).
Схемы энергоснабжения промышленных предприятий зависят: 1) от потребляемых видов энергии и использования тех или иных энергоносителей; 2) от количества потребляемой энергии различных видов и соотношения между этими величинами; 3) от наличия вторичных энергетических ресурсов на предприятии, их вида, количества и возможного участия в энергобалансе завода; 4) от наличия (или возможности) связи с внешними источниками энергоснабжения (районной энергетической системой, электростанциями или котельными установками смежных предприятий и т.п.).
Основными схемами энергоснабжения промышленных предприятий следует считать:
полностью централизованную схему снабжения завода основными видами энергии — электроэнергией, теплом (в виде пара и
горячей воды) и механической энергией (в виде силового пара) от районной энергосистемы, районной или городской электростанции (ТЭЦ) или от ТЭЦ смежных промышленных предприятий, а также всеми видами топлива (газом, жидким и твердым топливом) от соответствующих топливоснабжающих организаций;
индивидуальную (децентрализованную) комбинированную схему снабжения завода электроэнергией, теплом и силовым паром от заводской теплоэлектроцентрали;
индивидуальную раздельную схему снабжения завода электроэнергией от заводской электростанции и остальными видами энергии от соответствующих заводских установок (котельных, компрессорных установок и пр.);
смешанную (частично централизованную) схему снабжения завода электроэнергией от внешнего источника (районной энергосистемы — РЭС, городской электростанции), теплом и прочими видами энергии — от заводских котельных и прочих заводских энергетических установок.
Электроснабжение. В подавляющем большинстве случаев машиностроительные заводы получают электроэнергию от энергосистем. В зависимости от местных условий питание промышленных предприятий может производиться глубокими вводами высокого напряжения 35, 110 и 220 кВ (проходящими по территории предприятия) с отпайками от них к наиболее крупным пунктам потребления энергии (рис. 18.6). При такой системе резко сокращаются распределительные сети на вторичном напряжении 6... 10 кВ и сокращаются потери энергии в сетях, расход цветного металла, протяженность кабельных трасс и капитальные вложения.
Теплоснабжение. Машиностроительные заводы потребляют тепловую энергию в виде пара и горячей воды для производственных и хозяйственно-бытовых нужд.
Наиболее экономично питание от теплосетей энергосистемы. В тех случаях, когда в районе расположения предприятий теплосетей нет, теплоэнергию получают от заводских котельных, вы-
Рис. 18.6. Глубокий ввод питающих линий
рабатывающих пар необходимых по требованию технологии производства параметров.
Если в кузнечном производстве применяют паровые молоты, то котельные должны вырабатывать пар давлением 10... 13 кПа. При отсутствии паровых молотов пар расходуется для обогрева сушильных камер, моечных машин, электролита в ваннах металлопокрытий, воды в бойлерах для горячего водоснабжения, отопления и вентиляции.
Воздухоснабжение. На машиностроительных заводах потребителей сжатого воздуха можно разделить на две группы. Для первой группы достаточно давления на вводе в цех 4,5...5 кПа (это пневматические зажимы металлорежущих станков, приспособления для обдувки штампов, резцов, изделий после промывки, пневматические маркеты, толкатели и подъемники). Для потребителей второй группы необходимо давление 6,5...7 кПа (это формовочные станки, пескодувные и пескометные машины, пневматические муфты сцепления на прессах и ковочных машинах, пневматические гайковерты).
В этих условиях, как показали экономические расчеты, целесообразно иметь две сети сжатого воздуха: одна давлением 5,5, а вторая — 7 кПа. Каждая из систем питается от самостоятельных компрессорных.
Водоснабжение. На промышленных предприятиях холодную воду используют для хозяйственно-бытовых нужд и производственных целей. Для питья, душей, приготовления пищи — вода должна удовлетворять санитарным нормам. Источником снабжения служит городская водопроводная сеть или артезианская скважина с водой соответствующих горизонтов.
Для промышленных целей вода не должна иметь большого количества взвешенных частиц, микроорганизмов и не быть агрессивной по отношению к трубопроводам. Источниками такой воды могут быть естественные источники (при соответствующей очистке и осветлении), артезианские скважины и городская водопроводная сеть. Наиболее дорогая вода — питьевая из городского водопровода — для технических целей используется в исключительных случаях, обычно только при возможности ее вторичного использования.
Электровооруженность труда. В качестве измерителя электровооруженности применяется показатель расхода электроэнергии 1000 кВт-ч/год на одного работающего. Электровооруженность изменяется обратно пропорционально изменению числа работающих и прямо пропорционально изменению электропотребления.
Определить электровооруженность труда за определенный отрезок времени можно двумя способами: 1) делением годового расхода электроэнергии на число работающих на предприятии; 2) делением годового расхода электроэнергии на годовой вы-
Рис. 18.7. Динамика энерговооруженности завода:
1 — трудоемкость; 2 — электроемкость; 3 — электровооруженность
пуск (удельная электроемкость выпускаемой продукции) и делением числа работающих на годовой выпуск (удельная трудоемкость):
9эл.ем = A/Z. кВт-ч/ед. прод., и Ятр.ем = B]Z. чел./ед. прод.;
в этом случае электровооруженность ?эл.воор (кВт-ч/чел./год) определяется по формуле
#эл.воор = ^эл.ем/?тр. ем»
Второй способ определения электровооруженности представляет больший интерес, так как он дает возможность сразу же анализировать причину изменения электровооруженности. Рассмотрим это на конкретном примере одного завода.
На рис. 18.7 представлены данные электроемкости и трудоемкости выпускаемой продукции в автомобильной промышленности, которые показывают, что рост энерговооруженности на рассматриваемом предприятии происходил не только за счет автоматизации и механизации производства, но и за счет внедрения прогрессивной технологии.
Контрольные вопросы
Какие виды энергии необходимы для технологических процессов?
Какие технологические процессы являются основными потребителями энергии?
Какие характеристики имеют энергоприемники?
Что такое энерготехнологическая схема процесса?
Как осуществляется нормирование электроэнергии?
Как рассчитываются нормы расхода энергии и топлива?
Как ведется расчет потребности в энергии и топливе?
Что такое структурный энергобаланс завода?
Что представляют собой схемы энергоснабжения завода?
Что такое энерговооруженность завода и от чего она зависит?
Глава 19
ОРГАНИЗАЦИЯ И НОРМИРОВАНИЕ ТРУДА НА ПРЕДПРИЯТИИ
Задачи научной организации труда
Эффективная работа предприятия невозможна без научной организации труда. Под научной организацией труда (НОТ) понимается комплекс мероприятий, направленных на повышение производительности труда и создание для работников благоприятных условий труда.
Научная организация труда направлена на решение следующих взаимосвязанных задач — экономической, психофизиологической и социальной.
Экономическая задача связана с наиболее полным использованием оборудования, материалов, сырья и обеспечением повышения производительности труда.
Решение психофизиологической задачи предполагает создание благоприятных производственных условий, что важно для сохранения здоровья работников и их работоспособности.
Социальная задача направлена на повышение удовлетворенности работников условиями и результатами труда.
Научная организация труда имеет четко определенный круг задач. Однако ее нельзя рассматривать изолированно от организации производства в целом. Организация труда связана с такими элементами производства, как техника и технология. При внедрении НОТ возникает необходимость в изменении технологического процесса, оборудования и др. На организацию труда влияют также тип и характер производства.
Научная организация труда предполагает проведение работ по следующим направлениям:
разделение и кооперация труда;
организация и обслуживание рабочих мест;
многостаночное обслуживание и совмещение профессий;
нормирование труда.
Виды кооперации и разделение труда
Разделение труда — разграничение деятельности людей в процессе совместного труда.
Цель разделения труда на машиностроительном предприятии — обеспечение выпуска высококачественной продукции с наименьшими затратами труда и материальных ресурсов. Разделение труда приводит к сокращению длительности производственного цикла
за счет повышения производительности труда в результате специализации и приобретения рабочими производственных навыков и знаний.
Следует отметить, что организаторы производства на предприятиях стран с развитой рыночной экономикой уделяют большое внимание проблеме сокращения длительности производственного цикла, так как решение этой проблемы является центральной задачей организации и управления производством, одним из показателей эффективности труда.
Разделение труда тесно связано с его кооперацией. Кооперация труда позволяет достичь согласованности действий отдельных работников или групп работников, выполняющих различные трудовые функции. Разделение и кооперация труда составляет две взаимосвязанные и дополняющие друг друга стороны организации труда на предприятии.
На машиностроительных предприятиях формы и степень разделения труда зависят от технического уровня и типа производства. Различают три основные формы разделения труда: технологическая, профессионально-квалификационная и функциональная.
Технологическая форма разделения труда связана с разделением производства машиностроительной продукции на технологические процессы и операции. Это — разделение труда между рабочими (штамповщиками, слесарями, сварщиками, токарями, сборщиками и т.д.) в целях специализации и повышения эффективности труда на каждом рабочем месте.
Профессионально-квалификационная форма разделения труда осуществляется с учетом специальности работников и сложности выполняемой ими работы. При этой форме разделения труда достигается отделение квалифицированной работы от менее квалифицированной, что позволяет правильно использовать работников и снизить расходы по заработной плате. Профессия — это особый род трудовой деятельности, требующий определенных теоретических знаний и практических навыков. Специальность — это вид трудовой деятельности в пределах данной профессии, требует от работника специальных знаний и навыков. Например, профессия — слесарь, специальность — слесарь-ремонтник, слесарь-инструментальщик, слесарь-сборщик.
Работники каждой профессии и специальности различаются по квалификации. Уровень квалификации рабочих определяется разрядами. Квалификация специалистов и служащих зависит от характера и уровня специальной подготовки и практического опыта работы.
Функциональная форма разделения труда предполагает разделение всех работников предприятия на отдельные группы в зависимости от характера участия их в производственном процессе и выполняемых ими функций.
В зависимости от выполняемых функций работники предприятия делятся на следующие категории: рабочие, руководители, специалисты, служащие.
К рабочим относятся лица, непосредственно занятые в процессе производства продукции, а также занятые ремонтом, перемещением грузов, уходом за машинами, оборудованием; управлением, регулированием и наблюдением за работой автоматов, автоматических линий; оказанием материальных услуг и др.
Так, непосредственное выполнение технологического процесса производится основными рабочими1, работы, способствующие осуществлению технологического процесса, выполняют вспомогательные рабочие. ■
Главными функциональными группами на предприятиях являются основные и вспомогательные рабочие, трудом которых непосредственно создаются материальные ценности. Разделение труда между этими группами рабочих основано на отделении труда основных рабочих от вспомогательных. Вспомогательные рабочие заняты обслуживанием рабочих мест материалами и полуфабрикатами, ремонтом и наладкой оборудования, снабжением энергией, транспортными, контрольными и другими операциями.
Такое разделение труда позволяет увеличить время полезной работы основных производственных рабочих, кроме того, обеспечивается лучшее использование оборудования, так как основной рабочий не отвлекается на выполнение вспомогательных и подготовительных работ.
К руководителям относятся работники, занимающие должности руководителей организаций и их структурных подразделений. В зависимости от выполняемых функций они подразделяются на руководителей высшего, среднего и низшего звеньев.
К специалистам относятся работники, занятые инженернотехническими, экономическими и другими работами. Это лица, занятые в функциональных подразделениях предприятия и выполняющие функции управления персоналом, планирования, анализа и др. К числу специалистов относятся бухгалтеры, диспетчеры, инженеры, механики, нормировщики, техники, энергетики, экономисты, программисты и др.
Служащие — это работники, осуществляющие подготовку и оформление документации, учет и контроль, хозяйственное обслуживание. К их числу относятся делопроизводители, кассиры, контролеры, секретари, табельщики, учетчики, статистики и др.
Все эти работники входят в группу промышленно-производственного персонала предприятия.
Для планирования численности основных производственных рабочих необходимо знать действительный годовой фонд времени работы. Для определения действительного фонда времени одного рабочего составляется баланс времени. В балансе времени рассчи- 242
тывается количество часов, которое должен отработать рабочий в планируемом году. Действительный годовой фонд времени работы рабочего машиностроительного предприятия может быть рассчитан как
Фд.р ^pQ (1 ~ ^ц.н -^.вс),где Dp — число рабочих дней в году; q — число рабочих часов всмену; АцН — коэффициент потерь времени на целодневные невыхо-ды; Ап.вс — коэффициент внутрисменных потерь рабочего времени.
Действительный годовой фонд времени работы рабочего составляет примерно 1860 ч. К целодневным невыходам относят все виды отпусков, неявки по болезни, прочие невыходы. К внутри- сменным потерям, связанным с сокращением рабочего дня, относятся перерывы в работе кормящих матерей, сокращенный рабочий день подростков и работающих на вредных производствах и другие потери.
Совмещение профессий и многостаночное обслуживание
Совмещение профессий и многостаночное обслуживание позволяют выполнять производственную программу предприятия с меньшей численностью работников. Совмещение профессий достигается рациональной организацией труда и применяется в следующих случаях: когда у работника имеется свободное время, достаточное для выполнения работ по другой профессии; когда условия работы требуют взаимозаменяемости рабочих (например, при работе на поточных линиях); когда применяется многооперационное оборудование, требующее от рабочего владения разными профессиями.
Под многостаночным обслуживанием понимается одновременная работа рабочего на нескольких единицах технологического оборудования.
Многостаночное обслуживание применяется там, где рабочий может выполнить ручные и машинно-ручные приемы на каждом станке за время автоматической работы остальных станков.
Самое главное условие организации многостаночного обслуживания заключается в том, что продолжительности выполняемых операций на всех совмещенных станках должны быть равны или кратны. Кроме того, требуется, чтобы машинное время обработки на каждом станке было больше или равно сумме ручного времени работы на остальном совмещенном оборудовании. В зависимости от типа оборудования, видов обработки и ассортимента деталей существуют различные формы многостаночного обслуживания.
Внедрение многостаночного обслуживания требует правильной организации работ и проведения технико-экономических расче-
тов. Многостаночная работа требует соблюдения определенной последовательности выполнения совмещенных работ, регулярного выполнения приемов, связанных с выполнением ручных работ на оборудовании, к которому подходит рабочий через определенные промежутки времени.
Затраты времени на ручную работу многостаночника (время занятости) складываются из следующих затрат:
вспомогательное неперекрываемое ручное время — /рнеп;
вспомогательное перекрываемое ручное время — /р.ПеР;
время перехода рабочего от одного станка к другому — /пер;
время активного наблюдения за работой станка — /набл.
При организации многостаночного обслуживания требуется рассчитать следующие данные:
количество одновременно обслуживаемых единиц оборудования — п;
длительность цикла многостаночного обслуживания — Тц;
коэффициент занятости рабочего — К^;
время перерывов в работе рабочего (свободное время) — /своб;
коэффициент загрузки оборудования — А^;
время простоя оборудования — /прост;
норму выработки за смену на всех совмещенных станках, т.е. норму выработки многостаночника — Нвыр.
Количество станков, на которых может одновременно работать рабочий (норма обслуживания многостаночника), определяется по формуле
« = -^- + 1,4ан
где /см — свободное машинное время, в течение которого рабочий свободен от ручной работы и активного наблюдения за данным станком; /зан — время занятости рабочего.
Свободное машинное время определяется по формуле
4м = 41 — (4>.пер * 4iep + 4габл)-
Время занятости рабочего определяется следующим образом:
4ан = 4> неп 4-пер + 4iep + 4<абл-
При рациональной организации многостаночного обслужива
ния требуется, чтобы отношение ^- было целым числом.
4ан
Длительность цикла многостаночного обслуживания определяется по формуле
Гц = 4< + /р.неп*
Если отношение — составляет дробное число, то его округ- ^зан
ляют до ближайшего меньшего или большего значения. В первом случае рабочий, обойдя станки, будет ожидать окончания автоматической работы оборудования. Величина свободного времени рабочего внутри цикла многостаночного обслуживания определяется по формуле
^своб = ^ — Лан^-
Свободное время рабочего внутри цикла должно рассматриваться как резерв для дальнейшего улучшения организации труда многостаночника.
Коэффициент занятости рабочего определяется по формуле
V _— ^своб
лзан —гр •
Если отношение -^ округляем до ближайшего большего зна- ^зан
чения, то оборудование в каждом цикле многостаночного обслуживания будет простаивать, ожидая подхода рабочего для выполнения ручных вспомогательных приемов.
Время простоя оборудования внутри цикла подсчитывается по формуле
^прост ^зан(^ — 1) — ^см-
Коэффициент загрузки оборудования определяется по формуле т -t у _ ц ‘прост Лзаг *“ гр -
Правильная организация многостаночной работы характеризуется прежде всего величиной простоев оборудования и потерь рабочего времени в длительности цикла. Размеры потерь как машинного, так и ручного времени в цикле многостаночной работы определяют целесообразность данного варианта совмещения станков для обслуживания их одним рабочим.
На рис. 19.1 представлены некоторые варианты многостаночного обслуживания.
Норма выработки за смену (шт.) на всех совмещенных станках, т. е. норма выработки многостаночника, определяется по формуле
_ и(420-/п_3)^выр —гр>
■'ll
где /п.3 — подготовительно-заключительное время.
Номер станка
Время, мин
Цикл работы многостаночника
^маш
*РУЧ
Аэпер
1
10
5
15
'^Онер™
2
10
5
15
3
10
5
15
■й
■ W/».
'^мсж
Рабочий
a
Номер станка
Время, мин
Цикл работы многостаночника
^маш
^руч
^опер
1
12
8 .
20
2
13
7
20
ж»
3
16
4
20
Рабочий
— — NIII
- - Nil
б
Номер станка
Время, мин
Цикл работы многостаночника
^маш
^руч
^опер
1
14
7
21
■Ш 1
1опер
2
12
5
17
1Х^^
'^мс*
Рабочий
^^^^^^111
^.:. ™ dll
в
Время автоматической работы /маш
Время занятости рабочего на станке /руч
Время занятости многостаночника за цикл Тмс
Свободное от работы время многостаночника за цикл Гмс
Время простоев станков за цикл Гмс
Рис. 19.1. Варианты многостаночного обслуживания:
а — обслуживание рабочим станков-дублеров с полной загрузкой оборудования;б — то же, но при неполной загрузке рабочего; в — вариант с простоями станкаиз-за некратности и неравенства оперативного времени на совмещаемых станкахпри неполной занятости рабочего
Наличие внутри цикла многостаночного обслуживания потерь рабочего времени и простоев оборудования приводит к снижению нормы выработки многостаночника.
Организация и обслуживание рабочего места
Рабочее место — это зона трудовых действий рабочего, оснащенная оборудованием, инструментом, оснасткой. На рабочем месте выполняются рабочим определенные производственные операции.
Классификация рабочих мест приведена на рис. 19.2.
Организация рабочего места — это оснащение его средствами и предметами труда, размещенными в определенном порядке. Чем рациональнее организовано рабочее место, чем оно удобнее, тем выше производительность труда, меньше непроизводительные потери рабочего времени.
Для оценки технического уровня рабочих мест применяют следующие показатели.
Для рабочих мест с оборудованием: производительность применяемого оборудования; соответствие оборудования требованиям обеспечения качества продукции; прогрессивность применяемого технологического процесса; технологическая оснащенность рабочего места.
Для рабочих мест без оборудования: обоснованность использования ручного труда; обеспеченность рабочего инструментом; технический уровень и качество используемого инструмента.
Организационный уровень рабочего места: рациональность планировки; количество и трудоемкость закрепленных работ, сменность и др.
Условия труда и техника безопасности: соответствие санитарно-гигиенических условий нормативным требованиям; применение тяжелого физического труда; монотонность труда; обеспечение безопасности труда.
На машиностроительных предприятиях важной задачей является задача организации и обслуживания рабочих мест станочников. Обеспечение рабочих мест материалами (заготовками), инструментом, выдача им сменных заданий, наладка и ремонт оборудования, прием готовой продукции — все это должно быть организовано таким образом, чтобы простой рабочего был минимален.
Необходимо комплексно оборудовать рабочее место, оснастить его всем необходимым и организовать рациональное обслуживание рабочего места.
Основные элементы оснащения рабочего места:
I—
Ручныеработы
Комплексно-механизиро-ванные и автомати-зированные
Тип оснащенияЭлементы оснащения
Основное технологическое оборудованиестанки, машины, агрегаты, автома
тические линии и т.д.
Вспомогательное
оборудованиесборочные, испытательные стенды,
транспортеры и другие средства транспортировки изделий и т. п.
Технологическая оснасткаприспособления и инструмент (режущий, мерительный, вспомогательный)
Организационная оснасткасредства для размещения и хранения приспособлений, инструмента, вспомогательных материалов и документации; производственная тара для заготовок и готовой продукции; средства сигнализации и связи, ухода за оборудованием и рабочим местом
При организации рабочего места станочника следует соблюдать инструкции по эксплуатации оборудования, технике безопасности, санитарные нормы и др. Пространство, занимаемое рабочим местом, как правило, определяется расчетным путем. Это пространство должно быть достаточным для того, чтобы рабочие могли производить все необходимые движения и перемещения при выполнении производственных операций. Необходима также система сигнализации и связи, обеспечивающая обмен информацией между рабочим и мастером, а также службами внутрицехового обслуживания.
На рабочем месте должны находиться только те предметы, которые применяются в производственном процессе. Каждый предмет должен иметь постоянное место, а расположение его перед рабочим должно соответствовать последовательности выполнения трудовых движений. Движения рабочего должны быть максимально производительны и по возможности не утомительны. Все органы управления оборудованием, инструмент, заготовки следует располагать в зоне досягаемости рук рабочего.
Схема обслуживания рабочего места станочника представлена на рис. 19.3.
Основными задачами организации обслуживания рабочих мест являются выявление непроизводительных затрат и потерь рабочего времени. Важно сократить затраты труда станочника на выполнение вспомогательных работ.
Эффективность организации обслуживания рабочих мест требует определенных затрат. Например, переход механических цехов на использование станков с числовым программным управлением требует наличия программистов. Сокращение потерь време-
ю СП Ою СП ОМатериалыМатериалыПолуфабрикатыПолуфабрикатыСредства трудаСредства трудаКонтроль качества продукцииКонтроль качества продукцииОбеспечение необходимой информацией и документациейОбеспечение необходимой информацией и документациейМежоперационный, окончательныйМежоперационный, окончательныйОбеспечение транспортными средствами для доставки сырья, вывоза готовой продукции, отходовОбеспечение транспортными средствами для доставки сырья, вывоза готовой продукции, отходовПроизводственный инструктаж Устный, письменныйПроизводственный инструктаж Устный, письменныйОснащениеОснащениеи подготовкаи подготовкаМетодыМетодыи приемыи приемыГотоваяГотоваяпродукцияпродукцияТехноТехнологическаялогическаяоснасткаоснастка&&технологитехнологическоеческоеОборудоОборудованиеваниевспомогавспомогательноетельноеОрганизаОрганизационнаяционнаяоснасткаоснасткаДокуменДокументациятацияОборудоваОборудование основноение основноеОбеспечеОбеспечение удобнойние удобнойрабочейрабочейпозыпозыФормаФормаорганизацииорганизациитрудатрудаУсловияУсловиятрудатрудаСодержа-ниеСодержа-ниеСырьеСырьеОбслуживаниеинструментомДоставка, обмен,восстановлениеОбслуживаниеинструментомДоставка, обмен,восстановление
ю СП О
ю СП О
Материалы
Материалы
Полуфабрикаты
Полуфабрикаты
Средства труда
Средства труда
Контроль качества продукции
Контроль качества продукции
Обеспечение необходимой информацией и документацией
Обеспечение необходимой информацией и документацией
Межоперационный, окончательный
Межоперационный, окончательный
Обеспечение транспортными средствами для доставки сырья, вывоза готовой продукции, отходов
Обеспечение транспортными средствами для доставки сырья, вывоза готовой продукции, отходов
Производственный инструктаж Устный, письменный
Производственный инструктаж Устный, письменный
Оснащение
Оснащение
и подготовка
и подготовка
Методы
Методы
и приемы
и приемы
Готовая
Готовая
продукция
продукция
Техно
Техно
логическая
логическая
оснастка
оснастка
&
&
технологи
технологи
ческое
ческое
Оборудо
Оборудо
вание
вание
вспомога
вспомога
тельное
тельное
Организа
Организа
ционная
ционная
оснастка
оснастка
Докумен
Докумен
тация
тация
Оборудова
Оборудова
ние основное
ние основное
Обеспече
Обеспече
ние удобной
ние удобной
рабочей
рабочей
позы
позы
Форма
Форма
организации
организации
труда
труда
Условия
Условия
труда
труда
Содержа-ние
Содержа-ние
Сырье
Сырье
ОбслуживаниеинструментомДоставка, обмен,восстановление
ОбслуживаниеинструментомДоставка, обмен,восстановление
Культурно-бытовоеобслуживание
Спецпитание,спецодежда,средства индивиду-альной защиты
Обеспечение всемивидами энергииЭлектроэнергия, пар,вода
Наладка оборудования
Наладка, подналадка,регулировка
Межремонтное обслужи-вание оборудованияОсмотр, смазка,регулировка
Рис. 19.3. Организация обслуживания рабочего места
ни в ожидании обслуживания ведет к росту производительности труда.
Организация обслуживания рабочих мест отражается на себестоимости продукции, так как в себестоимость продукции входит такая статья затрат, как расходы на содержание и эксплуатацию оборудования. Таким образом, организация рабочих мест и их эффективное обслуживание являются одной из главных задач организации производства.
Классификация затрат рабочего времени
Мерой труда является время, затраченное на выполнение работы. Повышение производительности труда возможно только при экономии затрат труда, а следовательно, и времени на выполнение заданного объема работ. Поэтому экономия затрат труда при высоком качестве продукции является критерием совершенства технологии.
В зависимости от задач производства в процессе технического нормирования устанавливают одну из перечисленных ниже норм:
времени (время выполнения единицы работы — технологической операции — при определенных организационно-технических условиях исполнителем соответствующей квалификации);
выработки (количество изделий, которое должно быть сделано работником соответствующей квалификации в определенных организационно-технических условиях);
обслуживания (количество единиц оборудования, которое работник должен обслужить за установленное время);
управляемости (количество работников, которое может быть непосредственно подчинено одному руководителю).
Техническое нормирование необходимо для определения производственной мощности, затрат труда на изготовление продукции, для расчета потребности в оборудовании, для расчета численности рабочих и фондов заработной платы.
Правильно установленные нормы времени должны учитывать производственные возможности рабочего места, ориентироваться на наилучшее использование оборудования, наиболее рациональное выполнение технологической операции при использовании передовых методов работы.
Наиболее полно отвечают этим требованиям технически обоснованные нормы времени, которые устанавливаются для определенных организационно-технических условий с учетом передового опыта.
Для установления норм времени необходимо изучать и анализировать структуру и величину затрат рабочего времени. Классификация затрат рабочего времени представлена на рис. 19.4.
Рис. 19.4. Классификация затрат рабочего времени
Рассмотрим кратко категории затрат рабочего времени.
Подготовительно-заключительное время — это время, необходимое для ознакомления рабочего с заданием и технической документацией, на подготовку рабочего места и наладку оборудования, на снятие инструмента и приспособлений после выполнения задания, на сдачу работы мастеру или контролеру. Подготовительно-заключительное время не зависит от размера обрабатываемой партии изделий.
Оперативное время — это время, затрачиваемое непосредственно на выполнение технологической операции. Оно подразделяется на основное и вспомогательное.
Основное время — это время, в течение которого происходит изменение обрабатываемого изделия, предусмотренное технологическим процессом. Основное время может быть машинным, т.е. выполняться без участия рабочего; машинно-ручным и ручным.
Вспомогательное время — это время, затрачиваемое рабочим на выполнение вспомогательных работ, связанных с обеспече- 252
нием основной работы. К вспомогательному времени относится время, затрачиваемое на установку заготовки и снятие готовой детали, пуск и остановку оборудования, перестановку инструмента, контрольные замеры и т.д. Как и основное время, оно может быть ручным, машинно-ручным и машинным. Чем совершеннее технологическое оборудование, тем меньше вспомогательное время в связи с сокращением выполняемых рабочим действий.
Время обслуживания рабочего места — это время, затрачиваемое рабочим на уход за рабочим местом и на поддержание его в чистоте и порядке. Время обслуживания включает в себя:
время технического обслуживания, которое затрачивается на смену затупившегося инструмента, наладку оборудования в процессе работы, смазку и чистку оборудования;
время организационного обслуживания, затрачиваемого на раскладку и уборку инструмента в начале и конце смены, на уборку рабочего места и другие действия, связанные с уходом за рабочим местом на протяжении смены.
Время регламентированных перерывов включает в себя время организационно-технических перерывов и перерывы на отдых и личные надобности рабочего.
Все остальные перерывы в рабочем времени не нормируются и относятся к потерям. Потери времени по организационно-техническим причинам чаще всего вызываются перебоями в снабжении рабочих мест заготовками, материалами, инструментом. Потери из-за нарушений технологической и трудовой дисциплины вызываются, как правило, несоблюдением технологической документации, выпуском бракованной продукции, опозданиями или преждевременным уходом с рабочего места.
Методы нормирования труда различных категорийработающих
Классификация методов нормирования труда представлена на рис. 19.5.
Методы нормирования труда делятся на аналитические и суммарные.
При использовании суммарного метода норма времени устанавливается на операцию в целом без разделения ее на составные части.
Суммарные методы включают в себя следующие методы: опытные — на основе опыта нормировщика или мастера, статистические — на основе статистических данных о нормах за прошлый период работы; нормирование по аналогии — на основе сравнения с нормами, установленными ранее на аналогичную операцию.
Суммарные методы отражают в норме прошлый опыт, не соответствуют современному уровню техники, организации производства и не могут служить основой повышения производительности труда, не позволяют эффективно использовать кадры предприятия. Нормы, установленные суммарными методами, должны заменяться технически обоснованными нормами, которые устанавливаются аналитическими методами. Структурная схема технически обоснованной нормы времени приведена на рис. 19.6.
Аналитические методы установления норм времени основаны на разделении операции на составляющие ее элементы, анализе их рациональности и последовательности выполнения и проектировании рациональной структуры операции и организационнотехнических условий ее выполнения.
Аналитические методы нормирования делятся на две группы: аналитически-расчетные и аналитически-исследовательские.
Аналитически-расчетный метод нормирования предусматривает расчет нормы времени на основе использования заранее разработанных нормативов. При этом методе используются нормативы режимов оборудования для расчета величины основного времени и нормативы времени для расчета подготовительно-заключительного, вспомогательного времени, а также времени обслуживания и отдыха.
Рис. 19.6. Структурная схема технически обоснованной нормы времени
Аналитически-исследовательский метод нормирования предусматривает установление норм путем непосредственного наблюдения за операцией на рабочем месте с помощью фотографии рабочего дня (ФРД) и хронометража. Из-за большой трудоемкости этот метод нормирования используется в основном для разработки нормативов времени во всех типах производства и для установления норм времени в массовом, особенно массово-поточном производстве.
Исходя из классификации затрат рабочего времени (см. рис. 19.4) и рассмотренных методов нормирования различают штучное время выполнения операции (мин) <„„ и штучно-калькуляционное время /шт..к.
Штучное время определяется по формуле
/щт = /осн + (всп + /обе + /отд,
где /Осн — основное время; /всп — вспомогательное время; t^ — время обслуживания; /отд — время на отдых и личные надобности.
Штучно-калькуляционное время — это время выполнения операции с учетом подготовительно-заключительного времени /п _э, которое затрачивается на всю партию обрабатываемых деталей п
/= / +
'шт.-к 'шт * п
Расчет нормы штучного времени аналитически-расчетным методом во всех типах производства ведется по формуле
/шт = (/осн + /всп)О + а + Р + у),
где а — коэффициент, учитывающий затраты времени на обслуживание рабочего места; р — коэффициент, учитывающий затраты времени на подготовительно-заключительные работы; у — коэффициент, учитывающий затраты времени на отдых и личные надобности рабочего.
Расчет составляющих элементов нормы штучного времени ведут следующим образом.
Для определения основного и вспомогательного времени применяют хронометраж, а для определения коэффициентов а, р, у используют данные, полученные в результате фотографии рабочего дня.
Таким образом, видно, что в аналитически-исследовательском методе нормирования для установления технически обоснованных норм времени используют хронометраж и фотографию рабочего дня. Оба эти метода взаимно дополняют друг друга. Рассмотрим особенности этих методов, используемых в нормировании.
Хронометраж — это метод изучения и нормирования затрат времени на выполнение циклически повторяющихся ручных и машинно-ручных элементов операции. Хронометраж проводится для разработки нормативов времени на основные и вспомогательные работы, для изучения, обобщения и распространения опыта лучших работников, для уточнения норм времени, установленных расчетным путем.
Проведение хронометража складывается из следующих этапов: выбор объекта хронометража, подготовка к наблюдению, наблюдение, обработка и анализ данных хронометража.
Хронометраж обычно проводится на рабочих местах опытных рабочих. Наблюдения проводят при установившемся темпе работы, обычно спустя 1,5...2 ч после начала рабочего дня.
Число наблюдений зависит от длительности операции, с уменьшением длительности — число наблюдений увеличивается. Так, при длительности операций свыше одной минуты число наблюдений составляет 20—30, а при длительности операций меньше минуты — 30—50.
При анализе хронометражных рядов резко отличающиеся отдельные замеры опускаются. Средняя величина замера определяется суммированием времени всех оставшихся замеров и делением полученного результата на число этих замеров. Таким образом, по хронометражному ряду определяют среднеарифметическую величину продолжительности элемента операции, которая принимается в качестве норматива.
Фотография рабочего дня (ФРД) проводится для изучения состояния организации труда и использования оборудования, выявления и устранения потерь рабочего времени, установления затрат времени по отдельным категориям работающих. На основании данных ФРД определяются нормативы подготовительно- 256
заключительного времени, времени обслуживания рабочего места и времени регламентированных перерывов, отдыха и личных надобностей рабочего.
Проведение фотографии рабочего дня складывается из следующих этапов: подготовки к наблюдению; проведения наблюдения; обработки и анализа полученных результатов; разработки конкретных мероприятий по ликвидации потерь и более полному использованию рабочего времени.
Подготовка к наблюдению заключается в выборе объекта наблюдения, знакомстве с рабочим местом и условиями, в которых будет проводиться наблюдение.
Проведение наблюдения заключается в фиксации существующих затрат времени со всеми недостатками, с последующей разработкой мероприятий по их устранению. Наблюдения и замеры ведутся в течение рабочего дня и заносятся в наблюдательный лист. В наблюдательном листе регистрируются затраты времени на все действия и перерывы в работе объекта наблюдения в порядке их возникновения.
На этапе обработки и анализа полученных данных составляется фактический баланс рабочего времени, позволяющий определить степень использования рабочего времени, причины потерь времени и соотношение затрат времени на работу и перерывы (табл. 19.1).
Таблица 19.1
Анализ баланса рабочего времени
Затраты рабочего времени
Баланс рабочего времени
фактический
нормальный
мин
% к итогу
мин
% к итогу
Оперативная работа (ОП)
340
81
369
87,9
Техническое обслуживание рабочего места (ТО)
19
4,5
19
4,5
Организационное обслуживание рабочего места (ОО)
18
4,3
18
4,3
Отдых и личные надобности (ОТ)
14
3,3
14
3,3
Потери рабочего времени (зависящие от рабочего — ПР, не зависящие от рабочего — ПО)
29
6,9
—
—
Итого
420
100,0
420
100,0
На основании фактического баланса путем исключения потерь рабочего времени и добавлением времени потерь к времени one* ративной работы составляется нормальный баланс рабочего времени.
По нормальному балансу определяются нормативы времени:
на техническое обслуживание рабочего места
где Тто — затраты времени на техническое обслуживание рабочего места; 70П — время оперативной работы;
на организационное обслуживание рабочего места
у ^орг.обс
Лэ ~ ,z on
где Торкове — затраты времени на организационное обслуживание рабочего места;
на отдых и личные надобности
Т
TZ _ 2 отд
J1
■*ОП
где Готд — затраты времени на отдых и личные надобности.
Эти нормативы используются при расчете нормы штучного времени на выполнение определенных операций технологического процесса.
Если нужно получить структуру затрат времени сразу по многим рабочим местам, например по участку цеха, то используется метод моментных наблюдений. Этот метод основан на применении теории вероятностей и математической статистики. В этом методе не фиксируется продолжительность затрат рабочего времени, а только вид затрат, который увидел наблюдатель в момент его подхода к рабочему месту. Наблюдатель, обходя по определенному маршруту все рабочие места, последовательно отмечает в наблюдательном листе, какой конкретно элемент затрат времени выполняется на каждом рабочем месте.
Моментные наблюдения осуществляются в следующей последовательности.
Выбирается участок цеха, намечаются рабочие места и оптимальный маршрут их обхода наблюдателем.
Берется из таблиц необходимое число моментных наблюдений (М) исходя из типа производства и допустимой величины ошибки результатов наблюдения.
Определяется длина маршрута обхода L^ в метрах и число объектов т наблюдения при одном обходе.
Рассчитывается продолжительность одного обхода Т^ в минутах исходя из средней длины одного шага наблюдателя и продолжительности одного шага в минуту.
Рассчитывается число моментов наблюдения в одну смену
М' = ^т.
Тобх
Рассчитывается продолжительность наблюдения в сменах^набл " М/М .
Умножением числа моментов наблюдений каждого вида затрат на интервал времени между наблюдениями получают продолжительность каждого вида затрат рабочего времени.
Преимущества метода моментных наблюдений заключаются в одновременном охвате большого количества рабочих мест.
Особенности нормирования труда специалистов и служтцих. Техническое нормирование труда специалистов и служащих позволяет рассчитать необходимое их количество, объективно распределить труд между работниками, правильно его организовать, повысить производительность труда. Для нормирования труда этих категорий работников применят нормы времени, выработки и управляемости. Применение того или иного метода нормирования зависит от разнообразия, сложности и повторяемости работ. По этим признакам специалистов и служащих можно разделить на три группы.
Первая группа включает в себя работников, труд которых характеризуется небольшим разнообразием выполняемых операций, их повторяемостью и малой долей творческого труда. Это труд технического исполнителя, для которого кроме знаний необходимы внимание, точность и своевременность выполнения установленного порядка, правил, стандартов. К таким работам относится делопроизводство, учетные операции, оформление и копирование документов, расчеты по заданной программе, ввод информации в ЭВМ и др. На все эти работы нормы времени устанавливаются аналитическими методами.
Вторая группа — это специалисты, труд которых характеризуется творчеством, изобретательностью. К этой группе относятся конструкторы, технологи, программисты, инженеры-проектировщики, расчетчики, экономисты и другие категории творческих работников.
Труд таких специалистов состоит из двух частей: технической, состоящей в оформлении законченной разработки (схемы, чертежи, технологические карты и т.п.), и творческой, состоящей в изучении различной информации, научно-технической литературы и поиска решения поставленной задачи. Первую часть труда нормируют аналитическими методами. Вторую часть труда обычными аналитическими методами нормировать невозможно, так
как заранее неизвестно содержание и продолжительность работы. Время, затрачиваемое на творческий поиск, остается скрытым от нормировщика до тех пор, пока не появится конечный результат: расчет, схема, проект, карта.
На практике для нормирования труда конструкторов и технологов применяют следующие методы нормирования на основе трудоемкости работ: метод аналогии, аналитический метод и по типовым представителям.
Метод аналогии состоит в том, что ранее разработанные конструкции, технологические процессы разделяют на простейшие элементы работ, по которым фиксируются фактические затраты времени. Для определения трудоемкости новой разработки время на ранее рассчитанные работы берут из аналогов и корректируют с учетом роста производительности труда. Трудоемкость работ, которые не имеют аналогов, рассчитывается с помощью коэффициентов, учитывающих сложность, новизну и оригинальность работы. Значения этих коэффициентов устанавливаются экспертным путем.
Аналитический метод нормирования труда специалистов с учетом сложности технической документации и удельного веса творческой работы учитывает количественные и качественные элементы трудового процесса. За исходную количественную единицу измерения принимается чертеж формата А4. За качественную единицу измерения чертежа принимается его сложность. Группа сложности чертежа определяется несколькими признаками, к числу которых относится: число сечений и проекций, число размеров, сложность детали в изготовлении, объем графических работ и т. п.
Так, для нормирования труда конструкторов составляется альбом сложности базовых чертежей. По каждому чертежу на основе статистических данных или экспертным методом устанавливается трудоемкость и квалификационная сложность конструирования изделий. Трудоемкость выполнения сборочных чертежей определяется количеством узлов и деталей, входящих в сборочную единицу, сложностью графического изображения, количеством видов разрезов и сечений и т. п. Установлено шесть групп сложности чертежей, и для каждой группы установлена норма времени для базового формата А4.
Метод нормирования труда специалистов на основании типовых представителей заключается в том, что все виды работ, выполняемых специалистами, классифицируются по однородным группам. На каждую группу разрабатывается типовой представитель, содержащий нормы времени на виды работ. Такая система заставляет специалистов придерживаться в своей работе прогрессивных методов.
Третья группа специалистов включает в себя руководителей низшего и среднего звена — мастеров, начальников цехов, отделов, 260
групп, бюро и т. д. В их труде присутствует анализ производственных ситуаций, поиск оптимальных управленческих решений, управление коллективом работников. Для нормирования их труда используются нормативы численности, обслуживания и управляемости. При разработке этих нормативов используют статистические методы.
Нормативы управляемости устанавливают, какое число работников должно находиться у одного руководителя в подчинении, чтобы обеспечить оптимальное руководство. Такой норматив зависит от квалификации руководителя, его умения организовать работу, от квалификации исполнителей и от сложности выполняемой работы.
Организация работ по техническому нормированию. На машиностроительном предприятии техническое нормирование зависит от характера, типа и масштабов производства. Работы по нормированию на уровне цеха ведутся работниками бюро технического нормирования или нормировщиками, на уровне предприятия — работниками отдела труда и заработной платы. Эти службы занимаются изучением организации производственных процессов; сопоставлением расчетных норм с фактическими; выявлением с помощью фотографии рабочего дня (ФРД), хронометража и других методов причин невыполнения отдельных норм или их значительного перевыполнения; выявлением неиспользованных резервов рабочего времени; организацией обмена передовыми методами труда.
На каждом предприятии производится периодический пересмотр действующих норм, так как в производстве необходимо соблюдать опережающий рост производительности труда по сравнению с ростом заработной платы. Проекты новых норм согласуются с мастерами и заранее доводятся до сведения рабочих. Нормы пересматриваются при внедрении нового или модернизации действующего оборудования, при изменении технологического процесса изготовления изделий, при повышении квалификации рабочих и внедрении передовых приемов труда.
Режим труда и отдыха работников предприятия
Рабочее время. Рабочим считается время, в течение которого работник в соответствии с правилами внутреннего трудового распорядка предприятия и условиями трудового договора должен выполнять трудовые обязанности. Режим рабочего времени должен предусматривать:
продолжительность рабочей недели (пятидневная с двумя выходными, шестидневная с одним выходным, рабочая неделя с предоставлением выходных дней по скользящему графику);
продолжительность ежедневной работы;
время начала и окончания работы;
время перерывов в работе;
число смен в сутки.
В зависимости от продолжительности рабочей недели различают следующие виды рабочего времени: рабочее время нормальной продолжительности; сокращенное рабочее время; неполное рабочее время.
Нормальная продолжительность рабочего времени работников на предприятиях не может превышать 40 ч в неделю.
Сокращенная продолжительность рабочего времени предусмотрена:
для работников, не достигших возраста 18 лет (в возрасте от 16 до 18 лет, — не более 36 ч в неделю; в возрасте от 15 до 16 лет, а также для учащихся в возрасте от 14 до 15 лет, работающих в период каникул, — не более 24 ч в неделю);
для работников, занятых на работах с вредными условиями труда, — не более 36 ч в неделю;
для отдельных категорий работников (учителей, врачей, женщин, работающих в сельской местности, и др.).
При пятидневной рабочей неделе продолжительность ежедневной работы (смены) определяется правилами внутреннего трудового распорядка или графиками сменности, утверждаемыми администрацией по согласованию с профсоюзом предприятия, с учетом специфики работы.
Работа в течение двух смен подряд запрещается.
На тех предприятиях, где по характеру производства и условиям работы введение пятидневной рабочей недели нецелесообразно, устанавливается шестидневная рабочая неделя с одним выходным днем. При шестидневной рабочей неделе продолжительность ежедневной работы не может превышать 7 ч при недельной норме 40 ч, 6 ч при недельной норме 36 ч и 4 ч при недельной норме 24 ч.
Продолжительность рабочего дня (смены), непосредственно предшествующего нерабочему праздничному дню, уменьшается на один час.
Неполное рабочее время может устанавливаться по соглашению между работником и администрацией как при приеме на работу, так и впоследствии (неполный рабочий день или неполная рабочая неделя). Неполное рабочее время устанавливается чаще всего по просьбе беременной женщины; женщины, имеющей ребенка в возрасте до 14 лет, или лица, осуществляющего уход за больным членом семьи в соответствии с медицинским заключением.
Оплата труда в этих случаях производится пропорционально отработанному времени.
Учет времени работы персонала отражается в «Табеле учета рабочего времени». Явка состоит из фактически отработанных дней
и целодневных простоев. Человекодень считается отработанным, если работник явился на работу и фактически к ней приступил.
Если работник явился на работу, но не приступил к ней по не зависящим от него причинам, то такой день называется днем целодневного простоя. Причиной целодневного простоя может быть, например, отключение электроэнергии и т.п.
Неявки на работу учитываются по следующим причинам: праздничные дни, очередные отпуска, отпуска по беременности и родам, болезни, другие неявки, разрешенные законом, неявки с разрешения администрации.
Для планирования численности основных производственных рабочих необходимо знать действительный годовой фонд времени работы. Для определения действительного фонда времени одного рабочего составляется баланс времени. В балансе времени рассчитывается количество часов, которое должен отработать рабочий в планируемом году.
В балансе различают следующие фонды времени: календарный, равный числу дней в планируемом году; номинальный, равный календарному за вычетом выходных и праздничных дней; явочный, равный номинальному за вычетом целодневных невыходов; действительный, равный явочному за вычетом внутрисменных потерь рабочего времени.
К целодневным невыходам относят все виды отпусков, неявки по болезни, прочие невыходы. Не планируются целодневные простои, неявки на работу с разрешения администрации и неявки по неуважительным причинам.
К внутрисменным потерям, связанным с сокращением длительности рабочего дня, относятся перерывы в работе кормящих матерей, сокращенный рабочий день подростков и работающих на вредных производствах и другие потери.
Действительный годовой фонд времени работы рабочего машиностроительного предприятия может быть рассчитан как
Фд.р = DpQ^l — ^цН — ^п.вс)>
где Dp — число рабочих дней в году; q — число рабочих часов в смену; Ки н — коэффициент потерь времени на целодневные невыходы; КПВС — коэффициент внутрисменных потерь рабочего времени.
Фд р составляет примерно 1860 ч.
Право на отпуск имеют все трудящиеся независимо от места работы, организационно-правовой формы предприятия и его вида собственности. Отпуск предоставляется один раз в год (год исчисляется с момента поступления работника на предприятие). Минимальная продолжительность ежегодного оплачиваемого отпуска регулируется трудовым законодательством РФ и составляет 28 календарных дней. Дополнительные отпуска предоставляются неко-
торым категориям работников (по беременности и родам, работникам Крайнего Севера, вредных производств и т.п.).
Дисциплина труда. В условиях современного сложного машиностроительного производства дисциплина труда является необходимым условием правильной организации труда на производстве. Различают технологическую и трудовую дисциплину.
Технологическая дисциплина -— это соблюдение установленной технологии производства, заданных режимов работы оборудования, производственных графиков, инструкций по ведению производственного процесса, правил техники безопасности и т.д.
Трудовая дисциплина предусматривает четкое, добросовестное выполнение каждым работником своих трудовых обязанностей, вытекающих из должностных инструкций и установленных правил внутреннего распорядка на предприятии с учетом морально-этических норм.
Нарушения дисциплины труда, потери рабочего времени наносят существенный ущерб деятельности предприятия, поэтому руководители устанавливают дисциплинарную и материальную ответственность лиц, допустивших нарушения трудовой дисциплины. Дисциплинарная ответственность выражается в виде замечаний, выговоров, строгих выговоров и увольнения работников.
Контрольные вопросы
Перечислите основные задачи научной организации труда на машиностроительном предприятии.
Какие формы разделения труда применяются на машиностроительных предприятиях?
Какие условия должны выполняться для организации многостаночного обслуживания?
Какие показатели должны быть рассчитаны при организации многостаночного обслуживания?
Как определяется среднесписочная численность работников машиностроительного предприятия?
По каким признакам проводится классификация рабочих мест на предприятии?
Для решения каких задач необходимо на предприятии техническое нормирование?
Какие перерывы в рабочем времени относятся к регламентированным?
Какова структура технически обоснованной нормы времени на технологическую операцию?
Какие методы нормирования используются для определения основного и вспомогательного времени выполнения технологической операции?
Для каких целей в нормировании используется фотография рабочего дня?
Раздел VIАВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Глава 20ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯАВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА
Основные понятия и преимуществаавтоматизации производства
Под автоматизацией производственных процессов (АПП) понимают комплекс технических мероприятий по разработке новых прогрессивных технологических процессов и созданию на их основе высокопроизводительного оборудования, выполняющего все основные и вспомогательные операции по изготовлению изделий без непосредственного участия человека. АПП является комплексной конструктивно-технологической и экономической задачей создания принципиально новой техники.
Автоматизации всегда предшествовал процесс механизации — частичной (первичной) автоматизации производственных процессов на базе такого технологического оборудования, которым управляет оператор. Кроме того, он осуществляет контроль изделий, регулировку и наладку оборудования, загрузку-выгрузку изделий, т. е. вспомогательные операции. Механизация может достаточно эффективно сочетаться с автоматизацией конкретного производства, но именно АПП позволяет обеспечить высокое качество продукции при высокой производительности ее изготовления.
Предусматриваются качественная и количественная оценки состояния механизации и автоматизации производственных процессов. Важнейший качественный показатель — уровень автоматизации а. Он определяется отношением количества автоматизированных операций (переходов) /авт к общему количеству операций (переходов), выполняемых на автомате, линии, участке /2:
а = ^.
Величина а зависит от типа производства. Если в единичном производстве а не превышает 0,1—0,2, то в массовом она составляет 0,8 —0,9.
Различают частичную и полную, единичную и комплексную, первичную и вторичную автоматизацию. В отличие от частичной
полная АПП предусматривает автоматизацию всех операций по изготовлению изделий, включая управление производственным процессом. Комплексная автоматизация в отличие от полной позволяет автоматизировать не только производственные процессы, но и подготовку производства за счет использования АСТПП и компьютерных технологий.
Автомат (от греч. automates — самодействующий) — самостоятельно действующее устройство или совокупность устройств, выполняющих по заданной программе без непосредственного участия человека процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов и информации.
Последовательность выполняемых автоматом запрограммированных действий называют рабочим циклом. Если для возобновления рабочего цикла требуется вмешательство рабочего, то такое устройство называют полуавтоматом.
Процесс, оборудование или производство, не требующее присутствия человека в течение определенного промежутка времени для выполнения ряда повторяющихся рабочих циклов, называют автоматическим. Если часть процесса выполняется автоматически, а другая часть требует присутствия оператора, то такой процесс называют автоматизированным.
Степень автоматизации производственного процесса определяется необходимой долей участия оператора в управлении этим процессом. При полной автоматизации присутствия человека в течение определенного периода времени вообще не требуется. Чем больше это время, тем выше степень автоматизации.
Под безлюдным режимом работы понимают такую степень автоматизации, при которой станок, производственный участок, цех или весь завод могут работать автоматически в течение по крайней мере одной производственной смены (8 ч) в отсутствие человека.
Технические преимущества автоматически управляемых производственных систем по сравнению с аналогичными системами с ручным управлением следующие: более высокое быстродействие, позволяющее повышать скорости протекания процессов, а следовательно, и производительность производственного оборудования; более высокое и стабильное качество управления процессами, обеспечивающее высокое качество продукции при более экономном расходовании материалов и энергии; возможность работы автоматов в тяжелых, вредных и опасных для человека условиях; стабильность ритма работы, возможность длительной работы без перерывов.
Экономические преимущества, достигаемые при использовании автоматических систем в производстве, являются следствием технических преимуществ. К ним можно отнести возможность значительного повышения производительности труда; более эко- 266
комичное использование ресурсов (труда, материалов, энергии); более высокое и стабильное качество продукции; сокращение периода времени от начала проектирования до получения изделия; возможность расширения производства без увеличения трудовых ресурсов.
Повышение производительности труда при автоматизации производства может быть достигнуто следующим образом: во-первых, благодаря более полному использованию календарного времени при круглосуточной автоматической работе оборудования; во-вторых, вследствие повышения скорости протекания процессов, которая не ограничивается возможностями человека; в-третьих, вследствие высвобождения обслуживающего персонала.
Автоматизация производства позволяет более экономично использовать труд, материалы, энергию. Автоматическое планирование и оперативное управление производством обеспечивают оптимальные организационные решения, сокращают запасы незавершенного производства. Автоматическое регулирование процесса сокращает потери из-за поломок инструментов и вынужденных простоев оборудования. Автоматизация проектирования и изготовления продукции с использованием ЭВМ позволяет значительно сократить количество бумажных документов: чертежей, схем, графиков, описаний и других, необходимых в неавтоматизированном производстве и отнимающих на их составление, хранение, передачу и использование много времени.
Автоматическое производство нуждается в более квалифицированном технически грамотном обслуживании. При этом значительно меняется сам характер труда, связанный с наладкой, ремонтом, программированием и организацией работ в автоматизированном производстве. Эта работа требует более глубоких и разносторонних знаний, более разнообразна и интересна.
От уровня развития машиностроения зависит прогресс всех отраслей промышленности. Поэтому повышению эффективности машиностроения и уровня автоматизации машиностроения должна отводиться приоритетная роль.
Особенности проектирования технологическихпроцессов автоматизированного производства
Основой автоматизации производства являются технологические процессы (ТП), которые должны обеспечивать высокую производительность, надежность, качество и эффективность изготовления изделий. С этой точки зрения большое значение приобретают прогрессивные высокопроизводительные методы обработки и сборки, используемые при проектировании автоматизированных ТП.
При разработке ТП автоматизированного производства рассматривают комплексно все его элементы: загрузку-выгрузку изделий, их базирование и закрепление, контроль, межоперационное транспортирование, складирование и пр. Поэтому для оценки возможности и эффективности автоматизации важно правильно классифицировать ТП.
Характерной особенностью ТП обработки и сборки является строгая ориентация деталей и инструмента относительно друг друга в рабочем процессе (первый класс процессов). Термообработка, сушка, окраска и прочие процессы в отличие от обработки и сборки не требуют строгой ориентации деталей (второй класс процессов).
Кроме того, ТП классифицируют по непрерывности на дискретные и непрерывные. Дискретные процессы характерны прерывистостью и строгой последовательностью рабочих и холостых движений. Непрерывные процессы не прерываются и изменяются плавно, без скачков (например, бесцентровое шлифование, протягивание). Эта классификация носит условный характер, так как в большинстве случаев процессы сочетают дискретность с непрерывностью.
Разработка ТП АП по сравнению с технологией неавтоматизированного производства имеет свою специфику, обусловленную следующими объективными факторами.
Автоматизированные ТП включают в себя не только разнородные операции механической обработки резанием, но и обработку давлением, термообработку, сборку, контроль, упаковку, а также транспортно-складские и другие операции.
Требования к гибкости и автоматизации производственных процессов диктуют необходимость комплексной и детальной проработки технологии, тщательного анализа объектов производства, проработки маршрутной и операционной технологии, обеспечения надежности и гибкости процесса изготовления изделий с заданным качеством. Степень подробности технологических решений должна быть доведена до уровня подготовки управляющих программ для оборудования.
При широкой номенклатуре изделий технологические решения многовариантны.
Возрастает степень интеграции работ, выполняемых различными технологическими подразделениями.
Насущные требования по совершенствованию и сокращению сроков технологической подготовки производства создали необходимость принципиально нового подхода к проектированию ТП с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР). Повышению эффективности автоматизированной разработки ТП во многом способствует рациональное сочетание типовых и индивидуальных технологических решений на всех стадиях проекги- 268
рования, а также высокий уровень стандартизации и унификации изделий, оборудования и самих ТП.
Внедрение гибких технологий (технологии переналаживаемого производства) с широким использованием средств вычислительной техники и роботов позволяет быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий. Последнее весьма актуально в условиях мелкосерийного и серийного производств, преобладающих в машиностроении.
Раскрыть потенциальные возможности автоматизированных производственных систем (АПС) и обеспечить их максимальную эффективность можно только в том случае, если проектированию АПС предшествуют глубокие технологические разработки и соблюдаются основные принципы технологии. Рассмотрим некоторые их них.
Принцип завершенности. Следует стремиться к выполнению всех операций в пределах одной АПС без промежуточной передачи полуфабрикатов в другие подразделения или вспомогательные отделения. Для реализации принципа необходимы обеспечение требований по технологичности изделий; разработка новых унифицированных методов обработки и контроля; расширение и обоснование типажа оборудования АПС с повышенными технологическими возможностями.
Принцип малооперационной технологии. Формирование ТП с максимально возможным укрупнением операций, с минимальным числом операций и установок в операциях. Для реализации этого принципа необходимы те же мероприятия, что и для принципа 1, а также оптимизация маршрутов и операционной технологии, применение методов автоматизированного проектирования ТП.
Принцип «малолюдной» технологии. Обеспечение автоматической работы АПС в пределах всего производственного цикла. Для реализации этого принципа необходима стабилизация отклонений входных технологических параметров АПС (заготовок, инструментов, станков, оснастки); расширение и повышение надежности методов операционного информационного обеспечения; переход к гибким адаптивным системам управления СУ ТП со статистической коррекцией УП.
Принцип «безотладочной» технологии. Разработка ТП, не требующих отладки на рабочих позициях. Принцип особенно актуален для широкономенклатурных АПС, он близок к принципу 3. Для его реализации необходимы те же мероприятия, что и для принципа 3.
Принцип активно-управляемой технологии. Организация управления ТП и коррекция проектных решений на основе рабочей информации о ходе ТП. Корректироваться могут как технологические параметры, формируемые на этапе управления, так и исходные параметры технологической подготовки производства
(ТПП). Для реализации этого принципа необходимы разработка методов и алгоритмов адаптивного управления ТП; разработка методов статистической коррекции базы данных для создания обучающих АПС.
Принцип оптимальности. Принятие решения на каждом этапе ТПП и управления ТП на основе единого критерия оптимальности. Для реализации этого принципа необходимо использование методов оптимизации ТП; разработка алгоритмов оптимизации для условий работы АПС; применение или разработка специальных технических, аппаратных, программных средств реализации указанных алгоритмов. Принцип б создает единую методическую основу решения технологических задач на всех уровнях и этапах, позволяет выработать наиболее эффективное, однозначное и взаимоувязанное решение указанных задач.
Помимо рассмотренных для технологии АПС характерны и другие принципы: компьютерной технологии, информационной обеспеченности, интеграции, безбумажной документации, групповой технологии. Все они объединены в единую систему ТПП и управления, что позволяет говорить о создании принципиально новой технологии АПС, реализующей наиболее эффективные технические решения и максимально раскрывающей потенциальные технические и технологические возможности АПС. Последний принцип групповой технологии является фундаментальным для всех АПС, так как именно он обеспечивает «гибкость» производства.
Особенности разработки технологических процессов автоматизированной и роботизированной сборки состоят в следующем. Автоматизированная сборка изделий выполняется на сборочных автоматах и автоматизированных линиях (АЛ). Важным условием разработки рационального ТП автоматизированной сборки является унификация и нормализация соединений, т. е. приведение их к определенной номенклатуре видов и точностей. На основе унификации и нормализации соединений в сборочных единицах и изделиях разрабатывают типовые сборочные процессы (операции и переходы), выполняемые на типовом сборочном оборудовании с использованием типовых инструментов и приспособлений.
Главным отличием роботизированного производства является замена сборщиков сборочными роботами и выполнение контроля контрольными роботами или автоматическими контрольными устройствами.
Если в условиях автоматизированного производства сборка из- • делий может выполняться методом полной или частичной взаимозаменяемости с применением методов селективной сборки и использованием контрольно-сортировочных автоматов, а также с ограниченным применением метода пригонки и регулировки, то роботизированная сборка должна выполняться по принципу полной взаимозаменяемости или (реже) по принципу групповой вза-
имозаменяемости. Исключаются возможности подгонки, регулировки. Строго должны быть соблюдены принципы выбора и постоянства баз, которые определяют качество собираемых изделий и надежность работы сборочных роботизированных комплексов (РТК).
Выполнение операций сборки должно проходить от простого к сложному: детали — в подузлы, подузлы — в узлы, узлы — в агрегаты, узлы и агрегаты — в изделие. В зависимости от сложности и габаритных размеров изделий выбирают форму организации сборки: стационарную или конвейерную. Стационарная сборка возможна без перемещения изделия, с подводом сборочных узлов и деталей к базовой сборочной единице (детали, узлу и т.д.). Конвейерная сборка возможна, когда роботы обслуживают рабочие места с различной ориентировкой и малой погрешностью позиционирования деталей и узлов.
При разработке ТП сборки в РТК предпочтительна высокая концентрация операций, определяющих модели роботов, их функции, точность, оперативность, быстродействие. Особенно важно уточнять временные связи элементов РТК, так как и они могут определять операционные возможности модели и количество сборочных промышленных роботов (ПР). С этой целью возможно построение циклограммы как отдельных роботизированных рабочих мест и ПР, так и РТК в целом. На основе операционной технологии и циклограмм РТК может быть проведена подготовка управляющих программ для сборочных роботов с ЧПУ и для всего РТК.
Перспективным направлением роботизации сборки является использование ПР, построенных по блочно-модульному принципу, а также обучаемых ПР. ■
Производительность автоматизированных систем
Эффективность автоматизации определяется прежде всего экономической эффективностью, а также взаимосвязью технических и экономических показателей производства. Технические показатели: /р.о — общее время рабочих ходов; /х — время холостых ходов цикла; q, пу — число рабочих позиций и участков, на которые разделено автоматизированное производство; 0 — временные потери. Экономические показатели — стоимость, срок службы, экономический эффект и пр. Производительность труда и коэффициент роста производительности труда являются обобщенными показателями АП. На взаимосвязи технических и экономических показателей АП основана теория производительности труда (ТПТ) и машин, которая позволяет выбирать наиболее эффективный вариант проекта при необходимости непрерывной модернизации производства.
Производительность определяется количеством годных деталей, изделий, комплектов, выпускаемых машиной в единицу времени. Время обработки детали машиной является обратной величиной производительности.
При расчете, анализе и оценке производительности автоматизированного оборудования с учетом различных видов затрат времени используют четыре вида (или категории) производительности: технологическую, цикловую, техническую и фактическую.
Технологическая производительность
к= г/н»
где /р = Х/К — время рабочих ходов.
Это максимальная теоретическая производительность при условии бесперебойной работы машины и обеспечения ее всем необходимым.
Цикловая производительность
О - 1 -1
7" /р + tX + /ggn
где /всп — вспомогательное время на загрузку-разгрузку оборудования, смену инструмента по циклу.
Это теоретическая производительность машины с реальными холостыми и вспомогательными ходами (tx > 0; ^п > 0) при отсутствии простоев (6пр = 0).
В автоматах и АЛ непрерывного действия (при tx = 0) цикловая производительность <2Ц равна технологической К. В остальных случаях она меньше и при /всп = 0 определяется по формуле
Величина ri =—1 + KtxВеличина ri =—1 + Ktxназывается коэффициентом производи
Величина ri =—
1 + Ktx
Величина ri =—
1 + Ktx
тельности. Она характеризует степень непрерывности ТП. Так, величина т| = 0,8 означает, что в рабочем цикле 80 % составляют рабочие ходы, а остальные 20 % — холостые, следовательно, возможности ТП используются только на 80 %.
Техническая производительность
Qt =Qt =1
Qt =
Qt =
^р + tx + /всп + ^9С,- /=1
Это теоретическая производительность машины с реальными
п
холостыми ходами и учетом ее собственных простоев T^ci, свя- /=1
занных с выходом из строя инструментов, приспособлений, обо
рудования (т. е. при условии tx > О, U > 0, £бс/ > 0).
Фактическая производительность
т , лпкт ’
ПР (^р + 4 + 4cn) + (^9c/ + 2®°Pr/ + S®nepz)
Z=1/=1/=1
пкт
где Т — время рабочего цикла; 6пр = Z6c/+£6орг/ + Z6nepZ —СУМ-
Z=1/=1/-1
к
марное время всех простоев; ^9oprz — время простоев по органи- z=i
зационно-техническим причинам, не связанным с работой обо-
т
рудования; £бпер/ — суммарное время переналадок оборудова- /=1
НИЯ.
Для количественной оценки производительности Q необходимо общее количество деталей z разделить на период их изготовления 6:
0 = ^/6.
Если за рабочий цикл выдается одна деталь, то
В общем случае за рабочий цикл может выпускаться р деталей, тогда
Чем чаще и длительнее простои, тем ниже производительность. Влияние внецикловых простоев на производительность можно оценить, используя ряд следующих показателей и коэффициентов:
коэффициент использования г]исп;
коэффициент технического использования г|тех;
коэффициент загрузки т|заг;
е показатель 2/пр/ — величина внецикловых простоев, приходящихся на одну деталь:
” 6пр/
показатель ^пр — величина внецикловых простоев, приходящихся на единицу бесперебойной работы:
^Ч1р = 0Пр/0р,
где 6пр — суммарное время простоев; 0Р — суммарное время безотказной работы.
Контрольные вопросы
Что понимают под автоматизацией производственных процессов? В чем отличие автоматизации от механизации?
Какими показателями оценивается уровень автоматизации?
Чем отличается автомат от полуавтомата?
Чем отличается автоматический производственный процесс от автоматизированного?
Какие преимущества дает автоматизация производства?
Каковы особенности проектирования технологических процессов в условиях автоматизированного производства?
Какие основные принципы лежат в основе проектирования автоматизированных производственных систем?
Каковы особенности разработки технологических процессов автоматизированной и роботизированной сборки?
Как рассчитывается производительность производственных систем?
Что такое технологическая, цикловая, техническая и фактическая производительность?
Глава 21
АВТОМАТИЗАЦИЯ ЗАГРУЗКИ ЗАГОТОВОК
Загрузка заготовок
Загрузка заготовок на станки, прессы, сборочные и другие машины — часть операции обработки и сборки деталей. Анализ вспомогательного времени показывает, что на универсальных станках затраты времени на загрузку и разгрузку заготовок являются самыми значительными и составляют от 20 до 70 % всего вспомогательного времени.
Задачи механизации и автоматизации загрузки различных заготовок — одни из наиболее сложных в общем комплексе работ по автоматизации технологических процессов. Сложность заключается в большом разнообразии технологических процессов обработки и сборки, форм и размеров заготовок.
Внедрение в производство твердосплавных режущих и измерительных инструментов, пуансонов и матриц, алмазных режущих инструментов привело к созданию быстроходных станков, прессов и других машин. На таких машинах основное (машинное) время обработки деталей уменьшается в несколько раз, однако это не приводит к значительному повышению производительности труда, если не уменьшается вспомогательное время. Например, до использования высокопроизводительных инструментов машинное время Тм = 120 с, вспомогательное время Гвс = 120 с, оперативное время Гопер = 120 + 120 = 240 с, после внедрения твердосплавного инструмента машинное время Ти = 30 с, т.е. уменьшилось в 4 раза, а оперативное время Топер = 30 + 120 = 150 с, т.е. уменьшилось в 2,5 раза. Из примера следует, что для повышения производительности необходимо уменьшить и вспомогательное время. Сокращение вспомогательного времени за счет ускорения загрузки и разгрузки заготовок может быть достигнуто путем внедрения автоматических быстродействующих загрузочных устройств. Кроме того, автоматизация загрузки и разгрузки освобождает рабочего от выполнения однообразных монотонных действий, а следовательно, облегчает и улучшает условия его труда, значительно повышает производительность как за счет ускорения движений при загрузке и разгрузке, производящихся специальными устройствами, так и за счет представляющейся возможности обслуживания рабочим нескольких станков.
Классификация заготовок
Заготовки в машиностроении бывают четырех видов — бунтовые (проволока или лента, свернутые в бунт-катушку), прутковые (прутки, полосы), штучные (литье, штампованные, полуфабрикат, поступающий на дальнейшую обработку после отрезки от прутка и др.) и порошковые (пресс-порошки, гранулы и др.) для получения пластмассовых, металлокерамических и керамических деталей.
Из бунтового материала, имеющего большую длину, может быть получено очень большое число деталей, меньшее число — из пруткового материала и только одна деталь — из штучной заготовки. Поэтому изготовлять малые по размерам детали целесообразно из бунтового и пруткового материала. Для получения более высокого коэффициента использования материала необходимо применять
штучные заготовки, по форме и размерам близкие к готовой детали. Бунтовые и прутковые материалы поставляют металлургические предприятия. Из порошков получают чаще всего штучные заготовки, обработка которых почти не требуется.
Автоматические загрузочные приспособления превращают полуавтоматы в автоматы, позволяют пересмотреть режимы работы станков и других машин с целью их интенсификации, создают условия для рациональной компоновки автоматических поточных линий, повышают культуру производства и улучшают охрану труда работающих. В массовом и крупносерийном производствах создают специальные загрузочные и разгрузочные приспособления в соответствии с формой, видом и размерами заготовки. В серийном и мелкосерийном производствах иногда приходится в течение одной смены обрабатывать всевозможные детали из разных заготовок. Поэтому применение различных загрузочно-разгрузочных приспособлений, соответствующих каждой из заготовок, потребовало бы длительного времени на установку и наладку таких устройств. В серийном производстве следует использовать универсально-наладочные устройства, позволяющие быстро их переналадить под каждую из разных по форме и размерам заготовок. Таким образом, загрузочно-разгрузочные устройства рекомендуют как в массовом и крупносерийном, так и в серийном и мелкосерийном производствах.
Питание станков бунтовым материалом
Проволоку, свернутую в бунт, вручную или с помощью подъемно-транспортных устройств загружают на приспособление А (рис. 21.1, о). Конец проволоки пропускают через правильное устройство Б, устройство для подачи проволоки В, приспособление Г и вводят в рабочую зону автомата Д. Правильные ролики регулируют с помощью винтов для ввода между ними проволоки разных диаметров. Иногда (например, на автоматах для навивки пружин) устанавливают два правйльных устройства во взаимно-перпендикулярных плоскостях, чтобы лучше выпрямлять проволоку. '
Подающее устройство В с помощью кривошипного, кулисного или кулачкового механизма совершает возвратно-поступательное движение. Движение к рабочей зоне производится в то время, когда приспособление Г разжато и проволока беспрепятственно проходит в рабочую зону. Затем приспособление Г сжимает проволоку, подающее устройство В и движется в исходное положение. В это время деталь изготовляется и отрезается от бунта, чтобы при дальнейшем разжатии приспособления проволока вновь подавалась бы в рабочую зону.
Рис. 21.1. Схема питания станков бунтовым материалом:Рис. 21.1. Схема питания станков бунтовым материалом:
Рис. 21.1. Схема питания станков бунтовым материалом:
Рис. 21.1. Схема питания станков бунтовым материалом:
а — приспособление для загрузки; б — шариковый механизм захвата материала; 1 — основание; 2 — вращающийся стол; 3 — бунт проволоки; 4 — крепежный фланец; 5 — регулировочные винты; б — регулируемые ролики; 7 — нерегулируемые ролики; 8 — плита; 9 — салазки; 10 — державка; 11 — твердосплавный сухарь; 12 — резец; 13 — качающаяся державка; 14 — ось; 15 — пружина; 16 — втулка с внутренней конической поверхностью; 17 — шарики; 18 — крышка;
19 — проволока
На рис. 21.1, б показана схема шарикового механизма захвата материала. Три шарика 17находятся в конической втулке 16. При перемещении каретки вперед шарики, заклиниваясь между проволокой 19 и коническим отверстием корпуса, перемещают материал на величину хода каретки. При движении каретки назад шарики расклиниваются и скользят по проволоке. Зажим проволоки осуществляется в цанговом или клещевом патроне. Синхронность работы подающего устройства и патрона обеспечивается системой управления, выполняемой чаще всего в виде распределительного вала с кулачками.
Питание станков прутковым и ленточным материалом
Прутки, ленты, листы длиной 1...3 м загружают на станки и прессы. Прутки, поступающие на предприятие перед загрузкой, правят, калибруют, чтобы они не имели прогиба больше заданного значения, так как он влияет на точность изготавливаемой детали, и разрезают на размер, обеспечивающий наименьший неиспользуемый остаток прутка.
Пруток загружают через шпиндель на станок. Закрепляют его чаще всего в цанговом патроне, находящемся в рабочей зоне. Механизм подачи располагают с противоположной стороны от патрона, чтобы не мешать рабочим органам производить обработ-
ку. Пруток подают в рабочую зону тогда, когда патрон разжат. Подачу обеспечивают различными способами: собственным весом; грузом, тянущим трос и поводок, закрепленным на конце прутка; вращающимися роликами за счет сил трения, возникающих между роликами и прутком.
Питание станков штучными заготовками
Магазинные загрузочные приспособления
Бесперебойная работа станка или другой машины требует, чтобы заготовки подавались в рабочую зону сразу же после съема готовых деталей. Таким образом, необходимо создать устройство с запасом заготовок, ориентированных в пространстве относительно приспособления у рабочей зоны машины.
Магазинным загрузочным приспособлением (МЗП) называется устройство, в котором заготовки находятся в ориентированном положении в один ряд. В магазин заготовки загружает рабочий. Запас заготовок должен обеспечить бесперебойную работу станка в течение 20...25 мин, чтобы рабочий успел обслужить несколько станков. МЗП механизирует загрузку, так как рабочий каждую заготовку ориентирует и устанавливает в магазин.
Схема магазинного загрузочного устройства представлена на рис. 21.2. Магазин 1 — емкость определенной формы. В него загружают ориентированные заготовки в один ряд. Располагают его вертикально, горизонтально или наклонно. Заготовки 2 перемещаются по магазину от зоны загрузки до выхода под действием собственного веса (магазины с углом к горизонтали не менее 45°)
Рис. 21.2. Схема магазинного загрузочного приспособления:
1 — магазин; 2 — заготовки; 3 — отсекатель; 4 — привод отсекателя; 5 — питатель; 6 — шток; 7 — цилиндр; 8 — поршень; 9 — пружина; 10 — подпружиненная планка; 11 — рабочая зона; 12 — приспособление; 13 — выталкиватель
или принудительно толкателем (магазины — горизонтальные или наклонные: угол наклона к горизонту до 15°).
Механизм поштучной выдачи заготовок — отсекатель 3 с приводом отсекателя 4 расположены около магазина. Питатель 5 непосредственно передает заготовку от магазина в рабочую зону. Привод питателя может быть механическим, пневматическим, гидравлическим. В последних случаях он состоит из штока 6, цилиндра 7, поршня 8 и пружины 9. Подпружиненная планка 10 удерживает заготовку в гнезде питателя.
Питатель подает заготовку в рабочую зону 11, где она устанавливается и закрепляется в приспособление 12 на станке, затем питатель 5 начинает движение в обратном направлении (к магазину 1). Подпружиненная планка 10 отгибается, чтобы не сдвинуть заготовку в приспособлении 72 и не сломаться самой. Возврат планки 10 в исходное положение осуществляется пружиной 9. После раскрепления детали кулачками или другими зажимными элементами приспособления, чаще всего под действием пружины, выталкиватель 13 (сбрасыватель) удаляет готовую деталь из приспособления 72.
В МЗП загружают заготовки сложной формы, когда их ориентация без участия рабочего затруднена или при автоматической ориентации их поверхности могут повреждаться, а также, если нужно подать на сборку много разных деталей и размещение более габаритных автоматических бункерных загрузочных приспособлений (БЗП) не позволяют размеры сборочного автомата. Кроме того, при незначительной партии деталей, если более дорогие и сложные БЗП экономически не целесообразны, применяют МЗП.
Бункерные загрузочные приспособления
Бункерные загрузочные устройства (БЗУ) состоят из магазинного загрузочного приспособления с добавлением емкости-бункера, куда загружают не ориентированные заготовки (навалом), и автомата питания — механизма для ориентации и захвата заготовок. В отличие от МЗП, где каждую заготовку ориентируют в пространстве и загружают в магазин, в БЗП рабочий не касается каждой заготовки, а высыпает их из тары в бункер — таким образом БЗП автоматизирует загрузку.
Ориентировка и захват заготовок автоматом питания осуществляется при возвратно-поступательном, маятниковом, колебательном и вращательном движениях захватывающего устройства. Не при каждом движении этого устройства может произойти захват заготовки, но в среднем за единицу времени (час, смену) число захватов одинаковое, т. е. производительность автомата питания Qcp получается примерно постоянной. Из автомата питания 279
правильно ориентированные заготовки поступают через лоток в магазин или непосредственно в питатель. Для обеспечения бесперебойной работы оборудования Qcp должно быть на 10... 15% больше производительности станка. Конструкция автомата питания должна быть такой, чтобы в случае переполнения лотка и магазина заготовками вновь захваченные заготовки сбрасывались в бункер.
Механизм ориентации и захвата, выполненный, например, в виде вращающегося диска с крючками по периферии (рис. 21.3), предназначен для втулок, трубок и колпачков, у которых высота / больше диаметра d. Засыпанные в бункер 1 заготовки, скатываясь по наклонному дну в корпус 6, встречают на своем пути крючки 2, установленные на вращающемся диске 4. Захваченные крючками заготовки передаются в приемник 3, а затем попадают в магазин- трубку 5. Если трубка 5 заполнена до отказа или заготовка заняла на крючке неправильное положение и не может попасть в приемник 3, то вращение диска 4 автоматически прекращается с помощью муфты предельного момента.
Заготовка
Рис. 21.3. Бункерное загрузочное устройство с крючковым автоматом питания:
1 — бункер; 2 — крючок; 3 — приемник; 4 — вращающийся диск; 5 — трубка; 6 — корпус
Производительность автоматов питания зависит от скорости движения (числа оборотов или двойных ходов) рабочего органа захвата, числа захватных органов, коэффициента вероятности захвата заготовок и определяется по формулам:
Qcp = 1000vr]/w — для случая, когда захватный орган имеет вращательное движение;
5ср = и^к — для случая, когда захватный орган имеет маятниковое или возвратно-поступательное движение.
Здесь у — окружная скорость захватных органов, м/мин; т] — коэффициент вероятности захвата, определяемый экспериментально для каждого типа механизма; т — шаг захватных органов, мм; п — число колебаний или двойных ходов захватного органа, мин; к — число заготовок, которые одновременно могут быть захвачены и ориентированы захватным органом.
Для мелких и средних деталей широко применяются вибробункеры (рис. 21.4, в). В чашу 2 (бункер) с коническим дном подают заготовки (навалом). По винтовому лотку 4, закрепленному на чаше 2, заготовки движутся снизу вверх. Вибрации передаются лотку вибратором 7, расположенным в корпусе. Вибрации лотка разъединяют сцепившиеся заготовки.
Схему действия вибробункера объясняет рис. 21.4, б. На лотке 4 с углом подъема р находится заготовка 6. Под действием электромагнита и упругих рессор 5, расположенных к вертикали под углом а, лоток с заготовкой получает сложные колебания (вертикальные и круговые).
При втягивании электромагнита рессоры сгибаются, занимая вертикальное положение а = 0. При этом лоток 4 с деталью б получает импульс движения со скоростью у, направленный под углом а - р. При возврате в исходное положение электромагнита движение лотка прекращается, и под действием рессор лоток начинает быстрое обратное движение. Заготовки при этом продолжают по инерции движение вперед и за счет вертикального импульса отрываются от лотка. Заготовка опускается на лоток дальше своего первоначального положения.
Для подачи заготовок, ориентированных определенным образом, лоток и чаща имеют различные ориентирующие устройства 3 (см. рис. 21.4, а), располагаемые ближе к выходу заготовок. Ориентирующие устройства конструируют с таким расчетом, чтобы заготовки, находящиеся на лотке в требуемом положении, продвигались далее, а находящиеся в других положениях сбрасывались на дно в общую массу заготовок. К примеру для подачи деталей типа винтов головкой вниз можно применить ориентирующие устройства.
Косой отсекатель 7 отстоит от лотка на величину, несколько большую толщины головки, чтобы заготовки, движущиеся головкой вниз, проходили под отсекателем и удерживались на лотке.
Рис. 21.4. Вибробункер:
а — общий вид; б — схема действия; в, г, д, е — ориентирующие устройства; 1 — вибратор; 2 — чаша (бункер); 3 — ориентирующее устройство; 4 — винтовой лоток; 5 — рессора; б — деталь; 7 — косой отсекатель; 8, 9, 12 — отсекатели;
10 — лоток; 11 — удерживатель
Заготовки, движущиеся головкой вверх, косым отсекателем /сбрасываются.
Если нужно получить из бункера заготовку с головкой, расположенной вверх, то используют отсекатель 8, изображенный на рис. 21.4, г. Отсекатель размещается против узкой стороны лотка и детали, движущиеся головкой вниз, сбрасываются с лотка, ибо их центр масс располагается вне лотка. В паз отсекателя входит головка, повернутая вверх, и потому такие заготовки подаются в рабочую зону станка или в магазин.
Рассмотрим ориентирующие устройства для коротких валиков с цапфой на конце. Если нужно подавать валики вертикально цап-
фой кверху (рис. 21.4, д), то ориентирующее устройство будет состоять из двух отсекателей. Детали, лежащие на лотке, пройдя под отсекателем 9, попадут под второй отсекатель, состоящий из неширокого лотка Юи удерживателя 77. Детали, расположенные цапфой вверх, удержатся на лотке козырьком и подадутся в рабочую зону станка. Если цапфа должна быть внизу (рис. 21.4, е), то у отсекателя 12 лоток выполняют наклонным с пазом, несколько большим по высоте и ширине, чем высота и диаметр цапфы.
Проектирование вибробункера с электромагнитным приводом сводится в основном к определению геометрических параметров чаши, выбору частоты колебаний бункера и расчету максимальной скорости движения заготовок по магазину. Диаметр D цилиндрической чаши и ее высоту определяют исходя из условий обеспечения емкости, гарантирующей бесперебойную работу питаемого технологического агрегата, и такого расположения ориентирующего устройства, которое размещалось бы выше уровня максимальной загрузки бункера.
Обычно принимается диаметр чаши D = (10... 12)/д, но не меньше диаметра принятого нормализованного вибратора (/д — длина подаваемых деталей).
Так как в большинстве случаев чашу изготавливают из алюминия, угол подъема винтовой дорожки магазина р = 3...50. Угол подъема дорожки и ее средний диаметр определяют шаг винтовой направляющей / = nZ)cptgp. Во избежание заклинивания заготовок между витками шаг винтовой дорожки должен быть в 1,5—2 раза больше высоты транспортируемых заготовок. Тогда средний диаметр винтовой направляющей
Dcp = (l,5...2)Wg₽).
Требуемая наивысшая скорость движения деталей по лоткуv - L/^C^,
где L — шаг между деталями (при движении вплотную назначают обычно равным длине заготовки), мм; Тц — время технологического цикла обработки или измерения детали, с; Сп — коэффициент плотности потока.
Контрольные вопросы
Как классифицируются заготовки для автоматического питания станка?
Как обеспечивается автоматическое питание станков бунтовым, ленточным и прутковым материалом?
В каких случаях применяются магазинные питающие устройства?
В чем отличие бункерных загрузочных устройств от магазинных?
Как работают крючковые БЗУ и для каких деталей они применяются?
Для каких деталей используются секторные БЗУ и как они устроены?
От чего зависит производительность БЗУ?
Как устроен вибрационный бункер и какие он имеет преимущества?
Как осуществляется ориентация деталей в вибробункере?
Как можно регулировать скорость движения деталей в вибробункере?
Глава 22
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВИ РОБОТИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
Общие сведения о роботах
В своем развитии роботы и робототехника прошли короткий, но стремительный путь. Возникновение современных роботов следует отнести к 1959 г., когда были созданы первые промышленные манипуляторы с программным управлением в США. В 1962 г. появились первые и поступили на промышленный рынок американские промышленные роботы «Юнимейт» и «Версатран», созданные соответственно фирмами «Юнимейшн» и «Америкам Машин энд Фаундри» (АМР) и предназначенные для обслуживания технологических процессов: литья под давлением, ковки, механической обработки, точечной сварки, нанесения покрытий. Применение их в автомобильной и металлургической промышленности оказалось экономически выгодным: затраты на приобретение роботов «Юнимейт» или «Версатран» (25 — 35 тыс. долл, за один робот) окупались за 1,5—2,5 года. Как было сказано в одной из статей, опубликованной в журнале «Машинери мэгэзин»: «в американской металлообрабатывающей промышленности появился новый тип производственного рабочего, который не состоит в профсоюзе, не пьет кофе в обеденный перерыв, работает 24 часа в сутки и не интересуется пособиями или пенсионной оплатой. Он осваивает новую работу за несколько минут и всегда выполняет ее хорошо, никогда не жалуется на жару, пыль и запахи и не получает увечий. Он — промышленный робот».
Роботы можно классифицировать по самым различным признакам. Пожалуй, наиболее общими и содержательными являются классификации по назначению, решаемому классу задач и по особенностям управления.
Поскольку с развитием робототехники неизбежно формирование новых поколений роботов и внедрение их в новые области и сферы жизнедеятельности человека, классификация по назначению и решаемому классу задач не является завершенной и, в известной мере, характеризует путь развития роботов, а поэтому может быть названа эволюционной.
По назначению и решаемому классу задач роботы всех поколений могут быть разделены на две большие группы: производственные и исследовательские (рис. 22.1).
Производственные роботы — это роботы, предназначенные для выполнения тяжелой, монотонной, вредной и опасной для здоровья людей физической работы, а также отдельных видов трудоемких, напряженных и утомительных умственных работ (проектирование, информационное обеспечение, управление).
Соответственно конкретным областям применения имеется ряд разновидностей производственных роботов.
Промышленные роботы (ПР), получившие наибольшее развитие в настоящее время, предназначены для автоматизации основных и вспомогательных операций в различных отраслях промышленности: в машиностроении и приборостроении, в горнодобывающей, нефтехимической, металлургической, атомной и других отраслях.
Промышленные роботы в свою очередь подразделяют на три группы по производственно-технологическим признакам: производственные, или технологические (ППР), для основных операций технологических процессов; подъемно-транспортные, или вспомогательные (ПТПР), выполняющие действия типа «взять — перенести — положить»; универсальные (УПР) для различных операций — основных и вспомогательных.
По специализации промышленные роботы подразделяют на специальные, выполняющие строго определенные технологические операции или обслуживающие конкретные модели технологического оборудования; специализированные, или целевые, предназначенные для выполнения технологических операций одного вида (сварки, сборки, окраски и т.п.) или для обслуживания определенной группы моделей технологического оборудования, объединенных общностью манипуляционных действий; универсальные, или многоцелевые (см. выше), ориентированные на выполнение как основных, так и вспомогательных технологических операций различных видов и с различными группами моделей технологического оборудования.
Исследовательские роботы — это роботы, предназначенные для поиска, сбора, переработки и передачи информации об исследуемых объектах. Такими объектами могут быть труднодоступные или недоступные для человека сферы — космическое пространство, океанские глубины, недра Земли, экстремальные лабораторные условия и т.п., либо области, где требуются выявление, переработка и анализ огромной по объему информации, например, информационный поиск и разведка, искусство и литература.
Примером современных исследовательских роботов служат автоматические аппараты для исследования космоса и планет. На протяжении уже многих лет мы являемся свидетелями штурма космоса
Рис. 22.1. Классификация роботов
роботами. В октябре 1959 г. с помощью советской автоматической станции «Луна-3» впервые удалось сфотографировать обратную сторону Луны, положив тем самым начало прямому изучению лунной поверхности. Советский космический аппарат автоматической станции «Луна-16» 24 сентября 1970 г. доставил на Землю образцы лунного грунта. Аналогичная операция была совершена в феврале 1972 г. автоматической станцией «Луна-20». Космические роботы «Луноход-1» (1970 г.) и «Луноход-2» (1973 г.), доставленные на поверхность Луны автоматическими станциями «Луна-17» и «Луна-21» и управляемые человеком-оператором в супервизор- ном режиме, получили и передали на Землю ценнейшую информацию о поверхности Луны.
Эти выдающиеся эксперименты, имеющие не только космическое, но и робототехническое значение, показали, насколько сложным и, казалось бы, невыполнимым может быть задание, задаваемое космическому роботу.
Составные части и конструкции ПР
Промышленный робот состоит из исполнительного устройства (собственно манипулятора) и устройства управления.
Манипулятор ПР предназначен для выполнения всех его двигательных функций и представляет собой многозвенный механизм с разомкнутой кинематической цепью, оснащенный приводами 286
и рабочим органом, а также в общем случае — устройством передвижения. Конструктивно манипулятор состоит из опорных (несущих) конструкций, манипуляционной системы, рабочих органов, привода и устройства передвижения.
Устройство управления ПР необходимо для формирования и выдачи управляющих воздействий манипулятору в соответствии с управляющей программой и конструктивно состоит из собственно системы управления, информационно-измерительной системы с устройствами обратной связи и системы связи.
Структурная схема составных частей показана на рис. 22.2.
Опорные конструкции служат для размещения всех устройств и агрегатов ПР, а также для обеспечения необходимой прочности и жесткости манипулятора. Опорные конструкции выполняют в виде оснований, корпусов, стоек, рам, тележек, порталов и т.п.
Манипуляционная система предназначена для переноса и ориентации рабочего органа или объекта манипулирования в заданной точке рабочей зоны и представляет собой многозвенный пространственный механизм с разомкнутой кинематической цепью.
Рис. 22.2. Структурная схема промышленного робота
Рабочий орган манипулятора ПР, необходимый для непосредственного воздействия на объект манипулирования при выполнении технологических операций или вспомогательных переходов, представляет собой захватное устройство или рабочий инструмент.
Привод предназначен для преобразования подводимой энергии в механическое движение исполнительных звеньев манипулятора в соответствии с командными сигналами, поступающими от системы управления, и в общем виде содержит энергоустановку, двигатели и передаточные механизмы.
Устройство передвижения служит для перемещения манипулятора или ПР в целом в необходимое место рабочего пространства и конструктивно состоит из ходовой части и приводных устройств.
Система управления необходима для непосредственного формирования и выдачи управляющих сигналов и состоит из пульта управления, запоминающего устройства, вычислительного устройства, блоков управления приводами манипулятора и технологическим оборудованием.
Информационно-измерительная система, предназначенная для сбора и первичной обработки информации для системы управле-
Рис. 22.3. Конструкция промышленного робота:
1 — датчик обратной связи; 2 — рабочий орган (схват); 3 — кисть; 4 — рука манипулятора; 5— колонна; 6 — опорная конструкция (основание); 7— привод руки; 8 — блок управляющего устройства с пультом
ния о состоянии элементов и механизмов ПР и внешней среды, конструктивно входит в состав устройства управления ПР, включает в себя устройство обратной связи, устройство сравнения сигналов и датчики обратной связи.
Систему связи используют для обеспечения обмена информацией между ПР и оператором или другими роботами и технологическими устройствами с целью формулировки заданий, контроля за функционированием систем ПР и технологического оборудования, диагностики неисправностей, регламентной проверки и т. п.
На рис. 22.3 представлена одна из конструкций промышленного робота.
Технические характеристики ПР
К основным техническим характеристикам ПР относятся номинальная грузоподъемность; число степеней подвижности; величины и скорости перемещения по степеням подвижности; рабочая зона, рабочее пространство и зона обслуживания ПР; погрешность позиционирования или отработки траектории.
Номинальная грузоподъемность ПР— наибольшее значение массы предметов производства или технологической оснастки, при которой гарантируются их захватывание, удержание и обеспечение установленных значений эксплуатационных характеристик. Для «многорукого» ПР номинальную грузоподъемность определяют как сумму грузоподъемностей всех его «рук». Для некоторых типов ПР важным показателем является усилие (или крутящий момент), развиваемое исполнительным устройством.
По величине номинальной грузоподъемности ПР разделяют на сверхлегкие (до 1 кг); легкие (свыше 1 до 10 кг); средние (свыше 10 до 200 кг); тяжелые (свыше 200 до 1000 кг); сверхтяжелые (свыше 1000 кг). В настоящее время выпускают до 65 % моделей ПР легкого и среднего типов с грузоподъемностью от 5 до 80 кг.
Число степеней подвижности ПР определяют как сумму возможных координатных движений его рабочего органа или объекта манипулирования относительно опорной системы. Для некоторых типов ПР дополнительно учитывают число степеней подвижности захватного устройства, равное числу степеней свободы всех его звеньев относительно узла крепления к руке робота.
По подвижности ПР подразделяют на три группы: малую (до трех степеней подвижности), среднюю (четыре—шесть) и высокую (более шести). Число степеней подвижности ПР в значительной мере определяет его универсальность. Современные ПР имеют обычно от двух до семи степеней подвижности: самые простые — одну-две; наиболее сложные — семь, иногда и более. В структуре
современного мирового парка ПР преобладают конструкции с четырьмя и пятью степенями подвижности (63 %).
Величины перемещений по линейным координатам задаются в метрах, по угловым — в градусах или радианах; соответственно, скорости выражаются в метрах в секунду — для линейных координат и в градусах или радианах в секунду — для угловых.
По величине линейного перемещения или хода рабочего органа различают ПР с малым (до 300 мм), средним (от 300 до 1000 мм) и с большим ходом (более 1000 мм).
Скорости перемещений звеньев манипулятора характеризуют важное качество ПР — быстродействие, от которого зависит время обслуживания технологического оборудования. Обычно скорости линейных перемещений рабочих органов манипуляторов не превышают 1 м/с, хотя имеются отдельные роботы со скоростями до 2 м/с и более. Угловые скорости движений рабочих органов находятся преимущественно в пределах от 15 до 360 град/с (от 0,25 до 6,3 рад/с).
Манипуляционная система ПР
Манипуляционная система (МС) промышленного робота является составной частью манипулятора ПР, обеспечивающей перенос и ориентацию рабочего органа или объекта манипулирования в заданной точке пространства и определяющей форму и объем рабочей зоны ПР, а также характер движений рабочего органа. В совокупности с опорной конструкцией, приводом, передаточными механизмами и рабочим органом манипуляционная система образует манипулятор ПР, при этом часть элементов опорной конструкции, привода и передаточных механизмов может непосредственно входить в состав манипуляционной системы в качестве ее звеньев, что обуславливает применение в робототехнике общего понятия «манипулятор» как по отношению к собственно манипулятору ПР, так и его манипуляционной системе.
На рис. 22.4 представлен общий вид одного из типов манипулятора. Звенья манипуляционной системы обозначены цифрами 1, 2, ..., 6, характер и возможные направления движения звеньев — стрелками I, II, ..., V. Манипулятор содержит неподвижное звено 1 в виде основания или корпуса ПР, на котором установлено вращающееся вокруг вертикальной оси (в направлении стрелки I) звено 2 — колонна манипулятора. Относительно колонны вертикально (77) движется звено 3 — каретка, в направляющих которой перемещается в радиальном направлении (777) звено 4 — рука манипулятора. К руке в свою очередь присоединяется звено 5, вращающееся (IP) относительно ее продольной оси, и далее звено б, связанное шарнирно со звеном 5 и вращающееся в направ-
лении стрелки К В совокупности звенья 5 и 6 по аналогии с рукой человека могут быть названы кистью. Звено 6 представляет собой рабочий орган, в частном случае — механический схват с захватными элементами Г (губками), которые могут совершать движения (КТ), за счет чего обеспечивается «зажатие—разжатие» объекта манипулирования. Движение вращения руки (ТК) часто называют ротацией, а поворота кисти (К) — сгибом.
Рис. 22.4. Общий вид манипулятора ПР:
1 — неподвижное звено; 2 — колонна манипулятора; 3 — каретка; 4 — рука манипулятора; 5, 6 — звенья, аналогичные руке человека; /— V — направления движения звеньев
В рассмотренном манипуляторе движения колонны, каретки и руки в направлениях I, Пи IIIявляются переносными, обеспечивающими перемещения рабочего органа или объекта манипулирования в заданное место рабочей зоны ПР; перемещение кисти и схвата в направлениях IV и V— ориентирующими, необходимыми для ориентации рабочего органа или объекта манипулирования. Отдельные движения элементов рабочего органа, например, в направлении VI «зажатия—разжатия» губок схвата 5, относятся к внутренним, поскольку не изменяют ни положения рабочего органа в рабочей зоне, ни его ориентации. При рассмотрении общей кинематики и динамики манипулятора эти движения не учитывают.
Структурная схема манипулятора может быть представлена в виде, показанном на рис. 22.5.
Примеры ПР
Промышленный робот с числовым программным управлением модели М20П.40.01 предназначен для автоматизации загрузки-выгрузки деталей и смены инструмента на металлорежущих станках с автоматическим циклом обработки детали.
Робот может обслуживать один или два станка, образуя с ними комплекс станок—промышленный робот, который может являться базой для создания гибких производственных модулей, предназначенных для продолжительной работы без участия оператора.
Промышленный робот работает в цилиндрической системе координат, оснащен устройством программного управления «Контур-1» или РБ241Б с вводом программы с пульта обучения, кассеты внешней памяти и от ЭВМ высшего ранга. Робот работает в трех режимах: обучение, повторение, редактирование.
Кинематическая схема робота М20П.40.01 приведена на рис. 22.6. На выносках проставлены числа зубьев (г) шестерен и приводных шкивов, шаги винтов.
Основание робота 1 (рис. 22.7) представляет собой жесткую отливку. Вал, служащий опорой для привода перемещений по оси Z, смонтирован в шариковом сдвоенном радиально-упорном подшипнике и шариковом радиальном подшипнике. На основании робота установлены червячный редуктор с передаточным числом 38 и электродвигатель постоянного тока со встроенным датчиком обратной связи. Червячный редуктор и электродвигатель соединены между собой зубчатой муфтой. Выбор зазора в зубчатом зацеплении производится горизонтальным перемещением червячного редуктора.
Привод вертикального перемещения 3 включает в себя электродвигатель постоянного тока со встроенным датчиком обратной связи, шариковую передачу винт — гайка качения. Электродвигатель и винт соединены между собой зубчатой муфтой. Для исключения падения механизма выдвижения руки при отключении двигателя на верхнем конце винта установлен нормально замкнутый электромагнитный тормоз.
Привод горизонтального перемещения 2 состоит из электродвигателя постоянного тока с встроенными датчиками обратной связи, шариковой передачи винт — гайка качения. Вращение от электродвигателя передается на винт плоскозубчатым ремнем с передаточным отношением 1:1.
Рис. 22.7. Координаты перемещения робота М20П.40.01:
1 — основание; 2 — привод горизонтального перемещения; 3 — привод вертикального перемещения; 4 — привод перемещений по координате 0; 5 — привод перемещения по координате а
Приводом перемещений 3 по координате а служит неполноповоротный пневмодвигатель с двухпозиционным управлением. Специальные стопоры предназначены для фиксации поворота на 90 и 180°.
Привод перемещений 4 по координате 9 имеет реверсивный пневмодвигатель, волновой редуктор с передаточным отношением 1:159. Вращение от пневмодвигателя передается волновому редуктору через плоскозубчатый ремень. Для контроля положения используются бесконтактные датчики, импульсы от которых поступают в устройство управления. Конечные выключатели служат для ограничения перемещения по оси а в диапазоне 90... 180°.
Общие сведения о робототехнологических комплексах
При механической обработке деталей с помощью ПР автоматизируют: установку заготовок в рабочую зону станка и (при необходимости) контроль правильности их базирования; снятие готовых деталей со станка и размещение их в тару (накопитель); передачу деталей от станка к станку; кантование деталей (заготовок) в про-
цессе обработки; контроль размеров деталей; очистку базовых поверхностей деталей и приспособлений; смену инструментов.
Опыт эксплуатации ПР показывает, что наиболее целесообразной формой роботизации в условиях серийного производства является создание роботизированных технологических комплексов (РТК), на базе которых в перспективе могут быть созданы роботизированные участки, цехи и заводы.
РТК — это автономно действующая совокупность технологических средств производства, обеспечивающая полностью автоматический цикл работы внутри комплекса и его связь с входными и выходными потоками остального производства и включающая в себя единицу или группу технологического полуавтоматического оборудования (например, металлорежущие станки), взаимодействующие с этим оборудованием ПР, вспомогательное оборудование.
На базе одних и тех же моделей станков могут создаваться РТК различных компоновок, комплектуемые ПР, обладающие различными технологическими и техническими возможностями.
Основное достоинство одностаночного РТК со встроенным в станок ПР — минимальная (по сравнению с РТК других компоновок) производственная площадь, требующаяся для размещения комплекса.
РТК для механической обработки деталей
' Промышленные роботы должны осуществлять установку заранее ориентированных заготовок в рабочую зону станка; снятие деталей со станка и раскладку их в тару или укладку в магазин (конвейер); кантование деталей; выдачу технологических команд для управления технологическим оборудованием; транспортирование деталей между станками.
Основные требования к ПР, используемым для автоматизации металлорежущих станков, следующие.
Конструктивные и технологические параметры ПР (грузоподъемность, скорость перемещения рабочих органов, точность позиционирования, размеры рабочей зоны, тип программного управления) должны соответствовать параметрам станков, для обслуживания которых они предназначаются.
Применение ПР должно обеспечивать повышение производительности станков не менее чем на 20 %; повышение качества обработки; повышение коэффициента загрузки станков в 2 — 2,5 раза; снижение трудоемкости на единицу продукции в 2—2,5 раза.
ПР должен иметь такое число степеней подвижности, чтобы обеспечить необходимый объем операций при обслуживании как станка, так и вспомогательного оборудования РТК.
Достаточная степень универсальности, позволяющая при переходе РТК на обработку нового изделия обходиться минимальной переналадкой ПР.
Высокая надежность, обеспечивающая наработку ПР на отказ не менее 1000 ч.
Наличие зоны безопасности, находясь в которой обслуживающий персонал может беспрепятственно наблюдать за процессом резания и в случае аварийной ситуации принимать соответствующие меры, не подвергаясь при этом возможности быть травмированным ПР.
РТКмод. КС10.48 предназначен для токарной обработки широкой номенклатуры деталей типа фланцев диаметром 40... 160 мм и массой до 10 кг в условиях мелкосерийного и серийного производств. Заготовки устанавливаются в станок с помощью трехкулачкового самоцентрирующего патрона.
В состав РТК (рис. 22.8) входят токарно-револьверный станок 1 мод. 1В340Ф30; ПР 2 мод. М20Ц48.01, оснащенный двумя захватными устройствами 3; дисковый магазин б с дисками 5; ограждение 4.
РТК имеет линейную компоновку и управляется от УЧПУ ПР.
Приемная и загрузочная позиции РТК совмещены. На станке производится либо полная обработка детали (с одной установки), либо обработка детали с одной стороны. В последнем случае обработка другой стороны детали производится или на другом РТК, или на том же РТК после его соответствующей переналадки.
Детали устанавливаются на диске (с ориентирующими штырями), размещенном на поворотном магазине. Магазин устанавливается так, чтобы две его соседние позиции могли обслуживаться захватными устройствами ПР. Расстояние между двумя руками ПР равно расстоянию между двумя соседними позициями магазина. Когда каретка ПР останавливается в крайнем левом положении, руки ПР оказываются под соответствующими позициями магази-
Рис. 22.8. РТК для токарной обработки мод. КС10.48:
/ — токарно-револьверный станок мод. 1В340Ф30; 2 — ПР мод. М20Ц48.01; 3 — захватное устройство; 4 — ограждение; 5 — диск; 6 — дисковый магазин
на, в результате чего взятие заготовки и укладка обработанной детали производятся одновременно. После выработки стопы заготовок и заполнения стопы обработанных деталей магазин поворачивается на один шаг, подводя под разгрузочную руку пустую позицию, а под загрузочную руку стопу заготовок.
ПР во время работы станка захватывает заготовку и удерживает ее в непосредственной близости от рабочей зоны станка. Когда обработка детали закончена, ПР первым свободным захватным устройством снимает готовую деталь, а вторым — устанавливает на ее место следующую заготовку, после чего обработка возобновляется. Во время обработки этой детали ПР укладывает изделие в разгрузочную позицию магазина и одновременно свободным вторым захватом берет из стопы заготовку и переносит ее в позицию, расположенную в непосредственной близости от рабочей зоны станка.
Дисковый магазин предназначен для хранения заготовок и обработанных деталей в стопах и выдачи их на позиции загрузки-выгрузки. Магазин включает в себя поворотный стол с приводом, на столе закреплена планшайба; диск фиксируется от поворота пальцем, установленным на планшайбе.
Прежде чем войти в какую-либо зону рабочего пространства ПР, оператору необходимо поднять ограничитель, преграждающий ему путь. При этом срабатывают связанные с ограничителем микропереключатели, прерывающие работу ПР. Для повышения надежности оба микропереключателя работают параллельно.
ПР оснащен двумя одноместными захватными устройствами, которые удерживают деталь (фланец диаметром 40... 160 мм) тремя губками, синхронно сходящимися под углом 120° и центрирующими заготовку. Захватное устройство установлено в опоре качания и может поворачиваться (с помощью толкателя и рычага) вокруг горизонтальной оси. Крепление захватного устройства в руке ПР осуществляется посредством стандартизированного хвостовика.
Применение ПР для кузнечно-прессового оборудования
Детали, рекомендуемые для обработки на РТК. Обработка металлов давлением является высокоскоростным процессом, поэтому заготовки должны подаваться на загрузочную позицию кузнечно-прессовой машины поштучно и в строго ориентированном виде. Форма заготовок должна обеспечивать возможность их перемещения и переориентации как при передаче с машины на машину, так и в межштамповочном пространстве в случае многопереходной обработки на одной машине; при этом фиксация заготовки на всех этапах обработки должна быть однозначной. Следователь-
но, использование ПР целесообразно для автоматизации загрузки-выгрузки простейших типов деталей, имеющих ясно выраженные базы и признаки ориентации, а также поверхности для надежного захватывания и удержания.
Если исходным материалом являются пруток, полоса, лента или проволока, то для автоматизации загрузки оборудования более выгодно применять не ПР, а валковые, клиновые, клещевые и шиберные механизации подач, механические руки и питатели различных видов. Удалять готовое изделие из рабочей зоны можно, используя его падение под действием собственного веса, либо с помощью лоткового сбрасывателя, либо посредством движуще-
Рис. 22.9. РТК на базе однокривошипного пресса простого действия:
1, 5 — шкафы; 2 — пресс; 3 — система датчиков; 4 — устройство поштучной выдачи заготовок; б — ПР; 7 — тара
гося механизма загрузки, подающего очередную заготовку, которая сталкивает готовое изделие.
Выбор схемы построения РТК в кузнечно-прессовом производстве определяют следующие факторы: характер технологического процесса; вид технологического оборудования и его технические характеристики; конструкцию ПР и др.
РТК на базе однокривошипных прессов. На однокривошипных прессах выполняют следующие листоштамповочные операции: вырубка, пробивка, неглубокая вытяжка (прессы простого действия); глубокая вытяжка; вырубка в сочетании с вытяжкой (прессы двойного действия).
РТК на базе однокривошипного пресса простого действия приведен на рис. 22.9. Принцип работы РТК следующий. Устройство 4 поштучной выдачи заготовок установлено возле пресса 2. ПР б берет заготовку из устройства 4 и передает ее в рабочее пространство пресса 2. Информация к ПР поступает от системы датчиков 3. Готовые изделия с помощью ПР передаются в специальную тару 7. Система управления прессом смонтирована в шкафу 1, а система управления ПР — в шкафу 5.
Применение ПР для окрасочных работ
Методы нанесения покрытий. Наиболее распространенными в машиностроительных отраслях методами нанесения лакокрасочных покрытий являются пневматическое и безвоздушное распыление; окраска в электростатическом поле высокого напряжения; окраска струйным обливом; окраска окунанием с последующей выдержкой в парах растворителей; окраска электроосаждением.
Основные требования и технические характеристики окрасочных ПР. Как правило, при окрашивании изделий необходимо автоматизировать как подъемно-транспортные операции, так и процесс самой окраски. Основным средством автоматизации транспортных операций являются конвейеры (шаговые и непрерывного действия; с установкой или подвеской деталей; ленточные, пластинчатые, цепные, штанговые и др.). Для перегрузки и установки-снятия деталей используют подъемники, перегружатели, кантователи, роликовые конвейеры и технологические тележки. Окраску в зависимости от применяемого метода выполняют в стационарных ваннах, а также посредством распылителей и других устройств.
В то же время транспортирование и окраску можно автоматизировать с помощью ПР. Для перемещения и окунания (в ванны) подвесок с изделиями используются как специальные, например, предназначенные для обслуживания ванн гальванопокрытий, так и универсальные ПР.
Рис. 22.10. Типовая конструкция окрасочного ПР:1 — ПР; 2 — манипулятор с распылителемРис. 22.10. Типовая конструкция окрасочного ПР:1 — ПР; 2 — манипулятор с распылителемТребования, предъявляемые к ПР, производящим окрасочные операции, в значительной степени определяются спецификой их работы. ПР, работающие в окрасочных камерах, должны иметь герметичное исполнение. Число степеней подвижности и компоновка ПР должны обеспечивать выполнение технологического процесса окраски в соответствии с формой, габаритными размерами и относительными перемещениями изделия. Опыт показывает, что для окраски большинства изделий возможно использование ПР, имеющего 3—5 степеней подвижности при погрешности позиционирования 2... 3 мм. Типовая конструкция окрасочного ПР показана на рис. 22.10.
Рис. 22.10. Типовая конструкция окрасочного ПР:
1 — ПР; 2 — манипулятор с распылителем
Рис. 22.10. Типовая конструкция окрасочного ПР:
1 — ПР; 2 — манипулятор с распылителем
Окрасочный ПР содержит не менее
пяти степеней подвижности, обеспечивающих возможность реализации сложных пространственных движений. Важным элементом окрасочных ПР является рука с запястьем, на котором располагается распылитель. Как правило, в стандартном исполнении запястье выполняют в виде двухосного узла, позволяющего изменять положение распылителя по двум взаимно-перпендикулярным осям.
Рис. 22.11. Схема окрасочного технологического комплекса:Рис. 22.11. Схема окрасочного технологического комплекса:а — с постоянным рабочим местом: 1 — поворотный стол; 2 — изделие; 3 — окрасочный ПР; 4 —• УЧПУ; 5 — устройство управления; б — с конвейерной подачей окрашиваемых изделий: 1 — блок, контролирующий скорость конвейера;2 — конвейер; 3 — изделие; 4 — датчик; 5 — ПР с распылителем; 6 — УЧПУа — с постоянным рабочим местом: 1 — поворотный стол; 2 — изделие; 3 — окрасочный ПР; 4 —• УЧПУ; 5 — устройство управления; б — с конвейерной подачей окрашиваемых изделий: 1 — блок, контролирующий скорость конвейера;2 — конвейер; 3 — изделие; 4 — датчик; 5 — ПР с распылителем; 6 — УЧПУПримеры автоматизации окрасочных операций с помощью ПР. Одним из типовых принципов реализации окрасочных операций является создание окрасочных технологических комплексов, ос-
Рис. 22.11. Схема окрасочного технологического комплекса:
Рис. 22.11. Схема окрасочного технологического комплекса:
а — с постоянным рабочим местом: 1 — поворотный стол; 2 — изделие; 3 — окрасочный ПР; 4 —• УЧПУ; 5 — устройство управления; б — с конвейерной подачей окрашиваемых изделий: 1 — блок, контролирующий скорость конвейера;
2 — конвейер; 3 — изделие; 4 — датчик; 5 — ПР с распылителем; 6 — УЧПУ
а — с постоянным рабочим местом: 1 — поворотный стол; 2 — изделие; 3 — окрасочный ПР; 4 —• УЧПУ; 5 — устройство управления; б — с конвейерной подачей окрашиваемых изделий: 1 — блок, контролирующий скорость конвейера;
2 — конвейер; 3 — изделие; 4 — датчик; 5 — ПР с распылителем; 6 — УЧПУ
нащенных соответствующим столом, на котором устанавливается обрабатываемое изделие. В этом случае стол может обладать несколькими степенями подвижности, позволяющими осуществлять требуемое изменение пространственной ориентации изделия относительно окрашиваемого агрегата. В состав комплекса входит ПР, осуществляющий окраску изделий.
На рис. 22.11, а показан комплекс, содержащий окрасочный ПР 3 и поворотный стол 1 (с устройством управления 5), на котором закрепляется изделие 2. УЧПУ 4 обеспечивает выбор требуемой УП обработки изделий, а также синхронизацию работы поворотного стола и ПР.
На рис. 22.11, б показан комплекс, в котором окрашиваемые изделия 3 перемещаются конвейером 2. ПР 5, на котором смонтирован распылитель, осуществляет окраску. Комплекс оснащен блоком 1, контролирующим скорость движения конвейера, а также датчиком 4, фиксирующим появление изделия в зоне начала работы ПР. Управление комплексом производится от УЧПУ 6.
Применение ПР для ванн гальванопокрытий
Для обслуживания ванн гальванопокрытий применяются универсальные ПР, установленные стационарно или на подвижной рельсовой тележке, перемещающей ПР вдоль ряда ванн. Одни транспортные ПР (имеющие ход по монорельсу 12 и 18 м) предназначены для группового обслуживания ванн, а другие (специализированные ПР) — для обслуживания автоматических линий гальванопокрытий. ПР должны быть защищены от корродирующего воздействия испарений химических растворов, находящихся в ванных. Грузоподъемность и скорость перемещения ПР должны обеспечивать требуемую производительность автоматической линии.
Рис. 22.12. Автоматическая линия нанесения гальванопокрытий с ПР тельферного типа:
/ — ПР; 2 — монорельс; 3 — позиционные датчики; 4 — кабель; 5 — система управления ПР; 6 — ванны гальванопокрытий; 7 — позиция выдачи и подготовки подвесок
ПР захватывает подвеску с деталями из гнезд специального магазина и по программе перемещает и опускает ее в ванну с соответствующими растворами. При этом в системе управления ПР программируется время выдержки контейнеров в ваннах и последовательность обслуживания ванн на линии. После окончания обработки подвеска с деталями перемещается в магазин.
Универсальные ПР, размещенные стационарно рядом с установкой для нанесения покрытий или на подвижной тележке, применяют в основном при нанесении покрытий на отдельные детали, требующие дополнительных поворотов и перемещений при выполнении технологической операции.
Более широко для обслуживания автоматических линий применяются ПР тельферного типа (рис. 22.12). Для перемещения ПР вдоль ванн используют подвешенный к перекрытию цеха или к специальным Г-образным стойкам монорельс, который может быть прямолинейным (в однорядных линиях) или замкнутым (в двухрядных). Тельферные ПР обеспечивают: компактность линии, поскольку длина монорельса (особенно, если он подвешен к перекрытию цеха) не влияет на длину линии; свободный доступ к ваннам, что имеет большое значение при их обслуживании и ремонте; снижение металлоемкости ПР и линии в целом.
Контрольные вопросы
Для каких целей применяются ПР в современном производстве?
По каким признакам классифицируются ПР?
Из каких составных частей состоит ПР и каково их назначение?
Какие основные технические характеристики характеризуют ПР?
Что из себя представляет манипуляционная система ПР?
Как построена кинематическая схема типового ПР?
Что такое РТК и каково его назначение?
Как используются РТК для механической обработки деталей?
Как организованы РТК для кузнечно-прессового оборудования?
Каковы особенности РТК для окрасочных работ и для гальванопокрытий?
Глава 23
ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫВ МАШИНОСТРОЕНИИ
Перспективы развития и прогноз выпускагибких производственных систем в мире
На производительность труда в машиностроении в значительной мере влияет состав выпускаемого металлорежущего оборудования в 302
зависимости от степени его автоматизации. Поэтому важным становится определение состава металлорежущего оборудования на планируемый период и перспективу. Критический анализ тенденций изменения состава металлорежущего оборудования и многочисленные прогнозы с начала XX столетия позволяют определить изменения, которые произойдут уже в нынешнем веке.
Первая половина XX столетия характеризуется углублением разделения производств на серийное и массовое, которые предъявляли различные требования к составу металлорежущего оборудования. В единичном и серийном производствах преобладали универсальные станки, большое количество приспособлений, высокая квалификация рабочего. В массовом производстве, наоборот, использовались узкоспециализированные станки и автоматические линии.
Низкая производительность труда при использовании универсальных станков и невозможность использования их для быстро- меняющихся объектов производства оборудования массового производства значительно тормозили развитие всего производства. В середине столетия наметились два пути решения указанной выше проблемы. С одной стороны, увеличение партии одновременно обрабатываемых деталей за каждую переналадку за счет нормализации деталей и унификации узлов, их обработки группами, специализации производства; с другой стороны, — создание переналаживаемых оборудования и автоматических линий.
Решающим явилось создание ЧПУ и станков типа обрабатывающих центров (ОЦ), которые являются одновременно широкоуниверсальными и полностью автоматизированными станками. С конца 1950-х гг. начался бурный рост выпуска станков с ЧПУ и типа ОЦ (рис. 23.1). Автоматизация управления станками и всей производственной системой началась на базе применения ЭВМ. Автоматизация единичного и серийного производств фактически
Рис. 23.1. Диаграмма выпуска токарных станков с ЧПУ — CNC (а) и обрабатывающих центров (б) в Японии, США и ФРГ
Рис. 23.2. График состава годового выпуска металлорежущего оборудования по степени автоматизации станков
позволит устранить те резкие границы, которые существуют между единичным, серийным и массовым производствами. Широкая универсальность и мобильность, полная автоматизация на базе ЭВМ, блочно-агрегатный метод создания ОЦ и другого оборудования ГПС позволяют еще больше повысить производительность труда, применяя гибкие системы в массовом производстве.
Анализ развития технологии металлообработки за прошедшее столетие позволяет сделать определенный прогноз состава оборудования к началу третьего тысячелетия.
На рис. 23.2 приведены изменения состава металлорежущего оборудования к 2000 г. в зависимости от степени автоматизации станков и технологических требований. В 1980 г. выпуск автоматических линий в мире составил 9 %; станков с ЧПУ, включая ОЦ, —• примерно четверть всех выпущенных станков. Появились и первые ГПС. К 2000 г. годовой выпуск станков уже включает в себя 25... 30 % универсальных станков, 20...25 % станков с ЧПУ, 30...35 % ОЦ, из которых значительная часть объединена в ГПС; выпуск жестких автоматических линий для массового производства не превышает 8... 10 %.
По данным комитета по «САМ» (использование ЭВМ в производстве) Национального исследовательского совета США, уже в 1987 г. около 15 % производимых в мире станков объединены в ГПС.
Основной скачок в повышении производительности труда произошел на рубеже 1990-х гг., когда ГПС перестали быть экспериментальными; устаревание заводов преодолевается путем внедрения новой организации труда и технологии, соответствующей концепции ГПС.
Рис. 23.3. Данные количества ГПС в отдельных странах мира и рост выпуска ГПС в мире к 2000 г.Рис. 23.3. Данные количества ГПС в отдельных странах мира и рост выпуска ГПС в мире к 2000 г.
Рис. 23.3. Данные количества ГПС в отдельных странах мира и рост выпуска ГПС в мире к 2000 г.
Рис. 23.3. Данные количества ГПС в отдельных странах мира и рост выпуска ГПС в мире к 2000 г.
В начале 1980-х гг. в мире, по зарубежным данным, насчитывалось примерно 125 ГПС (хотя первые из них появились в США еще в 1967 г.), в том числе в Японии — 40, США — 26, в странах Западной Европы — 25. Активность по созданию ГПС в Японии весьма высокая, хотя многие проблемы еще не решены.
В ряде западных стран работы по созданию ГПС ведутся по национальным программам, финансируемым правительствами, что связано с желанием ускорить более широкое внедрение этой новой техники в машиностроение. Например, в ФРГ, начиная с 1978 г.,- правительством ежегодно выделяется около 40 млн марок на эти цели. Японское министерство внешней торговли и промышленности, начиная с 1977 г., ведет финансирование создания ГПС по специальному проекту — создания «безлюдного» производства, общей стоимостью 30 млн фунтов стерлингов. С целью ликвидации отставания в области создания ГПС английское правительство объявило еще в 1982 г. о выделении 60 млн фунтов стерлингов для предоставления безвозмездных субсидий фирмам для разработки и внедрения ГПС на своих предприятиях.
На рис. 23.3 приведены данные выпуска ГПС в различных странах мира до 1982 г. и рост их дальнейшего выпуска к 2000 г. К1990 г. около 20 % всех выпускаемых ОЦ и станков с ЧПУ объединены в ГПС и обеспечивают «безлюдную» работу в течение 8... 10 ч в сутки. Многие компании планируют интеграцию производства на сво
их заводах уже теперь.
К 1990 г. около 70...80 % машиностроительных компаний уже использовали ЭВМ для решения, по крайней мере, нескольких конструкторских или производственных задач.
Многие первые ГПС, внедренные в производство отдельно, к сожалению, не показали улучшения работы всего предприятия в его годовом финансовом балансе; их эффективность терялась из-за отставания смежных участков, главным образом сборочных. Это объясняется также тем, что на первом этапе своего развития ГПС еще находились в экспериментальной стадии, на которой прошли отработку технология и организация производства.
ГПС нового поколения стано
вятся проще, легче управляемыми, более гибкими для программирования, более эффективными и сверх всего этого более мобиль-
ними при переходе на новую продукцию. Группы деталей для обработки на ГП С становятся более сложными по составу, создаются автоматические приспособления, станки оснащаются более надежными и практичными сенсорами (датчиками). Дальнейшее развитие получает адаптивный контроль — активный контроль размеров и качества поверхности во время обработки как при шлифовании, так и при точении. ГПС оборудуются диагностическими датчиками, связанными с программным управлением, реагирующим и вносящим необходимые изменения.
Возрастает роль в ГПС роботов. Обычное место роботов будет не только на загрузке и разгрузке станка, но их можно будет использовать и для подачи паллет с инструментами с управляемых автоматических тележек на станок или в инструментальные магазины на станке. Роботы появляются на контрольных операциях, и там, где необходима комбинация операций перегрузки и транспортировки.
Автоматические тележки получат повсеместное распространение в ГПС. Обеспечение тележек энергией является еще одной проблемой.
Большинство фирм — создателей ГПС ведут исследовательские работы по применению лазеров, на базе которых создаются прецизионные бесконтактные измерительные устройства. Основное преимущество их состоит в гибкости: размеры разной величины могут контролироваться практически одним устройством без его переналадки.
Потребуется налаживание четкой системы связи на заводах будущего, а именно: организация производства и делопроизводство должны быть без бумажной документации. Оптические волокна станут главным средством системы связи на производстве. Развитие этой техники уже сейчас достигло стадии, когда она может успешно применяться в ГПС. Такие каналы связи могут использоваться для передачи различной статистической (буквенно-числовой) информации, а также для контрольных измерений. Например, оптические волокна могут «оглядывать» предметы размером 0,2...0,3 мм при повторяемости ±(0,0...0,02) мм. Типичными областями применения техники оптических волокон станут измерение деталей, ощупывание деталей, счет деталей, фиксация деталей, обнаружение сломанной кромки режущего инструмента, обнаружение ошибок и визуальное обнаружение наличия детали и тому подобные области, жизненно важные в ГПС, где необходимы точные и повторяющиеся измерения.
Трудной для автоматизации остается настройка режущего инструмента на заданный размер. Чаще всего это производится вне станка. Созданы системы, которые интегрируют станции настройки инструмента вне станка с контрольными устройствами на станке таким образом, что информация об установленном размере на 306
инструменте посылается автоматически на станок вместе с предварительно настроенным инструментом. Настройка режущего инструмента — это еще одна область автоматизации производства: она включает в себя также выбор минимально необходимого количества инструмента для обработки заданных групп деталей, содержание и ремонт инструмента, доставку инструмента в надлежащее время и в соответствующем состоянии и замену его после износа или поломки.
Автоматизация производства не будет полной без диагностики различных неполадок и отказов.
В будущем, особенно во время «безлюдной» ночной смены, система не должна останавливаться из-за первой же незначительной неполадки или отказа. Необходимо иметь в системе возможности не только для определения неполадок, но и для автоматического их устранения, чтобы система могла продолжать работать.
В развитии гибкого производства можно выделить три этапа. Первый этап — утверждение концепции гибкого производства, реализация национальных программ по созданию и началу использования ГП С в отдельных странах (1967—1985 гг.). Второй этап — дальнейшее развитие и тиражирование ГПС, интеграция различного технологического назначения ГПС, САПР в единые производственные системы, решение проблем искусственного интеллекта (1980—2000 гг.). Третий этап начнется с внедрения первых полностью интегрированных гибких автоматизированных заводов — заводов будущего.
Гибкое производство — новая концепцияв машиностроении
Новизна «гибкой» концепции состоит в том, что ей свойственен не столько поточный способ организации производства, сколько централизованный, предусматривающий наиболее полную, завершенную обработку деталей на одной рабочей позиции, на одном станке, на одной рабочей машине.
Поточная технология, в основе которой заложена дифференциация процесса обработки деталей на многочисленные операции и переходы, выполняемые на различных станках, к середине 1960— 1980-х гг. в связи с ускорением научно-технического прогресса потеряла свои экономические преимущества, так как продукция стала значительно сложнее и ее ассортимент изменялся чаще. Детали стали больше пролеживать между станками, выросли заделы и вспомогательные операции. Настало время выбирать между дальнейшей специализацией станков, автоматизацией вспомогательных операций (например, деталь полностью обрабатывается на пяти стан-
ках, что влечет за собой пятикратную загрузку (разгрузку) детали на станок, увеличение времени межоперационной транспортировки и ожиданий, что усложняет управление и приводит к удорожанию производства) и созданием универсальных многоцелевых станков для того, чтобы деталь централизованно полностью обрабатывалась на одном станке с одной загрузкой-разгрузкой за одну операцию и, следовательно, без межоперационной транспортировки, без пролеживаний и ожиданий. Выбор был сделан, появились обрабатывающие центры, а затем и ГПС.
Гибкое производство радикально изменяет традиционные, выработанные годами подходы к организации производства. Отличие новой концепции от традиционной состоит в том, что она позволяет полностью интегрировать весь производственный цикл — от идеи до выпуска готовой продукции — путем автоматизации всего комплекса технологических процессов и управления на базе ЭВМ и современных достижений в электронике и приборостроении, причем как в единичном, серийном, так и массовом производствах. Она начала применяться в металлообработке и получает распространение в сборке и других видах производства.
Сущность концепции гибкого производства состоит в том, что она позволяет переходить с выпуска одного изделия на выпуск другого практически без переналадки технологического и любого другого оборудования; если же в каких-то случаях и требуется переналадка, то она по времени осуществляется параллельно с выпуском предыдущего изделия. В гибком производстве, как правило, участвуют в основном операторы с уровнем подготовки техников и инженеров.
Применение ЭВМ в управлении гибким производством позволяет осуществлять комплексный подход к автоматизации всех видов работ и процессов: от проработки задания на производство нового изделия, конструкторско-расчетных работ, технологической подготовки производства, всего комплекса технологических процессов — от заготовки до упаковки и отправки изделия потребителю.
Более важным становится управление. Заказы-наряды на работу, производственные программы и график прохождения компонентов по всему технологическому маршруту — все это находится в центральной управляющей ЭВМ и ЭВМ подсистем всего производства. Каждая ЭВМ имеет сеть связанных микропроцессоров, которые управляют отдельными технологическими операциями. Каждая отдельная ЭВМ ведет учет фактического выполнения операций, осуществляет слежение за процессом.
Это, конечно, не означает, что сама технология перестает быть важным элементом в таких системах, но следует подчеркнуть, что настоящий успех гибкого производства достигается за счет организации производства.
Опыт применения концепции гибкого производства на практике позволяет выявить ключевые факторы, от которых зависит успех полной интеграции производства, т. е. достижение при частой смене объекта производства высокой производительности и наименьшей себестоимости.
Большинство действующих и создаваемых в разных странах мира гибких систем автоматизируют какой-то один технологический процесс: механообработку, сварку, окраску, сборку. Начали появляться гибкие системы в кузнечно-прессовом и литейном производствах. Как правило, эти системы включают в себя автоматизированные на базе ЭВМ конструирование деталей, технологическую подготовку и планирование производства. Однако еще нет примеров «сквозной» гибкой автоматизации всего комплекса производственных задач, как говорится, «от ворот до ворот» завода, т. е. полной интеграции производства.
Основные термины и показатели ГПС
Степень автоматизации, степень гибкости, уровень интеграции — это основные характеристики гибкого производства. ,От этих факторов зависят их стоимость, производительность, рациональные области применения и другие экономические показатели производства в машиностроении.
Степень автоматизации — это показатель, равный отношению объемов работ, выполняемых без участия и с участием человека, или соотношение времени «безлюдной» работы и времени работы системы, когда требуется какое-либо участие человека. Этот показатель включает в себя и степень надежности работы системы, которая определяется соотношением времени работы и простоев системы, вызванных отказом оборудования, управления, вычислительной техники и других компонентов системы.
Степень гибкости — это мобильность, объем затрат, с которыми можно перейти на выпуск новой продукции, и величина разнообразия номенклатуры изделий, обрабатываемых одновременно или поочередно.
Уровень интеграции — это показатель количества различных производственных задач, функций, которые увязываются в единую систему и управляются центральной ЭВМ. Это — конструирование, технологическая подготовка производства, обработка, сборка, контроль, испытания и др.
Числовое программное управление вообще или станков в частности — это автоматическое управление путем передачи информации в форме чисел от программоносителя до исполнительного органа.
Числовое программное управление позволило создать многоцелевые станки с автоматической сменой инструмента, которые
получили название «обрабатывающий центр». Этот центр может предназначаться для обработки корпусных деталей (операции:, фрезерование, сверление, расточка, развертывание, нарезка резьбы) или для обработки тел вращения (токарные операции включая отдельные операции фрезерования, сверления, нарезки резьб и др.).
Программируемая автоматизация широко распространилась в конструкторских работах, в подготовке и планировании производства. У нас созданы системы автоматизированного проектирования — САПР. САПР может быть расчетной и применяться для различных конструкторских расчетов или технологической: составление сборочного чертежа, деталировка, определение технологических переходов, технологии обработки, подготовки управляющих программ и др. Такая технологическая САПР получила название «автоматизированная система технологической подготовки производства» (АСТПП); для управления предприятием — «автоматизированная система управления предприятием» (АСУП).
На основе обрабатывающего центра создается гибкий производственный модуль (ГПМ). ГПМ — это единица технологического оборудования с ЧПУ и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующая, осуществляющая многократные автоматические циклы, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве деталей или изделий широкой номенклатуры в пределах его технологического назначения и установленных технических характеристик, имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему. В общем случае ГПМ могут включать накопители, спутники, паллеты, устройства загрузки и выгрузки, замены технологической оснастки, автоматизированного контроля включая диагностирование, устройство переналадки и т.д.
Основные свойства ГПМ:
способность работать автономно и некоторое ограниченное время без участия человека;
автоматическое выполнение всех основных и вспомогательных операций;
гибкость, удовлетворяющая требованиям мелкосерийного производства;
возможность легко встраиваться в существующее и гибкое производство;
максимально возможная полная обработка деталей с одного установа, в одну операцию.
ГПС — это совокупность оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования с ЧПУ и системы обеспечения их функционирования в автоматическом или автоматизированном режиме, обладающая свойством авто-
матизированной (программируемой) переналадки при производстве деталей или изделий произвольной номенклатуры в пределах технологического назначения и установленных значений характеристик.
Система обеспечения функционирования ГПС в автоматизированном режиме включает в себя:
автоматизированную транспортно-складскую систему (АТСС);
автоматизированную систему инструментального обеспечения (АСИО);
автоматизированную систему удаления отходов (АСУО);
автоматизированную систему обеспечения качества (АСОК);
автоматизированную систему обеспечения надежности (АСОН);
автоматизированную систему управления (АСУ).
Все системы обеспечения функционирования ГПС частично или полностью входят в состав гибкой автоматизированной линии (ГАЛ) или гибкого автоматизированного участка (ГАУ).
При необходимости обработки (деталей) полностью или частично на нескольких различных рабочих машинах (станках) по жесткому заранее устанавливаемому маршруту создается ГАЛ. В ГАЛ технологическое оборудование расположено в заданной последовательности технологических операций; при этом для изготовления (обработки) какого-либо изделия может требоваться все или только часть оборудования линии. ГАЛ имеет высокую производительность за счет некоторой потери гибкости.
ГПС со свободным маршрутом обработки (деталей) образует ГАУ. Это наиболее распространенный вид ГПС.
Гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) представляет собой частичную интеграцию ГАЛ, ГАУ другого технологического оборудования с ЧПУ, а также таких систем, как САПР, АСТПП и др. ГАЦ как самостоятельная структурная единица завода предназначен для изготовления отдельных изделий или элементов, которые являются составной частью номенклатуры изделий, выпускаемых заводом, или для выполнения какого-либо вида технологического передела (заготовительный, термический, механический, сборочный, инструментальный и др.).
В состав ГАЦ частично или полностью могут входить следующие системы обеспечения их функционирования:
автоматизированная система научных исследований (АСНИ);
система автоматизированного проектирования (САПР);
автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП);
автоматизированная система оперативного планирования производства (АСОПП);
автоматизированная система материалоснабжения и переработки отходов (АСМСПО);
автоматизированная система управления предприятием (АСУП).
Эти и другие системы организуют потоки производственной информации, различных показателей деятельности предприятия, статистических данных между различными уровнями управления (от каждого станка, оператора через все организационно-управленческие уровни до директора). Эти системы помогают решать задачи загрузки оборудования, следят за его запасами, рассчитывают себестоимость продукции, решают задачи снабжения и сбыта, обеспечивают повседневный, ежечасный, ежеминутный анализ хода производства и принятия решений управленческим персоналом и др.
Особенности инструментального обеспечения ГПС
Автоматизированное инструментальное хозяйство ГПС включает в себя следующие централизованные функции:
постоянная инвентаризация общего количества режущего и измерительного инструмента по всей номенклатуре корпусов (оправок) и сменных режущих вставок, установленного количества дублеров и отслеживание местонахождения инструмента по различным ГПС;
статистический анализ расхода сменных режущих вставок по общему количеству и номенклатуре, а также выхода из строя корпусов и оправок;
получение через САПР—АСТПП задания на обеспечение потребного инструмента (корпусов, оправок и сменных режущих вставок и др.) для обработки спроектированных деталей и сравнения задания с наличием инструмента согласно результатам инвентаризации;
закупка и обеспечение своевременной доставки стандартного режущего и мерительного инструмента, корпусов и вставок;
сборка, разборка, очистка и ремонт (при необходимости) инструмента, заточка перетачиваемого инструмента; устранение других возможных повреждений инструмента;
кодирование инструментальных оправок;
складирование, распределение и доставка по запросам инструментальных участков различных ГПС;
обслуживание и в случае необходимости ремонт всего автоматического оборудования, устройств и приборов настройки инструментов;
организация работы по рационализации количества и номенклатуры используемого инструмента.
Участок предварительной настройки инструмента может находиться непосредственно с другой стороны стеллажа, что сокращает транспортировку.
Опыт показывает, что предварительная настройка инструмента вне станка и установка его в магазины на автоматизированном рабочем месте не требует значительного времени, один оператор-настройщик за одну смену подготавливает инструменты, необходимые для обеспечения работы 10—12 ОЦ, работающих в три смены.
Особенности транспортно-складских подсистем ГПС
Одним из основных критериев эффективной организации производства являются минимально возможные и кратчайшие материальные потоки между различными производственными подразделениями и минимально необходимые запасы и заделы. Этому критерию должны отвечать схема размещения различных производств, цехов, отделений, ГПС и принятая система планирования и составления графиков запуска и выпуска продукции. На этих этапах практически решаются многие проблемы и задачи организации транспортировки и складирования.
Гибкое производство отличается от традиционного серийного и поточного производств значительно меньшими материальными потоками, запасами и заделами. Отсутствие партионности, многократных установок, перегрузок и перевозок, длительного времени хранения уменьшает объем транспортных потоков, складов и встречных перевозок, уменьшает риск дезорганизации потоков, т.е. образование пробок и заторов.
В организации автоматической гибкой транспортировки и складирования следует руководствоваться следующими правилами:
заготовки, детали, инструмент, элементы УСП и УНП, специальные приспособления и оснастка, отходы производства должны находиться на поддонах, в контейнерах, паллетах, кассетах или магазинах, в которые они устанавливаются и снимаются, если вручную, то только один раз; дальнейшие перегрузки должны осуществляться автоматически роботами или робокарами и специальными устройствами;
все, что транспортируется (контейнеры, поддоны, паллеты, магазины и другая установочная тара, загруженная или порожняя), должно находиться в автоматических складах или на специальных позициях ожидания и иметь устройство кодирования для автоматического распознавания того, что загружено;
приемные места различных видов транспорта, конвейеров, рольгангов, робокаров, позиций ожидания, ячеек склада должны быть по возможности стандартными, принятыми не только для данной отрасли, но и отвечать международным стандартам, быть унифицированными для данного завода;
следует разделять назначение торцовых сторон склада с краном-штабелером — один торец использовать, например, для за-
грузки заготовок и выгрузки деталей, а второй — для подачи заготовок на станки и получения деталей, поступающих от станков, что разделяет транспортные потоки и ускоряет работу склада;
склады следует располагать ближе к ГПС; главным критерием остаются кратчайшие расстояния между складом и станками. С этой точки зрения специализация складов больше удовлетворяет принципу кратчайшего расстояния; во всех случаях инструментальный склад желательно располагать ближе к инструментальному участку;
основным требованием гибкости транспортного средства является способность обслуживать разные пункты назначения в различных, чаще случайных последовательностях и маршрутах; способность перемещать различные установочные средства (паллеты, поддоны, магазины, кассеты, контейнеры);
автоматический склад и транспорт должны иметь высокую надежность, полностью исключать оператора из цикла работы станков и ГПС, организовывать работы во время перерывов и в третью смену в «безлюдном» режиме;
эффективной является организация движения робокаров по замкнутому маршруту без возврата порожняком и встречного движения тележек.
К организации транспортирования и складирования относится и станция установки заготовок на паллеты; основная задача сводится к определению их количества, совмещению установок, снятия деталей с одной или разных станций и к определению месторасположения этих станций. Основным критерием является загрузка работой оператора. Опыт показывает, что для ГПС из пяти-шести ОЦ для средних корпусных деталей, устанавливаемых на специальных паллетах, достаточно иметь две совмещенные станции установки и снятия деталей, которые располагаются рядом и обслуживаются одним оператором.
Преимущества ГПС, проблемы и трудности их внедрения
Опыт эксплуатации ГПС в различных странах мира, накопленный в последние годы, позволяет провести анализ преимуществ организации гибкого производства по сравнению с традиционной организацией производства в зависимости от степени интеграции и уровня автоматизации действующих ГПС.
Можно следующим образом сгруппировать преимущества ГПС.
Увеличение мобильности производства позволяет:
Сокращать сроки освоения новой продукции и поставки продукции потребителю, что особенно важно в связи с ростом быст- росменяемости продукции — тенденция, которая будет преобладать в будущем. Изменения конструкции изделия могут быть реа-
лизованы в кратчайшие сроки. В интегрированном (ГПС—САПР— АСТПП) производстве имеется возможность вносить изменения в конструкцию выпускаемых изделий по ходу производства, чтобы обеспечить удовлетворение спроса за счет модернизации и постоянного обновления продукции (обеспечения быстрой приспособляемости к изменению объекта производства).
Повышать гибкость производства; экономичный размер партии сокращается до минимума (в отдельных случаях равен одной штуке) за счет значительного сокращения времени переналадки. Переналадку фактически осуществляют только при переходе на обработку другой группы деталей и не делают при переходе с обработки одной детали на другую внутри группы. При полностью гибком производстве предполагается возможность обработки различных деталей без останова станка на переналадку. В этом случае емкость магазина или средств автоматизации замены инструмента в магазине должны обеспечивать необходимый комплект инструмента для всех деталей, а изменение программы работы станка производится по команде от центральной ЭВМ.
Улучшать управление производством по всем цехам и своевременно удовлетворять условиям, складывающимся на сборке. Интеграция управления на базе ЭВМ позволяет лучше управлять технологией, следить за работой оборудования, за временем прохождения и местом нахождения каждого компонента производства (детали, инструмента или приспособлений) и своевременно включать в процесс оператора, если это становится необходимым.
Интеграция управления гибким производством обеспечивает ускорение прохождения информации по всем отделам, сокращает объем всякого рода «бумажной» работы ИТР, повышает дисциплину выполнения плана и графика производства.
Увеличивать производственные мощности как за счет высвобождения станков, инструмента, приспособлений и оснастки для других производственных задач, выпуска другой продукции, так и за счет возможностей по частям наращивать производственные мощности путем добавления дополнительных станков и оборудования.
Модернизировать, обновлять заводы на базе новейших достижений науки и техники без остановки производства и при меньших капитальных затратах.
Увеличение фондоотдачи производства идет по следующим трем направлениям.
Сокращение времени всего производственного цикла. Время «от ворот до ворот» сокращается в среднем в 30 раз. От нескольких месяцев до нескольких дней, от нескольких недель до нескольких часов. Детали проходят полную обработку через всю систему без ожиданий. Например, время изготовления горизонтального ОЦ
типа Н-20 фирмы «Ямазаки» (Япония) составляло 3 мес для обработки деталей, четыре недели для сборки и одну неделю для отладки и испытаний, т.е. всего 4,5 мес. После внедрения ГПС время для изготовления деталей того же ОЦ составило всего четыре дня, две недели для сборки и одну неделю для отладки и испытаний, т.е. всего около четырех недель.
Другой пример, по данным фирмы «Фритц Вернер» (Германия), приведен в табл. 23.1. Как видно из таблицы, сокращение времени нахождения изделия в производстве является итогом сокращения практически всех составляющих производственного цикла и прежде всего числа операций, к тому же установка деталей проводится вне станка, во время его работы, а смена паллете заготовкой (деталью) на ОЦ занимает всего несколько секунд, при этом сокращается время цикла обработки каждой детали за счет автоматизации установки и снятия заготовок (доведена до 5...8 с), смены режущего инструмента (до 3 с) за счет наиболее оптимального использования шпинделя станка (больше режет, чем ждет) и автоматического слежения за стойкостью инструмента (сокращаются простои «по вине» инструмента). Сокращается и машинное время за счет более быстрой смены инструмента, управляющих программ и др. Достигается сокращение времени подготовки производства (в среднем на 50 %, в отдельных случаях на 75 %).
Сокращение основных фондов. Сокращение количества необходимых станков по сравнению с обработкой того же количества деталей на станках с ЧПУ составляет 20...50%. Более интенсивное использование основного оборудования происходит за счет повышения коэффициента загрузки оборудования (увеличивает-
Таблица 23.1
Сокращение времени нахождения изделия в производстве (по данным фирмы «Фритц Вернер»)
Наименование детали
Число операций (установок)
Продолжительность наладки, мин
Машинное время, мин
Длительность производственного цикла в днях
А
Б
А
Б
А
Б
А
Б
Корпус
15
2
55
—
1100
93
30
2
манипулятора Паллета
9
2
28
425
110
15
2
Промежуточный
8
2
32
—
378
97
20
2
корпус Кольцо для
4
2
7
—
168
42
9
2
форсунок Малый корпус
6
2
12
—
150
51
8
2
Обозначения: А — традиционное производство; Б — ГПС.
ся до 0,85—0,9 вместо 0,3—0,4). Значение экономического эффекта на его структуру при использовании гибкого производства взамен традиционного можно показать на примере внедрения отечественного гибкого производственного комплекса АЛП-3-2 в сравнении с участком из 16 автономно работающих ОЦ при годовом выпуске 6600 одинаковых по конструкции деталей пятидесяти наименований. Трудоемкость изготовления типовой детали на комплексе 5,6 ч, на участке ОЦ — 7,56 ч; коэффициент сменности при работе в две смены: комплекса — 2, участка ОЦ — 1,6; в три смены: комплекса — 3, участка ОЦ — 2,2. Коэффициент загрузки оборудования: комплекса — 0,85, на участке ОЦ — 0,7. Производственный цикл: на комплексе — 6 дней, на участке ОЦ — 45 дней. В комплексе АЛП-3-2 используется восемь станков вместо 16 ОЦ на участке. Состав производственного и обслуживающего персонала: комплекса — 36 человек, участка ОЦ — 70 человек (табл. 23.2).
Уменьшается разнообразие (количество наименований) и количество необходимого режущего инструмента за счет более полного использования периода его стойкости, отказа от принудительной смены инструмента. Так, фирма «Ямазаки» (Япония) вместо 400—500 различных инструментов, ранее применявшихся в традиционном производстве, при обработке тех же деталей на ГПС использует только 76 видов инструмента, что во много раз увеличивает интенсивность использования каждого инструмента.
Таблица 23.2
Экономический эффект от внедрения гибкого комплекса, тыс. руб.
Работа в две смены
Работа в три смены
Показатели
Гибкий комплекс
16 ОЦ
Гибкий комплекс
16 ОЦ
Стоимость Оборудования и оснастки станков
Управляющего вычислительного комплекса СМ-2М:
транспорта оснастки
Единовременные вложения в оборотные фонды
1280
375
380
36 9
2560
25 131 71
1280
375
380
54
13
2560
25 196 105
Итого экономия
707
784
Экономия заработной платы производственного и обслуживающего персонала
Экономия затрат на наладку Годовой экономический эффект
93
20
820
122
23
929
Рис. 23.4. Сравнение балансов годового фонда в традиционном и гибком интегрированном производстве:
Время, приходящееся на: I — выходные и праздничные дни; II — на ночную смену; III — на вечернюю смену; IV — потери времени различных видов за время работы оборудования; V — чистое рабочее время в традиционном производстве; VI — потери рабочего времени в ГПС; VII — чистое рабочее время в ГПС
Уменьшаются заделы и незавершенное производство, причем это происходит по всей производственной цепочке, включая заделы и запасы в цехах поставщиков покупных комплектующих изделий. Сокращаются межоперационные заделы между станками.
Уменьшение заделов повышает рентабельность производства за счет снижения оборотных средств (стоимость заделов), производственных площадей. Сокращение потребных производственных площадей составляет в целом 30...40 %, вспомогательных площадей — до 75 %.
Значительное увеличение эффективного (расчетного) годового фонда времени работы станков (оборудования), во-первых, за счет увеличения коэффициента загрузки оборудования до 0,85—0,9, сокращения практически всех видов потерь (исключаются потери, связанные с настройкой и подготовкой станка к работе, межсменные перерывы, на обед, отдых и др.); во-вторых, за счет повышения коэффициента сменности до 2—3 (соответственно при двух- и трехсменной работе) и возможности работы в «безлюдном» режиме ночью и в выходные дни.
В традиционном производстве из общего годового фонда времени 8760 ч только 600 ч составляет чистое машинное время обработки деталей на станках.
На рис. 23.4 приведено сравнение балансов годового фонда времени в традиционном и гибком интегрированном производствах. Даже если обеспечить работу ГПС только в рабочие дни и по 20 ч 318
в сутки, общий годовой фонд времени использования основных фондов возрастет не менее чем в 5 раз.
Рост производительности труда позволяет:
Повышать производительность на всех стадиях производства, в том числе при проектировании, технологической подготовке, обработке, сборке, контроле, а также на всех вспомогательных работах (складирование, межцеховой и внутрицеховой транспорт). Например, опыт эксплуатации отечественной системы «КАПРИ» показывает, что автоматизация подготовки производства несложных изделий повышает производительность труда конструктора в 2 раза, технолога в 1,6 раза, управленческого персонала в 4 раза, на разработке деталировочных чертежей в 10 раз и технологии обработки в сравнении с универсальным оборудованием в 15 раз. Опыт эксплуатации больших САПР для сложных изделий показывает, что производительность труда конструктора увеличивается в 4—5 раз, а в отдельных случаях в 10 раз.
Обеспечивать длительное время работы без присутствия человека или при ограниченном числе операторов-наблюдателей.
Сокращать количество персонала. Централизация обработки деталей, управление станками от центральной ЭВМ, устройства диагностики работоспособности и состояния станков и процессов увеличивают возможности многостаночного обслуживания. Оператор становится управляющим процессами производства, а не оператором станков. Нередки случаи, когда число операторов, обслуживающих ГПС, сокращается в 10—15 раз по сравнению с необходимым числом станочников в расчете на равный выпуск продукции.
На первых этапах внедрения ГПС может увеличиваться число программистов и других инженерно-технических работников, однако и в этом случае общее число персонала сокращается не менее чем на 30 %.
ГПС в механообрабатывающем производстве
Современная промышленность характеризуется тем, что 75 % всех деталей в машиностроении обрабатываются в условиях мелкосерийного производства партиями от 3 до 50 деталей при номенклатуре 4...5 тыс. типов. Стоимость такой обработки в 10—30 раз превышает стоимость обработки аналогичных деталей в условиях массового производства. Однако рост быстросменяемости объекта производства и требования потребителя к большому разнообразию продукции расширяют область серийного производства.
Анализ внедренных ГПС в различных странах показывает широкий круг отраслей промышленности, в которых они применяются. Около 40 % ГПС внедрено в автомобильной промышленности, око-
ло 30 % — в приборостроении и общем машиностроении, около 20% — в станкостроении, около 10% — в аэрокосмической и оборонной промышленности. В автомобильной промышленности ГП С применяются в производстве практически всех деталей двигателя, шасси, заднего моста, а также на сборке кузова и общей сборке двигателя. Отдельные автомобильные фирмы используют ГПС для производства деталей велосипедов, а также землеройных машин. Наиболее распространенными деталями для обработки на ГПС являются части трансмиссии и коробки передач. Отдельные станкостроительные фирмы осуществили комплексный подход в применении высокоинтегрированных ГПС для обработки всех деталей выпускаемой ими гаммы станков, роботов и другой продукции станкостроения.
В большинстве случаев в станкостроении на ГПС обрабатываются станины, колонны, столы, каретки, салазки, гораздо меньше — детали коробки скоростей и шпинделя. В приборостроении и общем машиностроении ГПС используются для обработки деталей фотокамер, корпусов швейных машин, корпусов турбин, горного оборудования, корпусов насосов и др.
ГПС начали внедряться также в транспортном машиностроении, электротехнической промышленности. В основном гибкое производство (90 %) создано на крупных предприятиях (свыше 2 тыс. работающих), остальные 10% внедрены на средних предприятиях.
Большинство применяемых в различных странах ГПС построены на базе металлорежущих станков с ЧПУ собственного производства.
С точки зрения видов, форм, назначения, размеров, массы или материала обрабатываемых деталей ГПС практически не имеют ограничений. 75 % всех созданных систем предназначены для обработки корпусных деталей, остальные — для деталей типа тел вращения. Большинство систем предназначено для обработки деталей размером от 200 до 500, 800 и 1000 мм. Максимальные размеры обрабатываемых на ГПС деталей достигают 1200 х 3600 мм, масса деталей до 500... 700 кг, в отдельных случаях — до нескольких тонн. Время цикла обработки детали на станке колеблется от нескольких минут до 180 мин при среднем времени обработки 40 мин.
Большинство ГПС внедрены и используются в области механической обработки резанием, начато применение ГПС в литейном и кузнечно-прессовом производствах, для сварки и сборки. Наблюдается централизация различных видов обработки в одной ГПС, имеются ОЦ, включающие токарные операции, и ТОЦ, включающие фрезерно-сверлильные операции, и др.
Обычно в машиностроении с точки зрения объема выпуска производство делится на единичное, серийное и массовое. К первому относятся детали, выпускаемые партиями по 1 —10 шт. для
крупногабаритных изделий (самолеты, большие турбины, насосы и др.) и по 1 — 300 шт. для простых изделий; ко второму — соответственно от 10 до 300 шт. (морские двигатели, крупногабаритные электромоторы, промышленные тракторы и др.) и 300—15 000 шт.; к третьему — соответственно свыше 200 шт. крупные изделия и свыше 10000 шт. (автомобили, крепежные изделия, холодильники, бытовые приборы и пр.).
При традиционной организации производства в единичном, мелкосерийном и серийном производствах, как правило, используются универсальные станки и станки с ЧПУ, крупносерийном — специальные станки-автоматы, массовом — автоматические линии. Снижение себестоимости обработки на станках с ЧПУ типа ОЦ позволяет эффективно применять их в мелкосерийном, серийном, а в отдельных случаях и в крупносерийном производствах.
Анализ действующих ГПС показывает, что на них обрабатываются детали партиями от 3 до 500 шт. Однако на отдельных ГПС выпускаются детали партиями в несколько тысяч штук.
Применение ГПС целесообразно, если объемы производства изделий недостаточны для принятия решений о «жесткой» автоматизации с использованием автоматических линий и если за ожидаемый срок жизни изделия расходы на создание автоматических линий не могут быть оправданы.
На рис. 23.5 приведена диаграмма, показывающая область применения ГПС по сравнению с универсальными станками, специализированными автоматами, станками с ЧПУ и ОЦ в зависимости от размера партии и стоимости производства.
Применение ГПС в зависимости от числа различных типов одновременно обрабатываемых деталей и объема годового выпуска можно разделить на следующие области:
специализированное производство при годовом выпуске от 1500 до 15 000 шт. и числе типов деталей до 8 — 10; применяются переналаживаемые высокопроизводительные ГАУ со специальными ОЦ с агрегатными головками, между отдельными ОЦ возможна жесткая транспортная связь. Для увеличения производительности ГАУ со специальными ОЦ может иметь несколько параллельно работающих станков, чередующихся с последовательными высокопроизводительными станками. Такие ГАУ, как правило, имеют модульно-блочную конструкцию и могут легко перестраиваться.
Несмотря на то, что капиталовложения на такую ГПС могут быть выше, чем на автоматическую линию, она все же будет более рентабельной вследствие увеличения срока ее жизни при нескольких последовательных модификациях и вариациях изделия;
многономенклатурное производство при годовом выпуске от 50 до 2000 деталей и числе типов деталей от 6 до 100; в этой
Рис. 23.5. Диаграмма областей применения металлорежущего оборудования в зависимости от размера партии и стоимости производства:
А—Д, ОЦ — традиционное производство: А — универсальное; Б — специализированные и В — специальные станки; Г — автоматические линии; Д — станки с ЧПУ; ГПС: верхняя граница — неинтегрированное производство, нижняя — полностью интегрированное производство
области применяются различные ГАУ, как правило, состоящие из нескольких одинаковых ОЦ и дополнительных станков другого технологического назначения. Несмотря на их высокую стоимость и средний уровень гибкости, такие ГАУ обеспечивают высокую приспособляемость к изменениям объема выпуска продукции и имеют очень высокую производительность;
широкономенклатурное производство при выпуске от 20 до 500 деталей в год и числе типов деталей от 10 до 800; как правило, применяются ГАУ, состоящие из двух-трех одинаковых ОЦ или ТОЦ, или комбинации ОЦ и ТОЦ. Детали обрабатываются полностью с одного установа и на одном станке. Стоимость таких участков в расчете на один станок также высокая, однако гибкость их выше при несколько меньшей производительности ГПС;
единичное и опытно-экспериментальное производство при годовом выпуске от 1 до 25 деталей и числе типов деталей от 200 до практически любой величины. В таком производстве могут использоваться отдельные ГАУ, но больше всего ГПМ и станки с 322
ЧПУ. ГПМ требует меньше капиталовложений в расчете на один станок, имеют высокую гибкость с точки зрения изменения производственного задания и графика, но меньшую приспосаблива- емость к увеличению объема выпуска и меньшую производительность, чем перечисленные выше системы.
Предпроектный анализ производствапри создании ГПС
Обследование производства. Длительность цикла проектирования ГПС и высокая стоимость их изготовления предопределяют необходимость проведения до начала проектных работ тщательной технологической проработки и исследования действующего производства для определения целесообразности создания ГПС и эффективности ее функционирования.
Методика проведения, перечень и содержание работ по анализу технологических процессов с целью их автоматизации зависят в первую очередь от серийности производства. При массовом и крупносерийном производствах рассматривают, как правило, весь технологический процесс изготовления изделия, начиная с заготовки и заканчивая упаковкой. При мелко- и среднесерийном производствах объектом анализа, как правило, является одно из производств предприятия, например, механосборочное или кузнечно-прессовое.
Методами достижения этой цели являются изменения технологии; замена материала; изменение конструкции; механизация отдельных операций; комплексная механизация и автоматизация процессов изготовления наиболее трудоемких деталей и узлов; использование многопозиционного автоматического оборудования, в том числе на сборке.
При выполнении технико-экономического анализа производства может быть рекомендовано проведение следующих работ:
сбор и систематизация общих сведений об объекте автоматизации (участок, цех), техническое описание существующего объекта;
разработка существующей схемы технологических транспортных операций на объекте автоматизации;
разработка предложений по повышению уровня механизации и автоматизации;
обоснование, объем и содержание предлагаемой реконструкции производства;
технико-экономический анализ производства с учетом предложений по пп. 2 и 3;
разработка предлагаемой окончательной схемы технологических и транспортных операций на объекте.
Заключительным этапом предпроектного обследования должны явиться выводы и предложения по целесообразности организации автоматизированных производств и технико-экономической эффективности их функционирования.
Выбор деталей для изготовления в ГПС и отработка их на технологичность. Выбор деталей для обработки на ГПС является чрезвычайно ответственным этапом технологического проектирования ГПС. Случайно подобранная, непродуманная номенклатура может привести к неэффективности любых, даже самых совершенных в техническом отношении, проектных решений.
Основные критерии выбора деталей для обработки в ГПС.
Конструктивно-технологическое подобие. Необходимо подбирать детали, имеющие сходство по габаритным размерам, конфигурации, характеру конструктивных элементов, числу и взаимному расположению, обрабатываемых поверхностей и особенно по составу операций и маршруту технологических процессов. Чем выше степень подобия, тем больше возможностей для сокращения номенклатуры оснастки и инструмента, применения методов групповой обработки.
Подобие марок материалов. Одновременная обработка на ГПС деталей из разнородных материалов создает проблемы, связанные с разделением стружки, ведет к усложнению организации работы ГПС и росту номенклатуры инструментов.
Станкоемкость и число установов. На основе опытов эксплуатации первых ГПС можно рекомендовать, чтобы в состав автоматизированной линии или участка входило не менее четырех и не более 12 станков. Точно установленных ограничений по числу переустановок нет, однако в первую очередь необходимо выбирать детали, которые могут быть полностью обработаны не более чем за два-три установа.
Состав оборудования ГПС. Номенклатура переводимых для обработки в ГПС деталей должна по возможности обеспечивать использование однотипного оборудования. Если необходимо применение специализированных станков разных моделей, в состав ГПС должно входить не менее двух единиц каждой из них. Особое внимание должно быть уделено вопросам совместимости разнотипного оборудования как между собой, так и с основными агрегатами и системами ГПС (одинаковые присоединительные размеры спутников, кассет, хвостовиков вспомогательного инструмента, одинаковые устройства ЧПУ и др.).
Степень замкнутости маршрута обработки. В первую очередь на обработку в ГПС необходимо переводить детали, которые могут быть полностью обработаны в ней без прерывания маршрута для выполнения вне системы каких-либо специфических операций. На основании опыта создания первых ГПС установлено, что отношение трудоемкости операций, выполняемых в 324
ГПС, к общей трудоемкости обработки деталей должно быть не менее 0,8 —0,9.
Стабильность технологических процессов. На обработку в ГПС можно переводить детали только со стабильной, отработанной технологией. Процесс обработки в ГПС должен обладать высокой стабильностью по параметрам производительности и качества.
Устойчивость номенклатуры. Переводу в ГПС подлежат только те типы деталей, которые будут находиться в производстве в течение срока создания и эксплуатации системы. При этом детали могут претерпевать любые конструктивные изменения в пределах технологических возможностей запроектированного оборудования.
Возможность перевода большинства (или наиболее трудоемких) операций технологического процесса обработки деталей на оборудование с ЧПУ.
Возможность максимальной концентрации операций.
Возможность исключения из технологических процессов ручных операций слесарной обработки и доводки.
Возможность совместной обработки по общности операций на определенном оборудовании, приспособлениях и применяемым типоразмерам инструмента.
Наличие необходимых базовых поверхностей при применении ПР.
Возможность организации многостаночного обслуживания.
Выбор номенклатуры деталей тесно связан с вопросами повышения их технологичности.
Особенностью отработки конструкции деталей на технологичность применительно к условиям ГПС является требование сквозной унификации элементов обрабатываемых и базовых поверхностей для всей номенклатуры как единого целого, а не для каждой детали в отдельности. Часть требований технологичности, связанных с основными процессами обработки, может в ряде случаев смягчаться, в то же время появляются новые требования, обусловленные использованием в ГПС промышленных роботов, координатно-измерительных машин, САПР технологических процессов и управляющих программ и др.
Техническое задание (ТЗ) на создание ГПС. ТЗ на ГПС является основным документом для создания ГПС. Роль и значение этого документа существенно выше значения ТЗ на проектирование традиционных, неавтоматизированных производств; ТЗ на ГПС не только определяет требования к отдельным функциональным агрегатам и подсистемам, но и обеспечивает их сбалансированность и четкое взаимодействие.
При сложившейся практике проектирования ГПС техническое задание является единственным общесистемным документом, регламентирующим интеграцию отдельных элементов ГПС в единую систему; поэтому процесс разработки ТЗ с полным основанием
можно считать важнейшей составной частью технологического проектирования ГПС.
Техническое задание на создание ГПС должно включать в себя в общем случае следующие разделы.
Общее описание и основные производственно-технологические параметры. В этом разделе приводят формулировки целевого назначения и области применения ГПС; основание для разработки; основные характеристики ГПС (габаритные размеры, массу, конструктивные особенности, станкоемкость обрабатываемых деталей, производительность, режим работы, число единиц оборудования и оснастки, численность обслуживающего персонала и др.); структурную схему с внутренними и внешними связями; предварительную технологическую планировку с описанием работы ГПС.
Технологический процесс и оснастка. В данном разделе приводят перечень операций, выполняемых в ГПС, с привязкой к соответствующим техническим средствам; классификатор обрабатываемых деталей; технологические процессы (маршрутные и операционные) обработки типовых деталей с режимами резания, схемами базирования, номенклатурой и стойкостью режущего инструмента, расчетом элементов основного и вспомогательного времени; общие перечни технологической оснастки.
Расчет основных параметров ГПС. Здесь приводят основания выбора структурно-компоновочного решения ГПС; расчеты фонда времени работы оборудования и коэффициентов использования станков; выбор их моделей и расчет их количества; определение величины партий запуска и расчет периодичности переналадок; расчет числа технологических позиций; расчет характеристик транспортной системы (вместимость автоматизированного склада, характеристик системы инструментального обеспечения, числа «спутников», оптимизации пространственного размещения ГПС и др.).
Технические требования к оборудованию, оснастке и технологическим позициям. В разделе приводят общие и специальные требования к основному (металлорежущему) оборудованию, в том числе к его модернизации и дополнительному оснащению специальными системами; требования к оборудованию и системам для транспортирования, манипуляции, хранению, контролю деталей, удалению стружки и СОЖ, к системам инструментального обеспечения, оборудованию и оргоснастке технологических позиций, режущему и вспомогательному инструменту, спутникам и приспособлениям.
Организация производства и управления. Приводят общие и специальные требования к системам организации производства и организации труда обслуживающего персонала; требования к системам документооборота, регламентируются внешние связи ГПС;
рассчитывают количество и определяют функции обслуживающего персонала.
Требования техники безопасности и промышленной санитарии.
Расчет показателей технико-экономической эффективности и лимитной цены. Расчет проводят с соблюдением условий сопоставимости, желательно для нескольких вариантов структурно-компоновочных решений ГПС (например, для участка из автономно работающих ГПМ).
Разработку ТЗ целесообразно вести в два этапа: сначала укруп- ненно определить основные параметры, после чего приступать к уточненным расчетам и детализации требований.
На основании общего ТЗ при необходимости разрабатывают отдельные ТЗ на оборудование, агрегаты, оснастку, системы управления и пр.
Эффективность применения ГПС
Эффективность ГПС складывается из технической, организационной и экономической эффективности.
Техническая и организационная эффективность внедрения ГПС при переходе от универсального оборудования с ручным управлением или автономно работающего оборудования с ЧПУ к ГАЛ и ГАУ достигается путем повышения эффективности использования технологического оборудования за счет минимизации времени переналадки его на выпуск другой продукции, а также освобождения оператора от постоянного наблюдения за работой оборудования и перехода к многостаночному обслуживанию. Объединение автономно работающего автоматического технологического оборудования в ГАЛ и ГАУ позволяет получить коэффициент загрузки (машинного времени) станков 0,85—0,9 (против 0,4—0,6), а коэффициент сменности их работы — 2,5—3 (против достигнутого в настоящее время 1,2—1,6). При этом существенно (до 6—10 раз) сокращается время подготовки производства и производственный цикл обработки, а также партионность деталей, снижается себестоимость обработки, повышается ее стабильность и качество. Становится возможным круглосуточно выполнять операции обработки разных деталей одной группы в любой последовательности, т. е. переходить к безлюдной (а точнее, к трудосберегающей) технологии.
Экономическая эффективность применения ГПС в сравнении с автономно эксплуатируемым оборудованием образуется в основном за счет:
сокращения затрат (экономии основных фондов) на закупку оборудования в связи с уменьшением его числа, так как в 2—3 раза
повышается производительность оборудования и улучшается его использование;
уменьшения затрат на строительство производственных площадей под уменьшенное число оборудования;
экономии фонда заработной платы в связи с сокращением (в 2 раза и более) состава производственного и обслуживающего персонала (с 91 до 47 человек при использовании в три смены, например, ГАУ механической обработки АЛП-3-2);
уменьшения вложений в оборотные фонды, так как уменьшается производственный цикл изготовления продукции, ее партионность, необходимые запасы и т. п.
Кроме этого, во всех случаях уменьшаются потери от брака и во многих случаях сокращаются затраты на оснастку.
К числу показателей экономической эффективности внедрения гибких производственных систем относятся фондоотдача, годовой экономический эффект (экономия приведенных затрат) Э и коэффициент окупаемости Кок = ТОК/ТО1СИ, где срок окупаемости затрат Гок = (^ - K2WX - С2) лет, а нормативный срок окупаемости Гок.н = 1/^н = 6,7 лет (при нормативном коэффициенте эффективности Ен = 0,15). Обязательным условием окупаемости является зависимость Гок < Ток н. Желательно, чтобы внедренные ГПС оку-: пались не более чем за 2,5 —3,5 года. Разностью К2 - Кх оцениваются дополнительные капитальные вложения и затраты, необходимые для внедрения ГПС.
Для подсчета Ток рассчитывают капиталовложения и единовременные затраты Кх и К2 до и после внедрения ГПС соответственно, а также технологическую себестоимость единицы выпускаемой продукции по изменяющимся элементам затрат Сх и С2 до и после внедрения ГПС соответственно.
Разность Сх - С2 составляет условно-годовую экономию средств от внедрения ГПС. Величины Кх и К2 подсчитывают соответствующим суммированием капиталовложений и единовременных затрат на оборудование, ЭВМ и технические средства управления, транспортно-складское оборудование и системы инструментального обеспечения, технологическую оснастку, производственные, вспомогательные и бытовые площади с учетом (прибавлением) затрат на подготовку и освоение производства, оборотные фонды в незавершенном производстве и прочих единовременных затрат.
Величины Сх и С2 представляют собой суммы затрат на заработную плату производственных, вспомогательных рабочих, ИТР и обслуживающего персонала (с начислениями); на наладку оборудования; на амортизацию и текущий ремонт оборудования, ЭВМ и технических средств АСУ, основного транспортно-складского оборудования, систем инструментального обеспечения, дорогостоящей оснастки и площадей; на изнашивание инструмента и 328
приспособлений специального назначения; на освоение производства и на потери от брака.
Если все перечисленные затраты подсчитать с учетом соответствующих нормативов, то годовой экономический эффект от внедрения ГПС будет
Э = (С, - C^N - - ^) + СА.р,
где N — число единиц продукции, выпущенных за год; Сэ — социальный эффект на одного высвобожденного работника; Лч р — число высвобожденных работников.
Внедрение гибких производственных систем дает не только большой технико-экономический эффект, но и вызывает важные социальные изменения в производстве. Большая социальная эффективность внедрения ГПМ, ГАЛ и ГАУ проявляется в повышении культуры труда обслуживающего персонала, в улучшении режима его работы (в частности, за счет высвобождения от работы в ночное время), в исключении ручного тяжелого физического труда, улучшении техники безопасности и сокращении производственного травматизма.
Применение гибких автоматизированных линий и участков механической обработки и других видов технологии имеет следующие преимущества:
увеличивается уровень технической вооруженности труда, поскольку автоматизируются практически все основные и вспомогательные операции; при этом создаются необходимые условия для четкой, ритмичной работы предприятия;
в значительной мере решается проблема дефицита рабочих, выполняющих как основные, так и вспомогательные операции (транспортные, складские рабочие);
увеличивается доля умственного труда и сводится к минимуму доля физического; большое значение приобретают рабочие-наладчики, рабочие, управляющие механизмами и машинами; сокращается численность мастеров, старших мастеров, работников служб планового, технологического бюро, бюро цехового контроля, бюро заработной платы, а также кладовщиков, транспортных рабочих, контролеров; появляются новые категории работников, обслуживающих ГПС, например, операторы подготовки и контроля инструментальных наладок, наладчики и операторы, инженеры по вычислительной технике;
повышаются требования к квалификации работников, обслуживающих ГПС; в ряде случаев в связи со сложностью выполняемых работ обслуживающий персонал должен иметь специальное среднее или высшее образование (инженеры по вычислительной технике, программисты).
При внедрении гибких производственных систем происходят важные и значительные изменения в организации производства —
часть ее автоматизируется. Гибкая автоматизация в машиностроении позволяет широко использовать имеющиеся резервы улучшения использования оборудования, оборотных средств, производственного персонала и обеспечить значительное повышение эффективности производства.
Контрольные вопросы
Что такое ГПС и в каких случаях целесообразно ее создание?
Каковы перспективы применения ГПС в машиностроительном производстве?
Почему ГПС является новой концепцией в машиностроении? В чем сущность этой концепции?
Какими показателями характеризуется ГПС?
Какие подсистемы включает в себя система обеспечения функционирования ГПС и каково их назначение?
В чем заключаются особенности инструментального хозяйства ГПС?
Как организована транспортно-складская система ГПС?
В чем состоят основные преимущества ГПС?
Какое место занимают ГПС в механообрабатывающем производстве?
Для чего необходим предпроектный анализ производства при создании ГПС?
И. Как осуществляется выбор деталей для изготовления в ГПС и обработка их на технологичность?
Какие основные разделы содержит техническое задание на создание ГПС?
От каких факторов зависят техническая, организационная и экономическая эффективность ГПС?
Глава 24
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ЗАВОД БУДУЩЕГО
Организационные основы машиностроительного заводабудущего
Внедрение и дальнейшее развитие ГПС открывают путь создания автоматизированного завода будущего в машиностроении на основе постепенной их интеграции в единую систему — гибкий автоматизированный завод (ГАЗ). ГАЗ в XXI столетии будет полностью интегрированным производством, включающим в единую систему все необходимые функциональные подсистемы, обеспечивающие процесс производства изделия от задания до реализации готовой продукции (АСНИ, САПР, АСТПП, АТСС, АСИО, АСУП, ГПС — заготовительного производства, механообработ-
ки, термообработки, сварки, окраски, испытаний и другим ГПМ, а также делопроизводства, обслуживания и содержания оборудования, главного механика и др.). Фактически ГАЗ будет выполнять все те же функции, что и любой завод сегодня, однако все они будут автоматизированы на базе использования ЭВМ и микропроцессорной техники.
Интеграция процессов конструирования деталей, выбора и производства заготовок, их обработки, включая механическую, термическую и отделочную, приведет к единому последовательному процессу для каждой детали и к параллельным процессам для всех деталей изделия, которые завершатся интеграцией сборки и испытаний готовой продукции. Интеграция будет идти путем объединения транспортно-складских систем различных ГПС в единую транспортно-складскую систему завода, объединения в единую систему обеспечения инструментом, оснасткой и приспособлениями, создания центрального автоматического магазина — склада распределителя и средств их экспресс-транспортировки к станкам и рабочим местам установки заготовок, а также интеграцией информационных потоков для принятия решений.
Обеспечение высокой экономичности потребует оптимальной степени гибкости различных ГПС, что приведет к их определенной специализации:
гибкие автоматические линии с ОЦ, имеющие несколько шпиндельных головок, будут обрабатывать заготовки одновременно с нескольких сторон со сменой агрегатных многошпиндельных головок; гибкий автоматический транспорт будет обеспечивать подачу заготовок и частично обработанных деталей между станками по принципу параллельно-последовательного агрегатирования по гибкому маршруту;
гибкие автоматизированные системы для производства деталей небольшими, но часто повторяющимися партиями при стабильной номенклатуре выпуска изделий;
гибкие автоматизированные системы для производства изделий любыми партиями при нестабильной их номенклатуре, обычно при неповторяющемся выпуске;
гибкие технологические роботизированные комплексы с одним-двумя станками, с элементами частичной сборки для единичных изделий или очень мелких неповторяющихся партий.
Интеграция производства повышает эффективность использования ЭВМ и другой вычислительной техники. Одна большая ЭВМ в сочетании с несколькими мини-ЭВМ обеспечивают управление всеми производственными процессами на основе общих данных и библиотек программ, связанных в единую сеть завода, состоящих из автоматических самооптимизирующихся без участия человека систем сетей с обратной связью между отдельными единицами технологического и другого оборудования и процессами, а также
сложных сетей управления с участием человека, который анализирует получаемую информацию и принимает решения.
ГАЗ будет иметь три основные функциональные части: техническую подготовку, собственно производство и организацию и управление производством. Произойдет перемещение центра тяжести решения большинства производственных проблем со стадии непосредственного изготовления продукции на стадию технической подготовки производства.
Характерной особенностью собственно производства ГАЗ будет построение его ГПС из типовых гибких производственных модулей, а технологического и вспомогательного оборудования — из взаимозаменяемых унифицированных и стандартных узлов, что будет обеспечивать постепенное наращивание производственных мощностей и их обновление. ГАЗ будет представлять собой комплекс автономных ГПС с независимой друг от друга отладкой и пуском в эксплуатацию и возможностью как перестройки, так и замены любой устаревшей системы.
Отличительной особенностью будет слияние организации и управления в единую функцию на базе принятия решений при оперативном планировании производства. Обработка заказов, инвентаризация материальных средств, график производства, оптимизация загрузки оборудования, расчет себестоимости, сбыт и снабжение, как и другие составляющие функции организации и управления производством, станут гибкими динамичными процессами, образуют вместе с технической подготовкой и собственно производством полностью интегрированную функцию.
Основой работы по организации и управлению производством станет оперативное планирование производства каждой отдельной детали. Оно будет включать в себя планирование долгосрочной и оперативной загрузки оборудования каждого участка, системы, всего завода, слежение в реальном времени за прохождением каждой детали, узла, изделия, адаптацию производственного графика непосредственно на рабочих местах с учетом складывающихся каждый раз ситуаций. Сюда же относятся слежение и анализ результатов технического контроля размеров и качества деталей и испытаний готовых изделий в целях проведения соответствующей коррекции процессов обработки и сборки, сокращения брака и повышения качества продукции, контроль выполнения графика и заданий на каждом рабочем месте, систематический контроль за максимальным использованием всех материальных и людских ресурсов, производственных мощностей и оборотных средств, контроль и обеспечение доставки заготовок, инструмента, других материалов (в том числе и инструкций) в установленное время, на надлежащее рабочее место по принципу «все только тогда, когда нужно». Если кооперирующие предприятия работают по данному принципу и обеспечивают выпуск продукции высокого качества,
то автоматически будут обеспечиваться и сроки поставок, разумеется, при четкой работе транспорта и диспетчерских служб связи. Эта система требует и определенного запаса производственных мощностей на кооперирующих заводах.
ГАЗ будет характеризоваться как малолюдное производство. Количество занятых кадров в сфере собственно производства значительно сократится.
На первых этапах развития ГАЗ можно ожидать относительного увеличения занятости кадров в сфере технической подготовки, что будет связано с большим объемом работ по анализу и переконструированию изделий в целях их большего соответствия гибкому интегрированному производству.
Сократится количество управленческого персонала. Электронизация организации и управления производством, интеграция этих функций обеспечат их совмещение.
Одной из задач является сокращение занятых на сборке приспособлений, установке и закреплении в них заготовок. В ближайшем будущем решающим на этом участке будут научная организация и автоматизация рабочего места сборщика приспособлений и установщика заготовок, которые должны обеспечить минимальное участие человека.
Сокращение трудоемкости контрольных операций на ГАЗ будет достигнуто как включением в ГПС контрольно-измерительных машин с ЧПУ, так контрольно-проверочных переходов в цикл обработки деталей на станке (применение контрольных проб), а также интеграцией системы обеспечения качества продукции от контроля поступающего сырья, заготовок до испытания готовой продукции.
В будущих ГАЗ малолюдность производства будет обеспечена и за счет сокращения количества занятых на узловой и общей сборке. Организационные принципы автоматизированной сборки состоят в обеспечении одноразовой ориентации каждой детали за весь цикл ее изготовления и подачи на сборку, использовании универсальных средств подачи разных деталей на сборочные позиции, легко адаптирующихся к конфигурации деталей и изменению порядка их сборки.
Значительный эффект обеспечивается организацией потока заготовок и деталей без дополнительных перегрузок или ориентации, т.е. заготовка должна загружаться вручную один раз, дальнейшая роботизация подачи заготовок и деталей не должна нарушать ориентацию деталей.
В будущих ГАЗ будет решена задача полной автоматизации удаления стружки. Стружка станет ценным сырьем для получения заготовок машиностроительных деталей.
На очереди разработка и создание практически безотказных систем. Весь сложный комплекс ГАЗ должен и будет обладать сте-
пенью надежности, полностью исключающей необходимость контроля со стороны человека за работой оборудования. ГАЗ будет оснащен различными системами технической диагностики работы оборудования с автоматической обработкой статистической информации о его состоянии и выдачей документов, характеризующих работоспособность каждой единицы оборудования и систем в целом.
Надежность работы отдельного оборудования обеспечивается не только его собственной безотказностью, но и однородностью сырья, стабильностью и высоким качеством заготовок, режущего инструмента, оптимальными режимами резания, введением индивидуального слежения за режущей способностью каждого отдельного инструмента. Операторы будущих ГПС будут выполнять и обязанности специалистов по обслуживанию и содержанию оборудования, на помощь им придут автоматические системы поиска, определения причин отказа и выдачи инструкции на экран видеотерминала о порядке устранения отказа.
Электронизация делопроизводства явится еще одной особенностью ГАЗ будущего. К моменту создания завода будущего (15—20 лет) будут решены и задачи полной автоматизации обработки и передачи информации без написания документов или заполнения вручную различных форм. Общение человека с ЭВМ станет возможным голосом, будут созданы системы «голос — телефон — почта», когда переданная по телефону информация будет фиксироваться в памяти и появляться на видеоэкране абонента в письменном виде и регистрироваться как входящий документ в электронном файле — электронном делопроизводстве. Наличие видеотерминалов на каждом рабочем месте позволит проводить совещания, решения которых будут автоматически передаваться исполнителям, регистрироваться в файлах электронного делопроизводства и ставиться на контроль исполнения.
Будут созданы и автоматические воспроизводящие письменный текст диктофоны. Увеличится скорость «пересылки» документов, которые будут передаваться по информационным сетям практически мгновенно, а с внедрением оптической волоконной связи и со скоростью света.
Завод будущего не будет полностью безлюдным даже и в ночные смены, хотя все инженерные и технические проблемы создания полностью безлюдного производства в будущем будут успешно решены. Полностью безлюдное производство с точки зрения экономической эффективности может быть и не оправдано. Главное состоит не столько в устранении полностью человека из производства, сколько в изменении его роли и характера труда. Однако, несмотря на высокую стоимость автоматизации, человек будет полностью свободен от повторяющейся, рутинной, тяжелой работы в горячих цехах и в неприятных условиях. Человек останется за
электронным пультом управления, видеотерминалом, монитором ГПС, вооруженный САПР, АСТПП и другими АСУ.
Человек в будущем ГАЗ — это связующее звено интегрированных процессов, где требуется творческий анализ результатов и хода производства и принятие решений в ситуациях, которые заранее не поддаются программированию.
Тогда же, когда возникает необходимость внесения изменений в действия систем извне (изменения задания, плана, номенклатуры и др.) или возникает необходимость решения непредвиденных задач (изменение сроков поставки материалов и комплектующих изделий, несоответствие качества входных материалов установленному уровню, перерывы и изменения в энергоснабжении и др.), необходимо вмешательство человека для анализа возникшей ситуации, принятия решений и введения соответствующих коррекций. И это в будущем и будет главной функциональной задачей человека в системе «человек — машина».
Модель организации завода будущего
Организация завода будущего как гибкого, полностью интегрированного производства представляет собой параллельно-последовательное решение всего объема функциональных производственных задач. Систематизация всего объема функциональных задач и средств автоматизации их исполнения позволяет выделить самостоятельные контуры организации производства, находящиеся в постоянном параллельно-последовательном взаимодействии.
Контур продукции обеспечивает организацию производства при анализе и совершенствовании выпускаемой продукции, научной разработки идеи новой продукции, ее создания, всех прикладных исследовательских работ, связанных с внедрением новых изделий, и совершенствовании производственных процессов. Главное, что объединяет решение этих задач в единый самостоятельный контур, — это практическая необходимость одновременных, увязанных решений большинства задач изготовления изделий и совместное использование и накопление банков данных и библиотек программ.
Функциональные задачи контура:
стратегическое планирование развития продукции и производства, научная разработка идеи или задания на новое изделие, формулирование производственных целей, прогноз сроков жизни, возможной вариантности и экономичности изделия, включая прогноз потребности, объема выпуска, необходимость создания новых ГПС и др.;
расчет, конструирование, анализ кинематической и динамической работоспособности и надежности новых изделий на осно-
ве моделирования (а при необходимости — испытания опытного образца);
исследование используемых и новых материалов, совершенствование процессов их обработки, разработка более прогрессивных методов получения заготовок, выбор и определение упрочняющей технологии и др.;
анализ энергоемкости, материалоемкости и стоимости нового изделия;
разработка изделия и его производства (конструирование узлов и деталей, заготовок, процессов обработки в одну операцию с учетом существующих ГПС, нормирование по времени и себестоимости изготовления каждой детали, подготовка управляющих программ, процедур, инструкций, руководств, определение потребных материалов и покупных изделий, стандартного режущего инструмента, приспособлений, оснастки, а также изготовление специальных инструментов, приспособлений и оснастки и т.д.).
Контур оборудования включает в себя все организационные задачи, связанные с расстановкой и использованием всего технологического, обслуживающего транспортно-складского оборудования и аппаратных средств вычислительной техники, а также с использованием и эксплуатацией помещений. Данный контур увязывает в единую организационную структуру все оборудование и аппаратные средства вычислительной техники завода и его отделений, связанных единым управлением независимо от территориального нахождения.
В контур оборудования машиностроительного завода полного цикла входят:
заготовительное производство (оборудование литейных и кузнечно-прессовых цехов). Прогрессивные методы получения заготовок, различные виды литья, штамповка из жидкого металла, прокатка, порошковая металлургия, высокотемпературный синтез и другие методы позволят получать точный профильный прокат и точные заготовки деталей машин, требующие минимальной механической обработки;
автоматические машины и системы раскроя профильного и листового проката и сварки заготовок и деталей;
механическая обработка деталей полностью в одну операцию на ГПС, включая чистовые и доводочные операции; г
термическая, другая упрочняющая обработка деталей и покрытие поверхностей (окраска и др.);
вспомогательные работы (мойка, очистка от стружки, СОЖ, энергоснабжение и др.).
В контур оборудования входят три физически связанные, но функционально самостоятельные подконтура:
режущего инструмента (сборка инструмента, смена режущих пластин, настройка инструмента вне станка, подача и уста-
новка в инструментальные магазины, централизованные магазины-склады, автоматическая система слежения за состоянием и стойкостью инструмента и замена дублерами и т.д.);
транспортирования и складирования как в самих ГПС, так и между ними с функциями хранения, подачи и сборки элементов УСП и другой оснастки, установки заготовок в приспособления или в магазины и кассеты, паллетизация и роботизация подачи заготовок (деталей) на станки и другие машины (контрольно-измерительные, сборочные и др.);
автоматизированной сборки и испытаний готовой продукции, отделки, консервации и упаковки.
Контур качества включает в себя все функциональные задачи и организационные меры по обеспечению качества продукции. К ним относятся:
проверка и испытание всех поступающих основных и вспомогательных материалов, комплектующих узлов;
внутриоперационный и межоперационный автоматический контроль размеров, качественных параметров и коррекция процессов;
анализ причин брака, рационализация всех основных и вспомогательных операций и организация мероприятий по повышению качества продукции;
стандартизация и заводская нормализация продукции, процессов и параметров качества.
Контур надежности охватывает организацию всех работ, связанных с содержанием, обслуживанием оборудования, помещений (климат, состояние) и постоянной модернизацией завода. Функциональные задачи контура:
организация содержания и профилактического обслуживания оборудования на основе индивидуального подхода, контроль и соблюдение графика обслуживания;
сбор диагностической информации о работе оборудования, аппаратных средств управляющей техники, автоматическая обработка информации о причинах отказов и простоев, анализ и совершенствование диагностических систем состояния оборудования;
блочная поузловая замена устаревших узлов и механизмов, станков, отладка нового оборудования;
анализ потребления ресурсов и организационные меры по энергоснабжению и экономии других видов ресурсов (воды, сжатого воздуха и др.);
организационные меры по охране окружающей среды (переработка отходов, создание условий замкнутого потребления воды, воздуха и т.д.).
Контур планирования является наиболее динамичной частью организации производства ГАЗ. Функциональные задачи контура:
анализ возможностей существующих производственных мощностей и средств для обеспечения выпуска новых изделий в заданные сроки;
планирование необходимых ресурсов по объемам и срокам снабжения (поступления, получения) в соответствии с установленными списками и спецификациями (основные материалы, технологическое оборудование, людские ресурсы, вспомогательные материалы и ресурсы обеспечения):
технико-экономическое обоснование плановых заданий и анализ плановой себестоимости производства по деталям, узлам и изделиям с учетом собственного изготовления; использование покупных изделий или производимых по кооперации; расчет (оценка) затрат времени, средств и стоимости по всему объему работ;
изучение спроса и использования выпускаемой продукции потребителями, возможных изменений номенклатуры выпускаемой продукции с учетом экономичности их использования потребителями (различные типоразмеры) в целях экономии энергии, материалов, труда и снижения стоимости машин;
планирование загрузки оборудования ГПС с учетом постоянной его модернизации и обновления;
разработка графиков поставки материалов (заготовок) покупных комплектующих изделий;
оперативное календарное планирование по ГАЦ, ГПС, составление графика производства по каждой ГПС с использованием имитационных моделей оптимизации производства;
календарное планирование и составление графика работы сборочных ГПС, установление и контроль сроков поставки готовой продукции.
Контур управления включает в себя:
подконтур инвентаризации и диспетчеризации, слежение за сроками поступления материалов, заготовок, стандартного инструмента и оснастки, комплектующих изделий, вспомогательных материалов и др.; регистрацию количества и качества. Этот подконтур включает в себя службу снабжения и сбыта, размещение заказов, связь с внешними поставщиками, обработку счетов, учет всех материальных ценностей, имеющихся на заводе, контроль прохождения всех материальных средств по различным производственным отделениям, слежение за уровнем незавершенного производства, запасов и возникающих заделов и др.;
подконтур организации сбора и потоков информации (данные подконтура инвентаризации, сообщение о работе и состоянии оборудования и систем, качестве деталей и результатах испытания продукции, наличии операторов и другого персонала и др.);
контроль за выполнением плановых заданий оперативных планов, графика производства, учета загрузки оборудования и использования производственных мощностей.
Контур делопроизводства включает в себя:
административное управление, учет работы каждого занятого, кадровую службу;
финансово-бюджетную службу, бухгалтерский учет, контроль и отчетность;
подготовку и переподготовку кадров, развитие инициативы; социально-бытовое обеспечение и др.
ГАЗ будущего будет дальнейшим развитием научно-производственных объединений, получивших свое начало в наши дни. Все контуры организации производства будут связаны в единую систему — завод.
Рациональной может быть следующая структура крупного ГАЗ будущего.
Научно-исследовательский институт развития продукции и проблем производства с отделами и бюро1.
отдел развития и экономических исследований, включающий бюро концептуального проектирования и имитационного моделирования;■
отдел технической подготовки производства с бюро разработки конструкции изделий и технологии изготовления, бюро сборки, роботизации и искусственного интеллекта;
отдел интеграции производства (деталей, оборудования, материальных потоков, технологических процессов);
вычислительный центр, включающий в себя автоматические банки данных, библиотеки программ, бюро разработки программного обеспечения.
Завод1.
отдел оперативного планирования производства и обеспечения организации по принципу «все только тогда, когда нужно»;
заготовительно-сварочный гибкий автоматизированный цех;
механообрабатывающие ГПС и другие гибкие рабочие места;
ГПС покрытий, термообработки и упрочнений;
ГПС сборки узлов и ГПС общей сборки изделий;
отдел обеспечения качества продукции, включающий в себя метрологическую лабораторию аттестации мер, калибров и контрольных приборов;
отдел надежности, который включает в себя службы главного механика, главного электрика, главного энергетика, лабораторию климатизации и содержания помещений, лабораторию диагностики;
цех специального инструмента, оснастки, приспособлений, ремонта и запасных частей;
цех переработки отходов;
отдел сбыта, пусконаладочных работ и машиносервисного обслуживания, включая обучение пользователей и изучение поведения продукции в условиях эксплуатации.
Управление ГАЗ;
отдел материального обеспечения и инвентаризации ресурсов, включая центральные склады;
отдел интеграции потоков информации для принятия решений и развития средств связи, включая главную ЭВМ ГАЗ;
отдел организации производства, обеспечивающий взаимодействие всех контуров организации производства, затрагивающих все подразделения ГАЗ;
планово-финансовый отдел, осуществляющий расчеты, бухгалтерский учет, функцию планирования труда и заработной платы;
отдел кадров и техники безопасности и социально-бытового обеспечения;
отдел капитального строительства, включая ремонтно-строительный участок, автотранспорт и содержание территорий;
учебно-методический центр с отделениями основ САПР и АСУ, экономики гибкого производства, робототехники и искусственного интеллекта программирования и моделирования, тренажерного цеха.
24.3. Основные направления научно-исследовательских работ в решении проблем создания машиностроительного завода будущего
Приоритетные направления фундаментальных и прикладных научно-исследовательских работ по развитию гибкого интегрированного автоматизированного производства определяются тенденциями развития машиностроения и научно-техническим прогрессом в целом. Одним из основных направлений развития отечественного машиностроения является необходимость создания преимущественно заводов подетальной и технологической специализации и сборочных заводов. Это направление развития машиностроения отразится на специализации заводов будущего при выпуске технологического оборудования, встраиваемых ОЦ и ТОЦ, роботов, приборов, аппаратных средств вычислительной техники, отдельных групп различных деталей машин (корпусные детали, детали трансмиссий, двигателей, энергетических установок, коробок передач, редукторов, шестерен и др.). Углубление кооперации заводов потребует перехода на организацию производства по принципу высшей ступени организации производства — «все только тогда, когда нужно».
Наиболее важными направлениями развития машиностроения являются исследование и разработка лазерной технологии как для обработки, резки, сварки, изготовления штампов, так и для создания прецизионных бесконтактных средств измерения различных
величин, кодирования и передачи команд. Область применения лазера в промышленности постоянно расширяется и включает в себя такие направления, как интерференционная голография для измерения деформации при объемном механическом, электрическом и тепловом воздействиях для определения скрытых дефектов и картины деформации.
Значительные исследовательские работы должны быть проведены по созданию автоматических общеотраслевых банков данных деталей, узлов, стандартного инструмента, оснастки, приспособлений, технологических переходов и библиотек пакетов прикладных программ. Вовлечение большого числа пользователей, объединение в единые информационные сети ЭВМ практически всех машиностроительных заводов страны обеспечит быстрое накопление данных. Банки данных должны содержать и такую информацию, как, например, технический уровень продукции и параметры лучших мировых образцов.
Другой первоочередной задачей является разработка систем имитационного моделирования создания и эксплуатации ГПС, а затем и ГАЗ. Необходимо дальнейшее развитие математического обеспечения в направлении большей наглядности моделей, создания общего языка символов моделей для того, чтобы в динамике перемещений символов и мультипликации работы оборудования модели были приняты и легко читались специалистами без специальных условных обозначений. Научный подход требует стандартизации символов и обозначений моделей.
Решение проблем безотказности работы оборудования, ГПС и всего ГАЗ как единой системы требует расширения исследовательских работ в области надежности машин, систем технической диагностики, методов и устройств самодиагностики оборудования, сигнализирующих систем для сокращения числа отказов и продолжительности простоев. Это один из путей увеличения надежности машин, которая должна быть доведена до нескольких десятков тысяч часов на один отказ.
Предстоит решить еще многие проблемы «гибкости» режущего инструмента. Например, оптимизация общей его номенклатуры для обеспечения возможности обработки разнообразных деталей меньшим количеством инструмента, выполнения большого количества технологических переходов. Главной проблемой остается повышение стойкости инструмента, слежение за его состоянием и поломками.
Необходимо искать пути и полной автоматизации настройки инструмента на заданный размер, создавать системы, которые бы интегрировали настройку инструмента с программным управлением станка; например, измеряли бы фактический вылет режущей кромки прямо на станке после его установки в шпинделе и учитывали результат измерения в запрограммированных переме-
щениях ЧПУ. В этом случае можно отказаться от трудоемкой операции настройки инструмента вне станка, а не искать пути ее автоматизации.
Дальнейшее развитие получит активный контроль размеров деталей во время обработки, не допускающий получения брака и не требующий контрольных операций вне станка после обработки.
Следует искать пути разработки дистанционных методов управления системами контроля качества продукции, аналитического подхода к определению индивидуальных особенностей обработки каждой заготовки, режущих свойств инструмента по размерной стойкости и автоматической адаптации режимов резания в целях получения оптимальных условий обработки.
Развитие работ по искусственному интеллекту, разработка систем, обеспечивающих накопление опыта ошибок, поломок, причин остановок оборудования в памяти рабочих машин (автоматическая диагностика неполадок, брака и др.); создание самообучающихся машин, «очувствление» роботов всех видов (позиционирующих, производящих работу, и управляющих, организующих производственный процесс в зависимости от изменения условий) являются еще одним приоритетным направлением научных исследований по решению практических задач производства.
Новым направлением автоматизации заводских средств связи и коммуникаций является применение волоконной оптики.
Требуется развивать работы по производству фасонной технологической формирующей оснастки, причем производить ее будет необходимо по индивидуальным заказам в количестве нескольких единиц или мелкими партиями, используя технологию программируемого производства; по обработке ступенчатых валов различных размеров из ступенчатого проката (малоотходные технологические процессы); по созданию прокатного оборудования с быстросменными валиками для обжима пруткового проката, с обеспечением минимальных припусков на обработку резанием или только шлифованием; по обработке зубчатых колес всех размеров, исключающей резание металла — выдавливание зуба с последующим шлифованием, что потребует создания специальных типов зубошлифовальных станков, унификации размеров и типов зубчатых колес для всего машиностроения.
В перспективе в состав ГПС будет включаться оборудование для термической обработки, резки и сварки, скоростного шлифования, что наряду с традиционной механической обработкой позволит получить готовые детали в пределах одной гибкой системы.
Необходимо дальнейшее развитие теории допусков и посадок, от которых зависит надежность рабочих машин, сохранение точности их работы на весь период эксплуатации. Получение более точных деталей обеспечит более эффективную автоматизацию сбор- 342
ки. Сопрягаемые размеры собираемых деталей могут обрабатываться один под другой, обеспечивая точно рассчитанный натяг, посадку или скольжение.
На очереди стоит необходимость разработки общих принципов создания и эксплуатации ГАП, специализированных технологических САПР, принципов автоматического оперативного планирования и контроля за графиком производства, принципов управления гибким интегрированным производством и ГАЗ будущего, а также разработка экономических основ гибкого интегрированного производства, включая такие элементы, как нормирование труда, расчет потребных кадров и их квалификации, вопросы заработной платы и стимулирования оплаты труда, оценки себестоимости продукции и общей эффективности.
Контрольные вопросы
Что такое «интегрированное производство»?
Какие функциональные подсистемы входят в состав единой системы интегрированного производства?
Какие особенности перспективных ГПС могут обеспечить высокую экономичность производства?
В чем состоят организационные основы машиностроительного завода будущего?
Что такое «модель организации завода будущего» и какие основные контуры организации производства можно выделить в этой модели?
Что представляет собой рациональная структура гибкого автоматизированного завода?
Какие направления научно-исследовательских работ следует считать приоритетными для создания машиностроительного завода будущего?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Белянин П.Н., Идзон М.Ф., Жогин А. С* Гибкие производственные системы: Учеб, пособие для машиностроительных техникумов. — М.: Машиностроение, 1988. — 256 с.
Васильев В.Н. Организация, управление и экономика гибкого интегрированного производства в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1986. — 312 с. .
Гаврилов А. И Основы технологии приборостроения: Учебник для вузов. — М.: Высш, шк., 1976. — 328 с.
Гибкие производственные комплексы / Под ред. П.Н. Белянина и В.А.Лещенко. — М.: Машиностроение, 1984. — 384 с.
Ипатов М. И., Туровец О. Г. Экономика, организация и планирование, технической подготовки производства: Учеб, пособие. — М.: Высш, шк., 1987.- 319 с.
Камышный Н.И. Автоматизация загрузки станков. — М.: Машиностроение, 1977. — 288 с.
Климов А. Н., Оленев НД., Соколицын С. А. Организация и планирование производства на машиностроительном заводе: Учебник для вузов. — Л.: Машиностроение, 1973. — 496 с.
Ковшов А. Н. Технология машиностроения: Учебник для вузов. — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.
Маликов О. Б* Склады гибких автоматических производств. — Л.: Машиностроение, 1986. — 186 с.
Метким Н.П., Лапин М.Б., Алексеев П.И Технологическая подготовка гибких автоматизированных производств в приборостроении. — Л.: Машиностроение, 1986. — 192 с.
Моисеева Н. К. Функционально-стоимостной анализ в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.
Организация и планирование машиностроительного производства: Учебник для вузов / М. И. Ипатов, В. И. Постников, М. К. Захарова и др. — М.: Высш, шк., 1988. — 367 с.
Организация производства: Учебник для вузов / О. Г. Туровец, В. Н. Попов, В. Б. Родинов и др.; Под ред. О. Г.Туровца. — М.: Экономика и финансы, 2000. — 452 с.
Основы автоматизации машиностроительного производства: Учебник для вузов / Е. Р. Ковальчук, М. Г. Косов, В. Г. Митрофанов и др.; Под ред. Ю.М.Соломенцева. — 2-е изд., испр. — М.: Высш, шк., 1999. — 312 с.
Производственный менеджмент: Учебник для вузов / С. Д. Ильенкова, А. В. Бандурин, Г.Я. Горбовцов и др.; Под ред. С. Д. Ильенковой. — ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 583 с.
Сухоруков Р.Ю., Шишмарев В.Ю. Создание и внедрение гибких автоматизированных производств в машиностроении. Сер. ТС-9 «Экономика и технология приборостроения». Вып. 4. — М.: ЦНИИТЭИ приборостроения, 1984. — 52 с.
Технологическая подготовка гибких автоматизированных сборочно-монтажных производств в приборостроении / Н. П. Меткин, М. С. Лапин, В. И. Гольц, П. И. Алексеев. — Л.: Машиностроение, 1986. — 192 с.
Торгам В. С., Торгам А. В. Основы автоматизации технологических процессов в приборостроении: Учебник для сред. спец. учеб, заведений. — М.: Высш, шк., 1985. — 240 с.
Шишмарев В.Ю. Гибкие производственные системы в приборостроении: Учеб, пособие для вузов. — М.: МГАТУ, 1996. — 164 с.
Шишмарев В.Ю. Технический контроль в приборостроении: Учеб, пособие для вузов. — М.: МГАТУ, 1996. — 190 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие3
Введение4
Раздел I
ОБЩИЕ ЗАДАЧИ, ПРОБЛЕМЫ И СТРУКТУРАМАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Глава!, Характеристика машиностроительного производства7
Машиностроение как основа развития экономики и база для других отраслей промышленности7
Современные проблемы машиностроительного производства.... 11
Задачи, методы и формы организации производства18
Производственная программа и производственная мощность предприятия22
Г л а в а 2. Производственный процесс и структура машиностроительного предприятия26
Типы производства и их технико-экономические характеристики26
Производственная структура предприятия и определяющие ее факторы30
Производственная структура цеха36
Производственный процесс и его организация37
Длительность производственного цикла и виды движения предметов труда41
Технологический процесс и его элементы45
Общая структура технологического процесса и исходные данные для его проектирования49
Раздел II
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА
Г л а в а 3. Содержание и задачи технической подготовки производства54
Стадии технической подготовки производства54
Эффективность ускорения технической подготовки и освоения производства новой техники55
Г л а в а 4. Конструкторская подготовка производства58
Основные задачи и этапы конструкторской подготовки производства58
Обеспечение технологичности конструкций новых изделий60
Повышение технико-экономического уровня новых изделий ....62
Методы ускорения конструкторской подготовки64
Г л а в а 5. Технологическая подготовка производства68
Содержание и этапы технологической подготовки производства68
Технико-экономический анализ и обоснование выбора технологического процесса72
Основные направления ускорения технологической подготовки производства77
Глава 6. Организационная подготовка производства80
Содержание и основные этапы организационной подготовки производства80
Освоение промышленного производства новой продукции82
Организация перехода на выпуск новых видов продукции. Лизинг нового оборудования83
Г л а в а 7. Планирование технической подготовки производства87
Основные задачи планирования технической подготовки производства87
Нормативный метод планирования подготовки производства....88
Вероятностный метод планирования подготовки производства на базе системы СПУ90
Раздел IIIОРГАНИЗАЦИЯ ОСНОВНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Г л а в а 8. Основы организации производственного процесса95
Основные принципы организации производственного процесса95
Структура производственного цикла96
Г л а в а 9. Организация поточного производства101
Классификация поточных линий и их технико-экономическая характеристика101
Особенности организации и расчет основных параметров поточных линий106
Особенности организации различных видов поточных линий .... 110
Раздел IV
ОРГАНИЗАЦИЯ ЦЕХОВ ОСНОВНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Глава 10. Заготовительно-штамповочные цехи119
Состав и классификация119
Выбор и расчет количества оборудования121
Общая планировка оборудования123
Проектирование основных и вспомогательных помещений.... 125
Гл а в а 11. Литейные цехи130
Общие характеристики130
Состав и классификация131
Основные технологические решения132
Выбор и расчет количества оборудования и расхода материалов136
Особенности планировочных решений137
Г л а в а 12. Механические цехи139
Классификация механических цехов139
Выбор и расчет количества оборудования141
Расчет потребности в рабочей силе145
Размещение цехов и планировка оборудования148
Глава 13. Сборочные цехи и контрольно-испытательные станции151
Состав и классификация сборочных цехов151
Определение трудоемкости сборочных работ и испытаний152
Выбор и расчет количества оборудования и рабочих мест153
Расчет состава работающих156
Размещение цехов и планировка оборудования157
Гл а в а 14. Организация технического контроля на предприятиях158
Задача отдела технического контроля158
Классификация видов технического контроля161
Выбор средств контроля163
Порядок разработки контрольных операций в технологическом процессе164
Активный контроль размеров на металлорежущих станках165
Раздел VОРГАНИЗАЦИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГОПРОИЗВОДСТВА
Г л а в а 15. Организация инструментального обеспечения173
Задачи и структура инструментального хозяйства173
Классификация инструмента174
Определение потребности в инструменте175
Организация ЦИС180
Планирование и обеспечение цехов инструментом181
Организация ИРК и порядок выдачи инструмента на рабочие места182
Организация заточки, ремонта и восстановления инструмента183
Организация и планирование инструментального цехаД85
Глава 16, Организация технического обслуживания и ремонта188
Основные задачи ремонтного хозяйства188
Система планово-предупредительного ремонта оборудования190
Организация выполнения ремонтных работ194
Глава 17. Складское и транспортное хозяйство196
Склады в комплексной технологии производства196
Связи складов с производственными цехами и промышленным транспортом201
Функции складов гибкого автоматизированного производства204
Тенденции развития складов206
Определение параметров и технико-экономических показателей склада211
Структура и организация транспортного хозяйства214
Расчет грузооборота и потребности в транспортных средствах218
Планирование работы внутризаводского транспорта224
Глава 18. Организация энергетического хозяйства завода226
Энергопотребление завода226
Нормирование энергопотребления230
Расчет потребности в энергии и топливе233
Схемы энергоснабжения и энергетические установки236
Глава 19. Организация и нормирование труда на предприятии240
Задачи научной организации труда240
Виды кооперации и разделение труда240
Совмещение профессий и многостаночное обслуживание243
Организация и обслуживание рабочего места247
Классификация затрат рабочего времени251
Методы нормирования труда различных категорий работающих253
Режим труда и отдыха работников предприятия261
Раздел VIАВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Глава 20. Основные направления автоматизации производства265
Основные понятия и преимущества автоматизации производства265
Особенности проектирования технологических процессов автоматизированного производства267
Производительность автоматизированных систем271
Глава 21. Автоматизация загрузки заготовок274
Загрузка заготовок274
Классификация заготовок275
Питание станков бунтовым материалом276
Питание станков прутковым и ленточным материалом277
Питание станков штучными заготовками278
Магазинные загрузочные приспособления278
Бункерные загрузочные приспособления279
Глава 22. Применение промышленных роботов и роботизированных технологических комплексов284
Общие сведения о роботах284
Составные части и конструкции ПР286
Технические характеристики ПР289
Манипуляционная система ПР290
Примеры ПР292
Общие сведения о робототехнологических комплексах294
РТК для механической обработки деталей295
Применение ПР для кузнечно-прессового оборудования297
Применение ПР для окрасочных работ299
Применение ПР для ванн гальванопокрытий301
Глава 23. Гибкие производственные системы в машиностроении302
Перспективы развития и прогноз выпуска гибких производственных систем в мире302
Гибкое производство — новая концепция в машиностроении307
Основные термины и показатели ГПС309
Особенности инструментального обеспечения ГПС312
Особенности транспортно-складских подсистем ГПС313
Преимущества ГПС, проблемы и трудности их внедрения314
ГПС в механообрабатывающем производстве319
Предпроектный анализ производства при создании ГПС 323
Эффективность применения ГПС327
Глава 24. Машиностроительный завод будущего330
Организационные основы машиностроительного завода будущего330
Модель организации завода будущего335
Основные направления научно-исследовательских работ в решении проблем создания машиностроительного завода будущего340
Список литературы344
Учебное издание
Шишмарев Владимир Юрьевич,Каспина Татьяна Ивановна
Машиностроительное производство
Учебник
Редактор О. КХ Срибная
Технические редакторы О. С. Александрова, Е. Ф. КоржуеваКомпьютерная верстка: В.А.КрыжкоКорректоры С. КХ Свиридова, О. А. Королева
Диапозитивы предоставлены изда i ельством
Изд. № А-1089-1. Подписано в печать 03.06.2004. Формат 60x90/16.
Бумага тип. № 2. Гарнитура «Таймс». Печать офсетная. Усл. печ. л. 22,0.
Тираж 7000 экз. Заказ № 13420.
Лицензия ИД № 02025 от 13.06.2000. Издательский центр «Академия».
Санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.99.02.953.Д.003903.06.03 от 05.06.200: 117342, Москва, ул. Бутлерова, 17-Б, к. 328. Тел./факс: (095) 330-1092, 334-8337,
Отпечатано на Саратовском полиграфическом комбинате.
410004, г. Саратов, ул. Чернышевского, 59.
ACADEMAACADEMAКниги Издательского центра«АКАДЕМИЯ»можно приобрести
ACADEMA
ACADEMA
В розницу:
Книжный клуб «Олимпийский» (Олимпийский пр-т, 16, 5-й этаж, место 20;
3-й этаж, место 166)
Книжная ярмарка на Тульской (Варшавское шоссе, 9, магазин-склад «Марко»)
Московский дом книги (ул. Новый Арбат, 8)
Дом педагогической книги (ул. Б. Дмитровка, 7/5; ул. Кузнецкий мост, 4)
Торговый дом «Библио-Глобус» (ул. Мясницкая, 6)
Дом технической книги (Ленинский пр-т, 40)
Дом медицинской книги (Комсомольский пр-т, 25)
Библиосфера (ул. Марксистская, 9)
Сеть магазинов «Новый книжный» [Сухаревская пл., 12; Волгоградский пр-т, 78)
Оптом:
Москва, ул. Бутлерова, 17-Б, 3-й этаж, к. 328 (здание ГУП «Книгоэкспорт»).
Тел./факс: (095) 334-7873, 330-1092, 334-8337. E-mail: academia@rol.ru -
Санкт-Петербург, наб. Обводного канала, д. 211-213, литер «В».
Тел./факс: (812) 259-6229, 251-9253. E-mail; fspbacad@comsef.net
(оптово-розничная торговля)
Издательство имеет возможность отправлять заказанную литературу железнодорожными контейнерами, почтово-багажными вагонами и почтовыми отправлениями.
СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
В. Ю. ШИШМАРЕВ, Т. И. КАСПИНА
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЕПРОИЗВОДСТВО
Учебник
Допущено
Министерством образования Российской Федерациив качестве учебника для студентов образовательных учрежденийсреднего профессионального образования, обучающихсяпо специальности 1201 «Технология машиностроения»
Москва
ACADEMA
УДК 621(075.32) ББК 65.304.15я723
Ш657
Рецензенты:преподаватель Московского автомобилестроительного техникумаЕ. В. Лабу некая;
доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана, канд. техн, наук Р. М.Гоцеридзе
Шишмарев В. Ю.
Ш657 Машиностроительное производство: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / В. Ю. Шишмарев, Т. И. Каспина. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 352 с.
ISBN 5-7695-1678-Х
Рассмотрены производственные процессы и производственная структура завода, его основных и вспомогательных цехов, инструментального, транспортно-складского и энергетического хозяйства. Изложены вопросы технической подготовки производства, организации производства и труда. Особое внимание уделено автоматизации производства, применению промышленных роботов и гибких производственных систем.
Для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по специальности 1201 «Технология машиностроения», может быть полезен студентам вузов, обучающимся по родственным специальностям, и специалистам промышленных предприятий.
УДК 621(075.32)
ББК 65.304.15я723
© Шишмарев В. Ю., Каспина Т. И., 2004
© Образовательно-издательский центр «Академия», 2004
© Оформление. Издательский центр «Академия», 2004