Основные принципы организации производственных процессов

Рациональное построение производственного процесса во времени и пространстве предполагает использование таких методов управления производством, которые обеспечивали бы минимизацию производственной себестоимости изготавливаемой продукции. Состав таких методов может существенно различаться в зависимости от отраслевой принадлежности предприятия, масштабов его деятельности, используемых форм специализации подразделений и других факторов. Вместе с тем существует ряд базовых принципов, выполнение которых обеспечивает условия для эффективного протекания производственного процесса вне зависимости от его индивидуальной специфики. Основными из таких принципов являются:

1. принцип дифференциации и специализации;

2. принцип концентрации и интеграции;

3. принцип пропорциональности;

4. принцип прямоточности;

5. принцип непрерывности;

6. принцип параллельности;

7. принцип ритмичности;

8. принцип автоматичности;

9. принцип стандартизации;

10. принцип гибкости.

Выполнение принципа дифференциации и специализации требует такой организации производственного процесса, при котором он делится на отдельные, относительно однородные составляющие, и каждая из таких составляющих за отдельно специализированным подразделением или отдельным рабочим местом. Дифференциация производственного процесса позволяет подобрать наиболее оптимальные условия для выполнения каждой их части, а специализация производственных единиц предприятия обеспечивает рост отдачи первичных производственных ресурсов. Вместе с тем, чрезмерно высокая дифференциация и специализация производства повышает монотонность труда, увеличивает расходы по обслуживанию производственного процесса и усложняет механизм управления производством. В связи с этим, принцип дифференциации и специализации всегда находится в определенном балансе с принципом концентрации и интеграции, который предполагает увеличение гибкости производства за счет закрепления нескольких различных операций за каждым работником и взаимное объединение основных и вспомогательных производственных операций.

Учет принципа пропорциональности при построении производственного процесса требует выравнивания пропускной способности всех подразделений, объединенных в единую технологическую цепочку. Нарушение данного принципа приводит, с одной стороны, к появлению “узких мест” в производственной цепи, а, с другой стороны, - к неполной загрузке подразделений с избыточными мощностями, которые, в свою очередь, снижают уровень отдачи производственных ресурсов. Традиционным инструментом оценки пропорциональности производственной цепочки является расчет коэффициентов загрузки производственных мощностей, которые в условиях многономенклатурного гибкого производства должны выполняться в трудовых измерителях.

Выполнение принципа прямоточности предусматривает такое построение производственного процесса в пространстве, при котором обеспечивается наиболее короткий маршрут движения предметов труда в процессе их обработки, по возможности исключаются возвратные движения и запутанные производственные схемы. Повышение прямоточности производственного процесса позволяет более рационально использовать производственные площади, уменьшить время внутризаводской транспортировки предметов труда (сокращая тем самым длительность производственного цикла) и упрощает оперативное управление ходом производства. Основными инструментами обеспечения прямоточности являются оптимизация генерального плана предприятия (на межцеховом уровне) и применение прогрессивных схем размещения технологического оборудования (на внутрицеховом уровне).

Выполнение принципа непрерывности предполагает, что загрузка отдельных рабочих мест должна быть по возможности непрерывной от начала смены и до ее окончания. Повышение степени непрерывности увеличивает производительность труда производственных рабочих, отдачу закрепленных за ними единиц оборудования, а также сокращает расходы на ремонт и текущее техобслуживание. Основными направлениями обеспечения непрерывности являются балансировка производственных мощностей и оптимизация производственного процесса во времени.

В соответствии с принципом параллельности, отдельные элементы производственного процесса должны, по возможности, не следовать друг за другом, а выполняться одновременно. Благодаря этому, сокращается длительность производственного цикла, повышается степень гибкости производства и сокращается объем оборотных средств, связанных в незавершенном производстве.

В соответствии с принципом ритмичности, производственный процесс следует по возможности строить таким образом, чтобы отдельные его элементы повторялись через равные промежутки времени. Появление у производственного процесса определенного ритма позволяет повысить производительность труда рабочих за счет эффектов обучения, упрощает процесс разработки оперативно-производственных заданий и процесс оперативного управления ходом производства. Ритмичность производственного процесса может быть обеспечена только в серийном и массовом производстве, причем если в первом случае ритм может быть установлен как для отдельных изделий, так и для их партий, то в массовом производстве ритм рассчитывается только по отдельным единицам продукции.

Принцип автоматичности предполагает целенаправленное последовательное высвобождение производственных рабочих из непосредственного производственного процесса и замену их труда по управлению технологическим оборудованием работой искусственно управляемых систем. Повышение уровня автоматизации производства позволяет увеличить интеллектуальную насыщенность труда рабочих, повышает уровень точности выполнения технологических операций, а также позволяет полностью высвободить человека из тех участков производства, для которых характерны опасные или вредные условия труда. Важное значение также имеет автоматизация обслуживающих процессов, в частности транспортных, контрольных и складских. В комплексно-автоматизированных производственных системах автоматизация таких операций позволяет не только сократить их трудоемкость, но и обеспечить ритмичность основного производственного процесса. Основной проблемой повышения автоматизации производства является определенное сокращение его гибкости, которое связано с ограниченными возможностями АСУ по адаптации к изменяющимся производственным условиям, поэтому наибольшую распространенность автоматизация получает на предприятиях со стабильным производственным процессом.

Оценка уровня автоматизации может осуществляться как по всему предприятию, так и по отдельным его подразделениям.

В соответствии с принципом стандартизации, в производственном процессе необходимо в максимально возможной степени использовать такие материалы, комплектующие, инструменты и технологическую оснастку, которые имеют фиксированные технические характеристики и соответствуют определенным нормативным документам (стандарты, технические условия, требования и т.д.). Повышение уровня стандартизации позволяет, с одной стороны, избежать излишнего многообразия элементов производства (повысив тем самым его гибкость), а с другой стороны, - создает условия, позволяющие гарантировать определенные качественные характеристики конечной продукции.

В соответствии с принципом гибкости, производственный процесс необходимо строить таким образом, чтобы обеспечить возможность его быстрой и минимально трудоемкой перестройки под изменяющиеся условия. Базовыми направлениями обеспечения гибкости являются гибкость по номенклатуре продукции, гибкость по объемам выпуска, структурная гибкость и технологическая гибкость. Основными же инструментами обеспечения гибкости производства являются модульный принцип его построения, использование универсального технического оборудования и рабочих с широкой квалификацией.

Вопрос № 4. Сущность и общие особенности

построения производственного процесса во времени

Сущность и значение построения производственного процесса во времени

Оптимальное построение производственного процесса во времени предполагает такое взаимное упорядочивание отдельных его составляющих, при котором выполняются основные принципы производственного менеджмента и минимизируются общие затраты по выпуску продукции. От принимаемых форм и методов построения производственного процесса во времени напрямую зависит степень непрерывности и параллельности производства и как следствие – уровень отдачи основных производственных ресурсов; величина оборотных средств, связанных в незавершенном производстве; расходы по ремонту и техническому обслуживанию оборудования и другие экономические параметры производства.

Понятие производственного цикла изготовления изделия. Общая структура

производственного цикла

При преобразовании предметов производства в конкрет­ное изделие они проходят через множество основных, вспомогательных и обслуживающих процессов, протекающих во времени параллельно, параллельно-последовательно или последовательно в зависимости от сложившейся на предприятии производственной структуры, типа производства, уровня спе­циализации производственных подразделений, форм организации производственных процессов и других факторов. Совокупность этих процессов, обеспечивающих изготовление изделия, принято называть производственным циклом, основными характеристиками которого являются его продолжительность и структура.

Продолжительность производственного цикла изготовления продукции (независимо от числа одновременно изготавливаемых деталей или изделий) - это календарный период времени, в течение которого сырье, основные материалы, полуфабрикаты и готовые комплектующие изделия превращаются в готовую продукцию, или, другими словами, это отрезок времени от момента начала производственного процесса до момента выпуска готового изделия, партии деталей или сборочных единиц. Производственный цикл простого процесса начинается с запуска в производство заготовки (партии заготовок) и заканчивается выпуском готовой детали (партии деталей). Производственный цикл сложного процесса состо­ит из совокупности простых процессов и начинается с запуска в производство первой заготовки детали, а заканчивается вы­пуском готового изделия или сборочной единицы.

Продолжительность производственного цикла, как прави­ло, выражается в календарных днях или часах (при малой тру­доемкости изделий).

Знание продолжительности производственного цикла из­готовления всех видов продукции (от изготовления заготовок, деталей до сборки изделий) необходимо:

1. для составления производственной программы предприятия и его подразделе­ний;

2. для определения сроков начала производственного процесса (запуска) по данным сроков его окончания (выпус­ка);

3. для расчетов нормальной величины незавершенного производства.

Продолжительность производственного цикла зависит от времени трудовых и естественных процессов, а также от вре­мени перерывов в производственном процессе. В рамках формирующих производственный цикл трудовых процессов выполняются технологические и нетехнологические операции.

К технологическим относятся операции, в результате кото­рых изменяются внешний вид и внутреннее содержание пред­метов труда, а также подготовительно-заключительные рабо­ты. Их продолжительность зависит от типа производства, его технической оснащенности, прогрессивности технологии, при­емов и методов труда и других факторов. Время выполнения технологических операций в производ­ственном цикле составляет технологический цикл. Время выполнения одной операции, в течение которого изготавлива­ется одна деталь, партия одинаковых деталей или несколько различных деталей, называется операционным циклом.

К нетехнологическим относятся операции по транспорти­ровке предметов труда и контролю качества продукции.

Естественными считаются такие процессы, в рамках которых процессы труда временно приостанавливаются, а процесс производства продолжается. Примером такого рода процессов могут служить охлаждение деталей после термообработки, суш­ка после окраски или других видов покрытия, естественное старение металла и т.п.

Включающиеся в структуру производственного цикла перерывы в зависимости от вызвавших их причин могут быть подразделены на межоперационные (внутрицикловые), межцеховые и междусменные.

Межоперационные перерывы обусловлены временем партионности и ожидания и зависят от характера обработки партии деталей на операциях. Перерывы партионности происходят потому, что каждая деталь, поступая на рабочее место в соста­ве партии аналогичных деталей, пролеживает дважды: один раз до начала обработки, а второй раз по окончании обработки, пока вся партия не пройдет через данную операцию. Перерывы ожидания вызываются несогласованной продол­жительностью смежных операций технологического процесса. Эти перерывы возникают в тех случаях, когда предыдущая опе­рация заканчивается раньше, чем освобождается рабочее ме­сто, предназначенное для выполнения следующей операции.

Межцеховые перерывы обусловлены тем, что сроки окон­чания производства составных частей деталей сборочных еди­ниц в разных цехах различны и детали пролеживают в ожида­нии комплектности. Это пролеживание (перерывы комплекто­вания) происходит при комплектно-узловой системе планиро­вания, т.е. тогда, когда готовые заготовки, детали или узлы должны «пролеживать» в связи с незаконченностью других за­готовок, деталей, узлов, входящих совместно с первыми в один комплект. Как правило, такие перерывы возникают при пере­ходе продукции от одной стадии производства к другой или из одного цеха в другой.

Междусменные перерывы обусловлены режимом работы предприятия и его подразделений. К ним относятся выходные и праздничные дни, перерывы между сменами (при двухсмен­ном режиме - третья смена) и обеденные перерывы.

Структура и продолжительность производственного цикла зависят от типа производства, уровня организации производ­ственного процесса и других факторов. Для изделий машино­строения характерна высокая доля технологических операций в общей продолжительности производственного цикла. Сокра­щение последней имеет большое экономическое значение. Как правило, продолжительность производственного цикла опре­деляется для одной детали, партии деталей, одной сборочной единицы или партии единиц, одного изделия. При этом изделием называется любой предмет или набор предметов, подлежащих изготовлению на предприятии или в его подразделениях.

При расчете продолжительности производственного цикла из­готовления изделия учитываются лишь те затраты времени на транс­портные и контрольные операции, естественные процессы и пе­рерывы, которые не перекрываются операционным циклом.

. Основные пути сокращения длительности производственного цикла

На практике производственный цикл сокращает­ся одновременно по трем основным направлениям:

1. уменьшается время трудовых процессов;

2. сокращается время естественных про­цессов;

3. полностью ликвидируются или сводятся к минимуму различные перерывы.

Практические мероприятия по сокращению длительности производствен­ного цикла строятся на основе принципов оптимального построения производствен­ного процесса (принципов пропорциональности, параллельности и непрерывности).

Сокращение времени трудовых процессов в части опера­ционных циклов достигается путем совершенствования тех­нологических процессов, а также повышения технологичнос­ти конструкции изделия. Под совершенствованием технологических процессов по­нимается их комплексная механизация и автоматизация, вне­дрение скоростных режимов (например, скоростного и сило­вого резания, скоростного нагрева под ковку и штамповку), замену технологических процессов (например, замена свободной ковки штамповкой, замена литья в песчаные формы литьем в кокиль и литьем под давлением и т.д.), а также кон­центрацией операций. Последняя может заключаться в много­инструментальной и многопредметной обработке, либо в совмещении в одном рабочем цикле нескольких различных тех­нологических операций (например, при объединении скорост­ного индукционного нагрева со штамповкой заготовки в од­ном рабочем цикле ковочной машины).

Повышение технологичности конструкций изделий заклю­чается в максимальном приближении последних к требованиям технологического процесса. В частности, рациональное расчленение конструкции изделия на узлы и мелкие сборочные единицы является важным условием для параллельной их сборки, а следовательно, и для сокращения продолжитель­ности производственного цикла сборочных работ.

Продолжительность транспортных операций может быть значительно уменьшена в результате перепланировки оборудования на основе принципа прямоточности, механизации и автоматизации подъема и перемещения продукции с помощью различных подъемно-транспортных средств.

Сокращение времени контрольных операций достигается путем их механизации и автоматизации, внедрения передовых методов контроля, совмещения времени выполнения техно­логических и контрольных операций. Входящее в этот период цикла время подготовительно-заключительной работы, осо­бенно время наладки оборудования, также подлежит уменьшению. Наладку оборудования, как правило, необходимо выпол­нять в нерабочие смены, в обеденные и другие перерывы.

Продолжительность естественных процес­сов может быть уменьшена за счет замены их соответствующими тех­нологическими операциями. Например, естественная сушка некоторых окрашенных деталей может быть заменена индук­ционной сушкой в поле токов высокой частоты со значитель­ным (в 5-7 раз) ускорением процесса. Вместо естественного старения отливок ответственных деталей, длящегося 10-15 суток и более, во многих случаях может быть применено ис­кусственное старение в термических печах в течение несколь­ких часов.

Время межоперационных перерывов может быть значи­тельно уменьшено в результате перехода от последователь­ного к последовательно-параллельному и далее к параллель­ному виду движений предметов труда. Оно также может быть сокращено за счет организации цехов и участков предметной специализации. Обеспечивая территориальное сближение различных стадий производства, предметное стро­ение цехов и участков позволяет значительно упростить внут­ризаводские и внутрицеховые маршруты движения и тем са­мым уменьшить время, затрачиваемое на межцеховые и внут­рицеховые передачи.

Величина междусменных перерывов может быть снижена в рамках принятого режима работ предприятия, цеха, участка. Одним из направлений такого снижения может выступать организация трех­сменной работы по выпуску ведущих деталей к изделиям, име­ющих длительный цикл обработки, и деталей, определяющих продолжи­тельность цикла изделия.

Для вскрытия резервов сокращения производственного цикла в практике прибегают к фотографии производствен­ного цикла. Анализируя данные фотографии, можно выявить резервы сокращения продолжительности производственного цикла по каждому его элементу.

Основные конфигурации производственных циклов

и нормативные расчеты их длительности

В организационном отношении производственные процессы условно под­разделяются на простые и сложные.

Простыми называются те производственные процессы, которые не предполагают выполнения каких-либо сборочных операций. Построение таких процессов во времени основывается на сочетании двух базовых принципов: принципа непрерывности и принципа параллельности. В зависимости от степени выполнения таких принципов, производственный цикл простого процесса может иметь три основные конфигурации: последовательную; параллельную; последовательно-параллельную.

Последовательный способ построения простого производственного процесса во времени отличается тем, что здесь предметы труда передаются между операциями всей партией сразу, и обработка такой партии на каждой последующей операции начинается только после окончания обработки последней детали на предыдущей операции. Наиболее распространен данный способ в мелкосерийном и единичном производстве. Основным его достоинством является непрерывная загрузка рабочих мест на каждой операции. Основным недостатком выступает максимальная длительность производственного цикла, и, следовательно, - увеличение объема оборотные средств предприятия, связываемых в незавершенном производстве.

Продолжительность операционного технологического цикла обработки партии деталей при последовательном виде движения определяется по формуле:

;

(4.1)

где n – число деталей в обрабатываемой партии, шт.;

m – число операций технологического процесса;

t_i – штучное время выполнения i-операции для одной детали партии, мин.

Если на одной или нескольких операциях обработка деталей ведется одновременно на нескольких рабочих местах, то зависимость (4.2.1) принимает более общую форму:

;

(4.2)

где С_рмi – число рабочих мест на i-й операции.

Производственный цикл всегда продолжительнее техноло­гического цикла, так как кроме выполнения технологических операций в него включается время на выполнение контрольных и транспортных операций, время, затрачиваемое на естествен­ные процессы, и время различных перерывов. Однако, на практике не все виды затрат времени из-за их незначительной величины учитываются при расчете продол­жительности производственного цикла. Как правило, учиты­вают три основные его составляющие: продолжительность технологического цикла (с учетом перерывов партионности), время естественных процессов и время перерывов, не пере­крываемых технологическим циклом, т.е.:

;

(4.3)

где t_мо – средняя продолжительность одного межоперационного перерыва, мин.;

Т_е – длительность естественных процессов, мин.

Параллельный способ построения простого производственного процесса во времени ориентирован на максимальное выполнение принципа параллельности, однако, в первоначальном своем виде не позволяет в полной мере обеспечить непрерывность производственного процесса. При данном способе сочетания операций движение предметов труда происходит не всей партией сразу, а ее отдельными частями (передаточными партиями), обработка каждой из которых на каждой из последующих операций начинается сразу же после окончания ее обработки на предыдущей операции. Основным достоинством данного способа является возможность минимизации длительности производственного цикла и высвобождения части оборотных средств предприятия. Основной же недостаток заключается в снижении отдачи основных производственных ресурсов за счет появления перерывов в работе отдельных рабочих мест. Для устранения данного недостатка используется два основных метода:

1. изменение фронта работ на наиболее трудоемких операциях;

2. синхронизация длительности отдельных операций за счет изменения технологических режимов их выполнения.

Основной сферой применения параллельного способа сочетания операций является крупносерийное и массовое производство, условия которых благоприятны для синхронизации работы смежных рабочих мест и устранения перерывов.

Продолжительность операционного технологического цикла изготовления партии деталей при параллельной форме движения предметов труда можно рассчитать по формуле:

;

(4.4)

где p – размер транспортной партии (т.е. количество одновременно передаваемых по операциям деталей), шт.

Если на отельных операциях работа выполняется одновременно на нескольких рабочих местах, то формула (4.2.4) принимает вид:

;

(4.5)

Продолжительность производственного цикла при параллельном способе движения деталей по операциям определяется по формуле:

;

(4.6)

Последовательно-параллельный способ сочетания операций является результатом логического объединения двух предыдущих способов и ориентирован на то, чтобы одновременно обеспечить выполнение как принципа непрерывности, так и принципа параллельности. При данном способе предметы труда передаются между операциями передаточными партиями, однако, обработка таких партий начинается не сразу же после их поступления на рабочие места, а только тогда, когда на данном рабочем месте будет накоплен необходимый запас незавершенного производства, позволяющий обеспечить непрерывность загрузки оборудования. Основной сферой применения данного способа является серийное производство. Основными достоинствами последовательно параллельного способа сочетания операций являются непрерывный производственный процесс и относительно небольшой производственный цикл. Основной же недостаток данного способа сочетания операций состоит в определенном увеличении длительности производственного цикла по сравнению с параллельным способом.

Продолжительность операционного технологического цикла изготов­ления партии деталей при последовательно-параллельном виде движения можно определить по формуле:

;

(4.7)

где t_min(i,i+1) – продолжительность наименее трудоемкой из пары рассматриваемых технологических операций (i-й операции и (i+1)-й операции), мин.

Если на отдельных операциях обработка деталей ведется одновременно на нескольких рабочих местах, то зависимость (4.2.7) принимает следующую общую форму:

;

(4.8)

Продолжительность производственного цикла при последовательно-параллельном способе движения деталей по операциям определяется по формуле:

;

(4.9)

Сложный производственный процесс отличается наличием сборочных операций. В структуру такого процесса входят частные процессы изготовления всех необходимых деталей, процессы сборки всех узлов и подузлов, генеральная сборка конечного изделия, его контрольное испытание и наладка, а также операции упаковки и подготовки к реализации. В единичном производстве в структуру производственного цикла сложного процесса принято также включать операции по проектированию и технической подготовке производства соответствующего изделия.

В общем случае производственный цикл сложного процесса включает в себя множество структурных элементов, распределенных между различными подразделениями предприятия (цехами) и выполняемых во времени как последовательно, так и параллельно. Выполнение отдельных элементов сложного процесса нуждается в определенной координации, целями которой являются:

1. минимизация общей длительности производственного цикла изготовления изделия;

2. обеспечение максимально полной загрузки всех подразделений и рабочих мест;

3. завершение всего производственного процесса к установленным срокам.

Непосредственному построению сложного производственного процесса во времени предшествует расчет основных календарно-плановых нормативов производства, к числу которых относятся:

1. размеры партий обрабатываемых предметов труда по каждому их наименованию и каждому производственному подразделению;

2. ритмы чередования партий предметов труда различного вида;

3. длительность цикла обработки партий каждого вида в каждом из подразделений;

4. нормативные величины межоперационных и межцеховых перерывов.

Вопрос № 5. Формы, методы и типы организации производства

Выбор оптимальных методов построения производственного процесса во времени и пространстве в первую очередь определяется типом соответствующего производства.

Тип производства представляет собой организационно-техническую характеристику производственной системы, выражающую ее индивидуальные особенности в форме таких признаков, как:

1. широта номенклатуры выпускаемой продукции

2. объемы выпуска однотипных изделий

3. частота изменения номенклатуры продукции

4. характер специализации рабочих мест и производственных подразделений

5. преобладающий тип технологического оборудования

6. преобладающий способ построения производственного процесса во времени

В зависимости от сочетания указанных признаков, принято различать три типа производственных процессов или три типа производства: единичное, серийное и массовое.

Для количественного разделения типов производства используется ряд аналитических показателей, основными из которых являются коэффициент специализации рабочих мест, коэффициент серийности, коэффициент массовости.

Коэффициент специализации рабочих мест определяется по формуле:

;

(5.1)

где m_до – количество деталеопераций по технологическому процессу, выполняемых в данном подразделении (в цехе, на участке);

С_рм – число рабочих мест (единиц оборудования) в данном подразделении.

Коэффициент серийности:

;

(5.2)

где r – такт выпуска изделий, мин/шт;

t^ср_шт – среднее штучное время по операциям технологического процесса, мин.

;

(5.3)

где F_эф – эффективный фонд времени работы за период, мин;

N_в – объем выпуска продукции за период, шт.

;

(5.4)

где m – число операций технологического процесса;

t_шт.i – штучное время выполнения i-й операции, мин.

Коэффициент массовости определяется по формуле:

;

(5.5)

Единичное производство характеризуется выпуском малых объемов продукции широкой номенклатуры, повторение которого в годовой производственной программе, как правило, не предусматривается. Это делает невозможным постоянное закрепление детальных операций за отдельными рабочими местами, в результате чего рабочие места имеют весьма широкую специализацию, ограничиваясь только технологическими критериями и габаритами обрабатываемых изделий. Коэффициент специализации рабочих мест, как правило, больше 40. В производстве данного типа преобладает универсальное технологическое оборудование, и используются рабочие широкой квалификации. Основной способ сочетания операций – последовательный. Участки и цеха специализируются по технологическому принципу. Предприятия единичного производства обычно невелики по масштабу и отличаются максимальной гибкостью.

Серийное производство специализируется на изготовле­нии ограниченной номенклатуры изделий сравнительно не­большими объемами и повторяющимися через определенное время партиями (сериями). В зависимости от числа закрепля­емых за каждым рабочим местом операций, регулярности по­вторения партий изделий и их размера различаются три подтипа (вида) серийного производства: мелкосерийное, среднесерий­ное и крупносерийное.

Мелкосерийное производство по большинству своих параметров близко к единичному, однако, отличается от последнего тем, что предполагает повторение выпуска партии однотипных изделий через определенные промежутки времени. Размер таких партий, а также периодичность их чередования весьма неустойчивы. Коэффициент специализации рабочих мест колеблется в пределах от 40 до 20. Коэффициент серийности больше 10. Коэффициент массовости меньше 0,05. Принципы специализации подразделений, типы оборудования и способы построения производственного процесса те же, что и в единичном производстве.

Среднесерийное производство характеризуется ритмичным выпуском достаточно крупных партий однотипных изделий, размеры которых и ритм чередования изменяются незначительно. Рабочие места специализируются по различным признакам (в зависимости от стадий производственного процесса). Коэффициент специализации рабочих мест колеблется в пределах от 20 до 10, коэффициент серийности – в интервале от 20 до 10, коэффициент массовости – в пределах от 0,05 до 0,1. Основной способ сочетания операций – последовательно-параллельный. Заготовительные подразделения в таком производстве специализированы по технологическому признаку, а в механосборочных цехах обычно создаются предметно-замкнутые участки. Номенклатура выпуска продукции в целом за год является более широкой, чем номенклатура для каждого отдельного месяца.

В крупносерийном производстве номенклатура выпуска изделий относительно невелика, и постоянные объемы выпуска однотипной продукции значительны и обеспечиваются устойчивым ритмом чередования партий. Отдельные виды продукции изготавливаются непрерывно. Годовая номенклатура выпуска близка к номенклатуре по отдельным месяцам. Коэффициент специализации рабочих мест колеблется в интервале от 10 до 1, коэффициент серийности – в интервале от 10 до 2, коэффициент массовости – от 0,1 до 0,5. Преимущественно используется специальное технологическое оборудование. Основной способ сочетания операций – параллельный. Заготовительные цеха в таком производстве специализированы по технологическому признаку, а обрабатывающие и сборочные – по предметному.

Массовое производство отличается стабильным, непрерывным выпуском больших объемов однотипной продукции узкой номенклатуры. Номенклатура выпуска в целом за год и по отдельным месяцам совпадает. Рабочие места имеют узкую специализацию. Коэффициент специализации рабочих мест – меньше либо равен 1. Коэффициент серийности и коэффициент массовости стремятся к 1. используются специальное оборудование и технологическая оснастка. Все подразделения имеют предметную специализацию. Доминирующим является параллельный способ сочетания операций. В производстве данного типа широко распространена комплексная автоматизация и поточный метод производства.

По мере движения от единичного производства к серийному и далее к массовому уровень отдачи основных производственных ресурсов, как правило, повышается. Основными факторами такого роста выступают:

1. расширение использования высокопроизводительного специализированного оборудования и оснастки;

2. повышение специальных квалификационных навыков рабочих на выполнение отдельных операций;

3. использование более интенсивных технологий производства;

4. более тщательное выполнение конструкторской и технологической подготовки производства;

5. расширение использования средств автоматизации.

1. Вместе с тем, повышение уровня серийности производства обычно ведет к снижению его гибкости и повышению монотонности труда.

Вопрос № 6. Организация поточного производства

Сущность поточного производства и его основные принципы

Развитие технологической формы специализации цехов и участ­ков приводит к созданию поточного производства - наиболее прогрессивной и эффективной формы организации производ­ственных процессов, основанных на ритмичной повторяемос­ти согласованных во времени основных и вспомогательных операций. Эти операции выполняются на специализированных рабочих местах, расположенных в последовательности техно­логического процесса, которая в максимальной степени по­зволяет реализовать принципы прямоточности, специализа­ции, непрерывности, параллельности, пропорциональности и ритмичности.

Принцип прямоточности предусматривает размещение оборудования и рабочих мест в порядке следования операций технологического процесса. Прямоточность обеспечивает кратчайший путь движения изделия в производстве.

Принцип специализации воплощается в создании специализированных поточных линий, предназначенных для обработ­ки одного закрепленного за данной линией изделия или не­скольких технологически родственных изделий.

Принцип непрерывности проявляется в виде непрерыв­ного (без межоперационного пролеживания) движения из­делий по операциям при непрерывной работе рабочих и обо­рудования. Подобные линии называются непрерывно-по­точными. Непрерывность является прямым следствием принципа пропорциональности, в частности равной произ­водительности на всех операциях линии. Если такого ра­венства нет, то линия называется прерывно-поточной или прямоточной.

Принцип параллельности предусматривает параллель­ное движение изделий, при котором они передаются по операциям поштучно либо небольшими транспортными партиями.

Принцип ритмичности характеризуется ритмичным выпус­ком продукции с линии и ритмичным повторением всех опера­ций на каждом ее рабочем месте. На непрерывно-поточных линиях с поштучной передачей выпуск (запуск) каждого изде­лия осуществляется через один и тот же интервал времени, называемый тактом линии (или поштучным ритмом). Такт ли­нии, как правило, строго согласован с производственной про­граммой и рассчитывается по формуле:

;

(6.1)

где F_эф – эффективный фонд времени работы линии в анализируемом периоде, мин.;

N_з – программа запуска по изделию на рассматриваемый период, шт.

При передаче изделий транспортными партиями ритмичность работы непрерывно-поточной линии характеризуется интервалом времени, определяющим выпуск (запуск) одной такой партии от последующей за ней, т. е. ритмом линии, кото­рый определяется по формуле:

;

(6.2)

где p – число изделий в транспортной партии, шт.

Таким образом, за время каждого ритма на линии и рабочих местах выполняется одинаковый по количеству и составу объем работы.

Чтобы более точно уяснить, почему подобное производство называется поточным, можно рассмотреть следующий пример. Пусть для обработки некой детали требуется технологи­ческий процесс, состоящий из пяти операций, время выполне­ния которых соответственно равно: 2; 6; 4; 2; 4 мин. Задана месячная программа N₃ = 9000 шт. Эффективный фонд времени работы оборудо­вания за месяц составляет 300 ч, или 18 000 мин.

При заданных исходных данных такт линии будет равен 2 мин/шт. (18 000 / 9000), штучное время на всех операциях равно или кратно такту. Следовательно, для согласования ритмичной рабо­ты на 1-й операции необходимо иметь один станок, на 2-й операции - втрое больше станков, чем на 1-й, так как вре­мя выполнения 2-й операции в 3 раза больше. Аналогично рассчитывается потребное число станков на всех остальных операциях. Схематически организация потока для рассмотренного примера представлена на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Пример схемы организации потока

Отличительные признаки поточных методов производства и предпосылки их эффективного внедрения

Для организации поточного произ­водства характерны следующие основные признаки:

1. возможность деления производственного процесса из­готовления продукции на более или менее простые операции и закрепление их за отдельными рабочими местами (станками) или за группой одинаковых рабочих мест;

2. оснащение рабочих мест поточной линии специальным оборудованием, инструментом, приспособлениями, обеспечи­вающими высокопроизводительное выполнение закрепленных операций;

3. размещение рабочих мест в строгом соответствии с пос­ледовательностью технологического процесса;

4. транспортная направленность, регламентирующая все производство во времени и в пространстве;

5. высокая степень механизации и автоматизации процес­сов производства;

6. непрерывно повторяющееся единообразие всех произ­водственных факторов - качества и форм материалов, инст­рументов и приспособлений и т. п.;

7. равномерность выпуска продукции на основе единого расчетного такта поточной линии;

8. немедленная (т.е. без межоперационных ожиданий) пере­дача предметов труда с предыдущей операции на последующую поштучно или небольшими партиями, по мере их обработ­ки на предыдущей с помощью специальных транспортных средств.

Условиями для перехода на поточные методы производ­ства являются:

1. достаточный объем выпуска однотипных из­делий, обеспечиваемый за счет максимальной унификации конструкций вы­пускаемых изделий;

2. углубление специализации завода, це­хов, участков и рабочих мест;

3. отработка конструкций изде­лий с точки зрения требований поточной технологичности;

4. разработка технологических процессов, обеспечивающих наибольшую пропорциональность в потоке;

5. в серийном про­изводстве - унификация технологии и применение методов групповой обработки.

Классификация поточных линий

Организационные формы поточных линий весьма разнооб­разны, поэтому целесообразно делить их на группы по класси­фикационным признакам.

1. По степени специализации принято различать одно- и много­предметные поточные линии.

Однопредметные поточные линии в большинстве случаев являются постоянно-поточными линиями, для которых характерны:

1. производ­ство одного вида продукции в течение длительного периода времени до смены объекта производства на заводе;

2. посто­янно действующий, несменяемый технологический процесс;

3. большой масштаб производства однотипной продукции.

Такие линии применяются, как правило, в условиях массово­го или крупносерийного производства.

Многопредметные поточные линии создаются в тех случа­ях, когда программа выпуска продукции одного вида не обес­печивает достаточной загрузки комплекта оборудования ли­нии. В зависимости от метода чередования объекта производ­ства многопредметные линии подразделяются на переменно-поточные и групповые.

Переменно-поточная линия - это линия, на которой обра­батывается несколько конструктивно-однотипных изделий разного наименования, обработка ведется поочередно через определенный интервал времени с переналадкой рабочих мест (оборудования) или без их переналадки. В период изготовле­ния предметов определенного наименования такая линия ра­ботает по тем же принципам, что и однопредметная.

Групповая линия - это линия, на которой обрабатывается несколько изделий разных наименований по групповой техно­логии и с использованием групповой оснастки либо одновре­менно, либо поочередно, но без переналадки оборудования (рабочих мест).

2. По степени непрерывности технологического про­цесса выделяются непрерывные и прерывные (прямоточные) линии.

Непрерывно-поточными могут быть как одно-, так и много­предметные поточные линии. На непрерывно-поточных линиях предметы труда с опера­ции на операцию непрерывно передаются поштучно или не­большими транспортными партиями с помощью механизиро­ванных или автоматизированных транспортных средств (кон­вейеров) через одинаковый промежуток времени, равный так­ту или ритму потока. При этом время выполнения всех опера­ций технологического процесса на данном рабочем месте дол­жно быть равно или кратно такту (ритму). Такой технологичес­кий процесс принято называть синхронизированным. Непрерывно-поточные линии используются на всех стади­ях производства. Наибольшее распространение они получили в сборочных процессах, где преобладает ручной труд, поскольку его организационная гибкость позволяет разделить технологический процесс на операции, добиваясь полной син­хронизации.

Прерывно-поточными также могут быть одно- и многопред­метные поточные линии. Они создаются в тех случаях, когда отсутствует равенство или кратность длительности операций такту и пол­ная непрерывность производственного процесса не достига­ется. Для поддержания беспрерывности процесса на наибо­лее трудоемких операциях создаются межоперационные обо­ротные заделы. Прерывно-поточные однопредметные линии наиболее ши­роко применяются в механообрабатывающих цехах массово­го и крупносерийного производства, а прямоточные много­предметные - в механообрабатывающих цехах серийного и мелкосерийного производства.

3. По способу поддержания ритма различают линии с регламентированным и свободным ритмом.

Линии с регламентированным ритмом характерны для не­прерывно-поточного производства. Здесь ритм поддержива­ется с помощью конвейеров, перемещающих предметы труда с определенной скоростью, или с помощью световой или зву­ковой сигнализации при отсутствии конвейеров.

Линии со свободным ритмом не имеют технических средств, строго регламентирующих ритм работы. Эти линии применя­ются при любых формах потока (непрерывной и прерывной), и соблюдение ритма в этом случае возлагается непосредственно на работников данной линии. Его величина должна соответствовать расчетной средней производительности за определенный период времени (час, смену).

4. По виду использования транспортных средств выделяются линии со средствами непрерывного действия (конвей­ерами), с транспортными средствами дискретного действия и линии без транспортных средств.

Линии с транспортными средствами непрерывного дей­ствия в зависимости от функций, выполняемых этими средствами, подразделяются на:

1. линии с транспортным конвейе­ром;

2. линии с рабочим конвейером;

3. линии с распределительным конвейером.

Транспортные конвейеры поточных линий (ленточные, пла­стинчатые, цепные, подвесные и др.) предназначены для транс­портировки предметов труда и поддержания заданного ритма работы линии.

Рабочие конвейеры поточных линий являются не только транспортными средствами непрерывного действия, выпол­няющими функции транспортных конвейеров, но и представ­ляют собой систему рабочих мест, на которых осуществляют­ся технологические операции без снятия предметов труда.

Распределительные конвейеры применяются на поточных линиях с выполнением операций на стационарных рабочих местах (станках) и с различным числом рабочих мест -дубле­ров на отдельных операциях, когда для поддержания ритмич­ности необходимо обеспечить четкое адресование предметов труда по рабочим местам.

Линии с транспортными средствами дискретного действия в зависимости от разновидности этих средств могут быть под­разделены на несколько видов. К транспортным средствам дискретного действия относятся: бесприводные (гравитаци­онные) транспортные средства (рольганги, скаты, спуски и др.), подъемно-транспортное оборудование циклического действия (мостовые краны, монорельсы с тельферами, электротележ­ки, электрокары и др.).

Линии без наличия транспортных средств - это линии с не­подвижным предметом труда. Как правило, такие линии организуются при сборке круп­ных объектов.

5. По характеру движения конвейера принято различать линии с непрерывным и пульсирующим движением конвейера.

Линии с непрерывным движением конвейера создаются в тех случаях, когда по условию технологического процесса опе­рации должны выполняться на стационарных рабочих местах (транспортный конвейер) или во время движения рабочего кон­вейера без снятия предметов труда с рабочих мест.

Линии с пульсирующим движением конвейера создаются в тех случаях, когда по условию технологического процесса опе­рации должны выполняться при неподвижном объекте произ­водства на рабочем конвейере. В этом случае, привод конвей­ера включается автоматически через заданный интервал вре­мени только на время, необходимое для перемещения изде­лий на следующую операцию.

6. По уровню механизации процессов поточные линии делятся на авто­матические и полуавтоматические.

Автоматические поточные линии характеризуются объеди­нением в единый комплекс технологического и вспомогатель­ного оборудования и транспортных средств, а также автома­тическим централизованным управлением процессами обра­ботки и перемещения предметов труда. На этих линиях все технологические, вспомогательные и транспортные процес­сы полностью синхронизированы и действуют по единому так­ту (ритму).

Полуавтоматические поточные линии компонуются из специальных станков-полуавтоматов (с последовательным, последовательно-параллельным и параллельным агрегатиро­ванием).

Экономические эффекты внедрения поточных методов производства

Широкое распространение поточных методов производ­ства объясняется их высокой эффективностью. Для поточно­го производства характерны: широкое применение высокопро­изводительного специального оборудования, высокий уровень механизации и автоматизации ручных работ и транспортных операций и наиболее полное использование оборудования, материалов и прочих средств производства.

Эффективность поточных методов выражается в повыше­нии производительности труда, увеличении выпуска продук­ции, сокращении продолжительности производственного цик­ла обрабатываемой продукции, снижении использования про­изводственных площадей, меньшем числе межцеховых и це­ховых кладовых, экономии материалов, снижении себестои­мости продукции и т. д.

На повышение производительности труда при поточном производстве оказывает влияние ряд факторов, среди кото­рых можно отметить следующие:

1. освобождение рабочих от затрат излишнего и тяжелого физического труда. Доставка на рабочие места материалов и полуфабрикатов, а также дальнейшее перемещение предме­тов труда осуществляются с помощью специальных транспорт­ных средств;

2. ликвидация или сведение к минимуму простоев рабочих из-за переналадок оборудования, неравномерной загрузки, непропорциональности мощностей рабочих мест;

3. приобретение рабочими производственных навыков вследствие того, что они в течение длительного времени вы­полняют одну и ту же операцию или ее часть;

4. повышение точности заготовок и материалов, в результа­те чего сокращается время на обработку и изготовление про­дукции;

5. снижение трудоемкости процессов производства за счет применения в потоке передовой технологии и техники и опти­мальных режимов работы оборудования.

На снижение себестоимости влияют следующие факторы;

1. сокращение заработной платы на единицу изделия благо­даря повышению производительности труда и снижению тру­доемкости продукции;

2. уменьшение затрат на основные материалы и полуфаб­рикаты в результате рационального выбора этих материалов, установление более экономичных размеров и допусков ма­териалов и припусков на полуфабрикаты, применение наибо­лее эффективных методов централизованного метода рас­кроя с учётом максимального использования отходов произ­водства;

3. сокращение удельных расходов инструментов благодаря применению техники обоснованных типов и размеров инстру­ментов, оптимальных скоростей, установленных режимов ра­боты оборудования, организации принудительной смены и цен­трализованной заточки;

4. экономное расходование в результате интенсификации процессов и увеличение выпуска продукции;

5. наиболее полное использование оборудования, зданий и сооружений благодаря целесообразной планировки оборудо­вания, непрерывности и равномерности процессов про­изводства, пропорциональности мощностей и сведения простоев оборудования до минимума;

6. сокращение брака в результате тщательной разработки технологического процесса, постоянства применения матери­алов и режимов работы, освоения рабочими технологических процессов.

Оценка экономического эффекта от внедрения поточных линий

Внедрение поточного производства приводит к значитель­ному сокращению продолжительности производственного цик­ла, уменьшению заделов и общего объема незавершенного производства.

Вместе с тем, переход на поточное производство влечет за собой и рост капитальных вложений. В связи с этим, важной задачей управления поточным производством становится определение размера капитальных вложений и расчет их экономического эффекта.

Расчет экономического эффекта от внедрения поточных методов производств рекомендуется вести в следующей последовательности.

1. Выбирается и обосновывается базовый вариант для срав­нения.

2. Рассчитывается производительность техники по вари­антам.

3. Определяются капитальные вложения по вариантам (ба­зовому и проектируемому). В общий объем капитальных вложений по вариантам, как правило, включаются:

1. затраты на технологическое оборудова­ние;

2. затраты на дорогостоящий инструмент и технологическую осна­стку;

3. затраты на доставку, монтаж и пусконаладочные ра­боты технологического оборудования и оснастки;

4. затраты на производственную площадь, занимаемую оборудо­ванием;

5. затраты на транспортные средства;

6. затраты на предотвращение загрязнения окружающей среды и на создание необходимых условий труда для рабочих-операторов поточной линии.

Помимо этого, в состав капитальных вложений по проектиру­емому варианту также включаются: затраты на научно-исследователь­ские и опытно-конструкторские работы с учетом фак­тора времени; убытки от списания недоамортизированной ба­зовой техники; затраты, связанные с необходимостью пополнения обо­ротных средств.

4. Рассчитывается себестоимость выпускаемой продукции - производимой с помощью оборудования базового варианта и с помощью анализируемой поточной линии.

5. Устанавливается тождественность по объему выпуска в базовом и проектируемом вариантах.

6. Определяются сумма приведенных затрат и годовой эко­номический эффект от внедрения поточного производства. Расчет годового экономического эффекта основывается на следующей базовой формуле:

;

где З_пр1 и З_пр2 – приведенные затраты по базисному и анализируемому вариантам производства, д.е.;

С₁ и С₂ – себестоимость годового выпуска продукции соответственно по базовому и анализируемому вариантам производства, д.е.;

К₁ и К₂ – капиталовложения по базовому и анализируемому вариантам производства, д.е.;

Е_н – коэффициент приведения затрат.

Вопрос № 7. Организация автоматизированного производства

Сущность, формы и тенденции исторического развития автоматизации производства

Ав­томатизация производства в машиностроении развивается в направлении созда­ния автоматических станков и агрегатов, автоматических по­точных линий, автоматических участков, цехов и даже заводов.

Степень автоматизации производственных процессов может быть различной. При частичной автоматизации часть функций по управлению оборудованием автоматизирована, а часть - выполняется рабочими-операторами (полуавтоматические комплексы). При комплексной автоматизации все функции управления автоматизированы, рабочие только налаживают технику и контролируют ее работу (автоматиче­ские комплексы).

При комплексной автоматизации производственных про­цессов должна применяться такая система автоматических машин, при которой процесс превращения исходного матери­ала в готовый продукт происходит от начала до конца без фи­зического вмешательства человека. Для этого требуется ав­томатизация не только технологических, но и всех вспомога­тельных и обслуживающих операций. Комплексная автоматизация производственных процессов является главным направлением технического прогресса, обеспечивающим дальнейший рост производительности тру­да, снижение себестоимости и улучшение качества продукции.

Этапы развития автоматизации производства определяются развитием средств производства, электронно-вычислитель­ной техники, научных методов технологии и организации про­изводства. Исторически первыми были созданы автоматические линии с жесткой кинематической связью. Для второго этапа развития автоматизации характерно появление электронно-програм­много управления: были созданы станки с ЧПУ, обрабатываю­щие центры и автоматические линии, содержащие в качестве компонента оборудование с программным управлением. Переходом к третьему этапу развития автоматизации по­служили новые возможности ЧПУ, основанные на примене­нии микропроцессорной техники, что позволило создавать принципиально новую систему машин, в которой сочетались бы высокая производительность автоматических линий с требованиями гибкости производственного процесса. Более высокий уровень автоматизации характеризуется создани­ем автоматических заводов, оснащенных обору­дованием с системами искусственного интеллекта.

Сущность, виды и основные параметры работы автоматических линий

Наиболее распространенным вариантом комплексной автоматизации производства является использование автоматических производственных линий (АЛ).

Автоматическая линия - это система согласованно работа­ющих и автоматически управляемых станков (агрегатов), транспортных средств и контрольных механизмов, размещенных по ходу технологического процесса, с помощью которых обрабатываются детали или собираются изделия по заранее заданному технологическому процессу в строго определенное время, называемое тактом АЛ.

Роль рабочего на АЛ сводится лишь к наблюдению за рабо­той линии, к наладке и подналадке отдельных механизмов, а иногда - к подаче заготовки на первую операцию и снятию гото­вого изделия на последней операции. Это позволяет рабочему одновременно управлять значительным числом машин и механизмов. Харак­тер труда рабочего при этом меняется коренным образом и все более и более приближается к труду техника и инженера.

Основным параметром (нормативом) АЛ является произ­водительность. Производительность линии определяется по произ­водительности последнего выпускающего станка. Принято различать тех­нологическую, цикловую, фактическую, потенциальную произ­водительность линии.

Технологическая производительность АЛ характеризует возможное число полных рабочих ходов линии в единицу времени и определяется по формуле:

;

(7.1)

где t_м – машинное время непосредственной обработки детали, т.е. время рабочих ходов станков линии или т.н. основное время (t_о), мин.

Цикловая производительность АЛ характеризует возможное число рабочих циклов линии в единицу времени и рассчитывается по формуле:

;

(7.2)

где Т_ц – продолжительность одного рабочего цикла линии, мин.

;

(7.3)

где t_х – время холостых ходов рабочих машин, связанных с загрузкой и разгрузкой, межстаночным транспортированием, зажимом и разжимом деталей, т.е. вспомогательное время (t_в), мин.

t_оп – оперативное время обработки одной детали, мин.

Для большинства АЛ продолжительность рабочего цикла и всех его элементов остается неизменной в процессе работы машины, в связи с чем значения технологической и цикловой производительности являются постоянными величинами. В реальных условиях периоды бесперебойной работы рабочих машин АЛ чередуются с простоями, вызванными различными причинами. Вследствие этого, фактическая производительность АЛ отклоняется от цикловой и определяется по формуле:

;

(7.4)

где К_и.в – коэффициент использования рабочих машин линии по времени:

;

(7.5)

где F_эф – эффективный фонд времени работы рабочих машин АЛ в анализируемом периоде, мин.;

Т_пр – время простоев рабочих машин в этом же периоде, мин.;

t_пвц – время внецикловых простоев, приходящихся на единицу продукции, мин.

;

(7.6)

где t_пр – время собственных (режимных) простоев АЛ, мин.;

t_пр – время организационно-технических простоев АЛ, мин.

Учитывая выражения 7.5 и 7.6, формулу 7.4 можно переписать в виде:

;

(7.7)

Собственные (режимные) простои линии функционально связаны с ее конструкцией и режимом работы. Их величина определяется конструктивным совершенством линии, ее надежностью, квалификацией обслуживающего персонала. К ним относятся простои, связанные с регулировкой механизмов, подналадкой и текущим ремонтом оборудования линии, сменой инструмента на рабочих машинах и т.п.

Организационно-технические простои обусловлены внешними причинами, функционально не связанными и не зависящими от конструкции АЛ и системы ее обслуживания. К таким причинам относятся отсутствие заготовок, неявки рабочих, брак на предыдущих стадиях производственного процесса и т.п.

С учетом потерь времени только по причинам режимного характера, определяется потенциальная производительность АЛ:

;

(7.8)

Соотношение различных показателей производительности позволяет определить эффективность работы АЛ. Для этого принято рассчитывать т.н. коэффициент технического использования АЛ (К_т.и) и коэффициент ее общего использования (К_о.и):

;

(7.9)

;

(7.10)

Автоматические линии с гибкой связью как правило оснащаются независимым межоперационным транспортом, по­зволяющим передавать детали с операции на операцию неза­висимо от другой пары операций. После каждой операции на линии создается бункерное устройство (магазин) для накопления межопераци­онного задела, за счет которого осуществляется непрерыв­ная работа станков.

Назначение и особенности использования робототехнических производственных комплексов

В современных условиях развития автоматизации произ­водства особое место принадлежит использованию промышлен­ных роботов.

Промышленный робот - это механическая система, вклю­чающая манипуляционные устройства, систему управления, чувствительные элементы и средства передвижения. С помо­щью промышленных роботов можно объединять технологи­ческое оборудование в отдельные робототехнические комплек­сы различного масштаба, не связанные жестко планировкой и числом комплектующих агрегатов. Принципиальными отличиями робототехники от традици­онных средств автоматизации являются ее широкая универ­сальность (многофункциональность) и гибкость (мобиль­ность) при переходе на выполнение принципиально новых операций.

Промышленные роботы находят применение во всех сфе­рах производственно-хозяйственной деятельности. Они ус­пешно заменяют тяжелый, утомительный и однообразный труд человека, особенно при работе в условиях вредной и опасной для здоровья производственной среды. Они способны воспро­изводить некоторые двигательные и умственные функции че­ловека при выполнении ими основных и вспомогательных про­изводственных операций без непосредственного участия ра­бочих. Для этого их наделяют своеобразными сенсорными способностями, а также способ­ностью к самоорганизации, самообучению и адаптации к внеш­ней среде.

Промышленный робот - это перепрограммируемая авто­матическая машина, применяемая в производственном про­цессе для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям человека, при перемещении предметов труда или технологической оснастки.

В историческом развитии промышленных роботов выделяются три базовых ступени. Роботы первого поколения (автоматические манипулято­ры), как правило, работают по заранее заданной «жесткой» программе (например, в жесткой связи со станками, оснащен­ными ЧПУ). Роботы второго поколения оснащены системами адаптив­ного управления, представленными различными сенсорными устройствами (например, техническим зрением, очувствленными схватами и т.д.) и программами обработки сенсорной информации. Роботы третьего поколения наделены искусственным ин­теллектом, позволяющим выполнять самые сложные функции при замене в производстве человека.

Разнообразие производственных процессов и условий про­изводства предопределяют наличие различных типов роботи­зированных технологических комплексов (РТК) - ячеек, участ­ков, линий и т. д.

Классификация РТК по типу роботизированного подразде­ления основывается на количественной характеристике вы­полняемых комплексом технологических операций.

Простейшим типом РТК, который положен в основу более крупных комплексов, вплоть до целых роботизированных предприятий, является роботизированная технологическая ячейка (РТЯ), в которой выполняется небольшое число технологических операций. Примером РТЯ может быть роботизированная единица технологического обору­дования с ЧПУ.

Более крупным роботизированным комплексом является роботизированный технологический участок (РТУ). Он выпол­няет ряд технологических операций и включает несколько еди­ниц РТЯ. Если операции осуществляются в едином техноло­гическом процессе на последовательно расположенном обо­рудовании, то в таком случае комплекс представляет собой роботизирован­ную технологическую линию (РТЛ).

Структурно РТК может быть представлен в виде цеха, со­стоящего из нескольких РТУ, РТЛ, автоматизированных скла­дов и связывающих их транспортных промышленных роботов (робоэлектрокаров). Высшей формой организации производ­ства является создание комплексно роботизированного заво­да.

В зависимости от вида роботизированного производствен­ного процесса, РТК могут быть предназначены для получения заготовок, механической обработки деталей, выполнения процессов сборки, либо для реализации контрольно-сортировочных и транспортно-перегрузочных операций, в том числе - для внутрицехового транспортирования и складских операций.

Проектирование РТК осуществляется в два этапа. На первом осуществляется анализ производственных проблем, выбираются возможные объекты роботизации, состав основного технологи­ческого оборудования, вид движения деталей, система рацио­нального автоматизированного управления технологическим процессом и функциональными задачами. На втором этапе осу­ществляется непосредственное проектирование РТК, предполагающее:

1. форми­рование структуры, определение количества и характеристик промышленных роботов и технологического оборудования;

2. разработку рациональных планировок оборудования РТК в производственном помещении;

3. составление и отлаживание алгоритмов и программных систем управления РТК..

Компоновочные варианты РТК зависят от решаемых тех­нологических задач, уровня автоматизации, числа и типажа промышленных роботов, их технических и функциональных возможностей. Как правило, компоновочные варианты РТК ос­новываются на принципах индивидуального и группового об­служивания оборудования промышленными роботами.

Возможны три основных варианта индивидуального обслуживания:

1. робот встраивается в тех­нологическое оборудование;

2. робот размещается рядом с оборудо­ванием;

3. несколько роботов обслуживают единицу оборудова­ния.

При групповом обслуживании робот взаимодействует с несколькими единицами технологического оборудования, при этом возможны два варианта компоновки:

1. линейное расположение обору­дования вдоль робота;

2. круговое расположение оборудования вокруг робота.

Выбор оптимальных параметров и рациональных конструк­торских решений в период проектирования РТК производится с учетом ряда организационно-экономических факторов, таких, в частности, как про­изводительность РТК, ожидаемый уровень его надежности и эффективности функционирования и т.д.

К числу основных параметров РТК относятся:

1. проектная потенциальная производительность;

2. фактическая производительность;

3. уровень надежности;

4. такт РТК.

Одним из важных показателей, характеризующих эффективность функционирования РТК является уровень его надежности. Этот показатель рассчитывается по формуле:

;

(7.3.7)

где t_ом – время, затрачиваемое на техническое и организационное обслуживание РТК в анализируемом периоде;

t_отк – наработка РТК на отказ за период;

t_вос – среднее время восстановления работоспособности РТК в случае его отказа.

Вопрос № 8. Сущность и особенности использования гибких производственных систем

Понятие гибких производственных систем и их специфические черты

На сегодняшний день сфера распространения поточ­ных форм организации производства и соответствующих ви­дов поточных линий (ОНПЛ, ОППЛ, МНПЛ, МППЛ, АЛ, РЛ) огра­ничена в основном массовым и крупносерийным типами про­изводства, доля которых в общем объеме производства относительно невелика и постоянно уменьшается под воздействи­ем ряда факторов, порождаемых научно-техническим прогрес­сом. К числу таких факторов относятся частая сменяемость выпускаемых изделий, возрастание многономенклатурности производства изделий, деталей и сборочных единиц и т.д.

Развитие радиоэлектроники, вычислительной тех­ники и программирования, серийное производство высокопро­изводительных многоцелевых станков с ЧПУ (обрабатываю­щих центров), робототехника и использование групповой тех­нологии обусловили создание базы для автоматизации серий­ного, мелкосерийного и единичного производств, а также для перехода к гибкому автоматизированному производству и массовому внедрению гибких производственных систем (ГПС).

В общем случае под гибкой производственной системой по­нимается автоматизированное производство, построенное на современных технических средствах (станках с ЧПУ, роботи­зированных технологических комплексах, гибких производ­ственных модулях, транспортно-накопительных и складских системах и т.д.), способное обеспечивать выпуск широкой но­менклатуры продукции, однородной лишь по своим основным конструктивным и технологическим параметрам и способное безынерционно переходить на выпуск новых изделий любого наименования.

К числу основных факторов, обусловливающих эффективность функционирования ГПС, относятся:

1. групповая технология обра­ботки деталей.

2. комплексная автома­тизация всех основных и вспомогательных технологических операций;

3. программная переналадка технологического обо­рудования;

4. автоматизация конструкторско-технологической и организационной подго­товки производства;

5. автоматизация управления производ­ственно-технологическими процессами, осуществляемого в режиме реального времени;

6. оптимизация опе­ративно-производственного планирования, позволяющая по­лучить максимальную загрузку оборудования, минимизировать производственный цикл и обеспечить комплектность деталей и сборочных единиц для сборки.

В отличие от поточных и автоматических линий, имеющих узкую специализацию на изготовление определенного вида изделий, использование ГПС направлено на обеспечение выпуска серийных и мелкосерийных изделий дискретными партиями, номенклатура и размеры которых могут меняться во времени. При этом, использование ГПС должно способствовать сохра­нению для многономенклатурного производства преимуществ массового производства (непрерывности и ритмичности) и существенному повышению производительности труда и качества выпускаемой продукции при сокращении численности рабочих-операторов.

Гибкие производственные системы отличаются от техни­ческих систем, состоящих из универсального оборудования и автономно работающих станков с ЧПУ и от производств, обо­рудованных линиями (АЛ, РЛ и др.) с механической связью. От первых ГПС отличаются высокой производительностью оборудования и труда как за счет одновременного выполнения многих опера­ций производственного процесса с одной установки обраба­тываемого предмета труда, так и за счет того, что ГПС может работать в автоматическом режиме круглосуточно. От авто­матических линий ГПС отличается более высокой гибкостью, позволяющей обрабатывать широкую номенк­латуру изделий и осуществлять быструю смену объектов производства.

Основные формы гибкости гибких производственных систем

Степень гибкости, как ключевая характеристика работы ГПС, может быть определена вели­чиной затрачиваемого времени или количеством необходимых дополнительных расходов, требующихся для перехода на выпуск изделий определенного наименования, а также широтой номенклату­ры выпускаемой продукции.

Степень гибкости производственной системы является многокритериальным параметром. В зависимости от специфики решаемой задачи, принято выделять раз­личные типы гибкости ГПС:

1. машинная гибкость - простота перестройки технологи­ческого оборудования для производства заданного множества изделий каждого наименования;

2. технологическая гибкость - способность системы про­изводить заданное множество деталей каждого наименования с использованием разных вариантов технологического процесса;

3. структурная гибкость - возможность расширения ГПС за счет введения новых дополнительных технологических моду­лей, а также возможность объединения нескольких систем в единый комплекс;

4. гибкость по объему выпуска - способность системы эко­номично изготавливать изделия каждого наименования при разных размерах партий запуска (характеризуется минимальным размером партии изделий, при котором использо­вание системы остается экономически эффективным);

5. гибкость по номенклатуре - способность системы к об­новлению выпускаемой продукции. (характеризуется сроками и стоимостью подготовки производства деталей нового наиме­нования). Для обеспечения данного типа гибкости важное значение имеет унификация конструктивных и технологических ре­шений, достигаемая за счет автоматизации процессов конст­руирования изделий и технологической подготовки производ­ства, а также широкого применения принципов групповой тех­нологии.

Функциональная структура гибких производственных систем

Действие указанных факторов обеспечивается за счет комплекса функциональных элементов ГПС, делящихся на две укрупненные части:

1. производственно-технологические функциональные эле­менты.

2. информационно-вычислительные и управляющие элементы.

Производственно-технологическая часть ГПС предназна­чена для выполнения всех основных и вспомогательных тех­нологических процессов и операций над элементами материального потока. При ее проектировании используется блочно-модульный прин­цип построения организационных уровней системы

Основными элементами производственно-технологиче­ской части ГПС являются: гибкий производственный моду­ль (ГПМ), роботизированный технологический комплекс (РТК) и система обеспечения (СО).

Гибкий производственный модуль - это единица тех­нологического оборудования с ЧПУ, предназначенная для производства изделий про­извольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик, автономно функционирующая, авто­матически осуществляющая все функции, связанные с изго­товлением продукции, имеющая возможность встраиваться в более сложную ГПС. В состав ГПМ входят:

1. специальное технологическое обору­дование (от одного до трех станков с ЧПУ);

2. контрольно-изме­рительная аппаратура и установки;

3. промышленные роботы и манипуляторы;

4. средства автоматизации технологического процесса;

5. средства идентификации деталей, заготовок, инст­румента и оснастки.

Роботизированный технологический комплекс - это совокупность единиц технологического оборудования от 3 до 10 станков с ЧПУ, роботов и средств их оснащения. Этот комп­лекс автономно функционирует и осуществляет многократные циклы. Предназначенные для работы в ГПС, роботизированные комплексы должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраиваться в ГПС. В качестве средств осна­щения они могут быть устройствами накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и т.д.

Основными характеристиками ГПМ и РТК являются:

1. способность работать автономно, без участия человека;

2. способность автоматически выполнять все основные и вспомогатель­ные операции производственного процесса;

3. гибкость, удовлетворяющая требованиям единичного и мелкосерийного производств;

4. простота наладки, устранения отказов основного обору­дования и системы управления;

5. совместимость с оборудованием традиционного и гибко­го производства;

6. большая степень завершенности обработки деталей с одной установки;

В настоящее время создаются и эксплуатируются ГПС пол­ного технологического цикла, на которых детали или изделия обрабатываются (изготавливаются) со 100%-й готовностью, и ГПС неполного цикла, когда для завершения изготовления детали требуются дополнительные операции, выполняемые вне данной системы. В соответствии с этим, создаются более сложные ГПС в виде гибких производственных комплексов (ГПК), гибких автоматизированных линий (ГАЛ), гибких авто­матизированных участков (ГАУ), гибких автоматизированных цехов (ГАЦ) и гибких автоматизированных заводов (ГАЗ).

Система обеспечения функционирования ГПС в общем случае включает:

1. ав­томатизированную транспортно-складскую систему - систе­му взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств с установкой в транспортной таре для временного накопления, распределения и доставки предме­тов производства и технологической оснастки к ГПМ, РТК или другому технологическому оборудованию в ГПС;

2. автома­тизированную систему инструментального обеспечения (АСИО), осуществляющую подготовку, хранение и автомати­ческую замену инструмента;

3. автоматизированную систе­му слежения за износом и поломками инструмента (АССИ);

4. автоматизированную систему обеспечения надежности, осуществляющую слежение за состоянием оборудования (АСОН);

5. автоматизированную систему управления каче­ством продукции (АСУКП);

6. автоматизированную систему удаления отходов производства (АСУОП).

Информационно-вычислительная и управляющая части ГПС обеспечивают управление и координацию деятельнос­ти производственно-технологических функциональных эле­ментов системы, реализующиеся иерархией ЭВМ. В общем случае, информационно-вычислительная и управляющая части ГПС могут включать в свою структуру следующие элементы:

1. систему автоматизирован­ного проектирования (САПР);

2. автоматизированную систему тех­нологической подготовки производства (АСТПП);

3. автоматизи­рованную систему управления технологическими процессами (АСУТП);

4. автоматизированную систему научных исследований (АСНИ);

5. локальные системы управления (ЛСУ);

Вопрос № 9. Организация производства в цехах заготовительной стадии производственного процесса

Значение и отличительные особенности производственного процесса

в заготовительных цехах

Заготовительные цеха промышленных (в частности - машиностроительных) предприятий осуществляют первичную стадию производственного процесса – превращение исходного сырья и конструкционных материалов в заготовки деталей, подлежащие последующей обработке и сборке. Не смотря на то, что по мере углубления специализации машиностроительных предприятий, многие из них отказываются от содержания собственной заготовительной базы и переходят на использование услуг независимых сторонних производителей заготовок, тем не менее, на сегодняшний день заготовительные цеха остаются неотъемлемыми элементами производственной структуры большинства крупных и средних предприятий машиностроения. Основными из таких цехов являются кузнечные, в которых реализуются технологические процессы обработки материалов давлением, и литейные, в которых изготовление заготовок осуществляется разнообразными методами литья. Работа заготовительных цехов является важным фактором, определяющим экономическую эффективность и качество работы всей производственной цепочки в целом. На сегодняшний день удельный вес затрат на изготовление заготовок в общей себестоимости машиностроительной продукции для литейного производства колеблется в пределах 15-30%, а для ковочного и штамповочного производства – в пределах 30-75%. В связи с этим, оптимизация производственного процесса в заготовительных цехах является одним из основных условий обеспечения эффективной работы всего машиностроительного производства в целом.

Осуществляемые в заготовительных цехах производственные процессы имеют ряд специфических особенностей, существенно влияющих на применяемые в таких цехах методы управления производством. Основными из таких особенностей являются следующие:

1. Относительно малая связь конструкции оборудования с формами изготавливаемых заготовок. Используемое в заготовительных цехах технологическое оборудование отличается высокой универсальностью как по номенклатуре изготавливаемых заготовок, так и по их габаритам. На одних и тех же технологических агрегатах в таких цехах можно без значительной переналадки изготавливать разнообразные заготовки, схожие между собой только требуемому классу точности изготовления и припускам на последующую обработку. В связи с этим, в заготовительных цехах преобладает технологическая форма специализации и серийные методы запуска материалов в производство.

2. Стабильная повторяемость технологических процессов и отдельных операций. Выполняемые в заготовительных цехах технологические операции отличаются своей небольшой номенклатурой и однонаправленной связью друг с другом. Так, в литейных цехах технологический процесс реализуется по следующей стандартной схеме: приготовление стержневых и формовочных смесей  формовка  плавка  заливка  обрубка и очистка отливок. В ковочных и штамповочных цехах технологические процессы протекают по еще более короткой схеме: нагрев  деформация (ковка или штамповка)  очистка заготовки. Указанная логическая последовательность технологических операций не меняется при изменении номенклатуры изготавливаемых заготовок, благодаря чему в заготовительных цехах создаются благоприятные условия для обеспечения прямоточности производственного процесса и внедрения поточных методов производства.

3. Повышенные требования к непрерывности технологического процесса. Большинство технологий заготовительного производства не допускает значительных временных перерывов между отдельными операциями (например, между плавкой и заливкой металла в литейном производстве или между нагревом и деформацией в кузнечном), в связи с чем существенно повышаются требования ко внутрицеховой транспортной системе, прямоточности производства и слаженности работы всех основных и вспомогательных подразделений цеха.

4. Повышенные требования к обеспечению качества. Заготовительное производство характеризуется значительными механическими и физико-химическими воздействиями на предмет труда в процессе его обработки, в связи с чем в таком производстве существенно повышается риск возникновения тех или иных отклонений в параметрах получаемых заготовок от установленных требований, т.е. риск возникновения брака. В то же время, качество изготовления заготовок напрямую влияет на издержки в обрабатывающих и сборочных звеньях производства и потому должно быть максимально высоким. В связи с этим, в заготовительном производстве особое значение приобретает строгое соблюдение технологической дисциплины и систематическая реализация различных организационно-технических мероприятий, направленных на предотвращение брака и основывающихся на статистических методах управления качеством.

5. Высокий уровень вредных экологических воздействий. Заготовительное производство изначально отличается высоким уровнем температурных, шумовых воздействий на окружающую среду и значительными объемами вредных выбросов в атмосферу. В связи с этим, заготовительные производства обычно выносятся в отдельные здания, по отношению к обрабатывающим и сборочным цехам размещаются с подветренной стороны, и отличаются повышенным вниманием к обеспечению безопасности труда работников.

Производственная структура заготовительных цехов и особенности

организации труда в этих цехах

Производственная структура заготовительных цехов включает в себя основные и вспомогательные отделения, прицеховые склады, служебные и бытовые помещения.

К основным отделениям кузнечных цехов относятся: заготовительное (осуществляет предварительную резку и раскрой применяемых конструкционных материалов), ковочное, штамповочное, термическое и очистное. В крупных цехах ковка и штамповка могут осуществляться в нескольких отделениях в зависимости от мощности и габаритных параметров применяемых технологических агрегатов (например, в отделениях легких, средних и тяжелых прессов). В литейных цехах к числу основных отделений относятся: смесеприготовительное (осуществляет предварительное создание формовочных смесей), формовочное (осуществляет изготовление литейных форм), стержневое (изготавливает литейные стержни для последующего получения отверстий в отливках), плавильно-заливочное, обрубное (осуществляет очистку полученных отливок) и термическое. В цехах точного литья по выплавляемым моделям дополнительно к перечисленным также могут создаваться модельное, обжиговое и выбивное отделения.

К числу вспомогательных отделений кузнечных цехов в общем случае относятся: контрольное, инструментально-штамповое (осуществляет хранение, комплектование и выдачу на рабочие места используемых инструментов и оснастки), насосно-трансформаторное (осуществляет подготовку рабочих энергоносителей (сжатого воздуха, воды и силовой электроэнергии) для последующего питания ими основных технологических агрегатов цеха) и ремонтно-механическое (выполняет ремонты и техническое обслуживание оборудования цеха, применяемых инструментов и оснастки). В литейных цехах вспомогательные отделения могут быть представлены ремонтно-слесарным, ковшовым и каркасным отделениями.

Прицеховые склады заготовительных производств создаются для обеспечения бесперебойности производственного процесса, осуществляют хранение и регламентируют движение в цехе основных и вспомогательных материалов, инструмента и оснастки, готовых заготовок, запасных частей для ремонта оборудования цеха и т.д.

Основной особенностью организации труда работников заготовительных цехов является преобладание бригадных методов работы, что объясняется необходимостью обслуживания крупных технологических агрегатов (ковочных и штамповочных машин, литейных конвейеров, формовочных машин и т.д.), требующих одновременного согласованного труда нескольких работников, обеспечивающего минимизацию перерывов между технологическими операциями. При этом, важными особенностями самой бригадной формы организации труда в заготовительных цехах становятся отделение основных операций от вспомогательных и внутрибригадная специализация работников. Отделение вспомогательных технологических операций (например, подготовки литьевых форм, загрузки шихты в литейных цехах или установки штампов и наладки машин в кузнечных цехах) от основных операций (например, заливки металла в формы в литейных цехах или штамповки в кузнечных) является важным инструментом, обеспечивающим сокращение длительности технологического цикла, уменьшение времени простоя технологических агрегатов и минимизацию перерывом между основными операциями. Осуществление такого отделения, выражающееся в закреплении различных работ за отдельными участниками рабочих бригад, в свою очередь приводит к углублению трудовой специализации работников, благодаря которой в свою очередь обеспечивается повышение уровня производительности труда как самих этих работников, так и бригады в целом.

Проектирование заготовительных цехов и основные направления

совершенствования их работы

Проектирование заготовительных цехов предполагает выбор подходящей номенклатуры технологических агрегатов, расчет их необходимого количества, расчет величины потребных производственных площадей и разработку пространственных планировок цеха.

Выбор номенклатуры оборудования осуществляется в каждом случае индивидуально исходя из таких факторов, как: конструктивные особенности планируемых к изготовлению заготовок, их габаритные размеры, плановые объемы производства, требуемый класс точности изготовления заготовок.

Расчет необходимого количества технологического оборудования осуществляется исходя из планируемого годового объема выпуска заготовок в натуральных единицах или единицах массы и исходя из удельной часовой производительности агрегатов соответствующего вида:

;

(9.1)

где G_пл – плановый годовой объем выпуска заготовок в натуральных единицах или единицах массы;

q^уд_ч – удельная часовая производительность одного технологического агрегата в натуральных единицах или единицах массы;

F^уд_эф – удельная величина годового эффективного фонда времени работы одного технологического агрегата, ч.

Расчет потребных площадей заготовительных цехов может осуществляться детализированным и укрупненным методом. При использовании детализированного метода величина необходимых площадей устанавливается параллельно с разработкой пространственных планировок цеха исходя из габаритных размеров и количества выбранного технологического оборудования, площадей, необходимых для организации проходов и проездов между отделениями цеха, а также площадей, необходимых для организации прицеховых складов и служебных помещений. При укрупненном методе расчета производственные площади цеха устанавливаются ориентировочно на основании зависимостей следующего вида:

;

(9.2)

q_м – съем продукции (заготовок) с одного квадратного метра площади при фиксированном времени работы, в натуральных единицах или единицах массы;

К_пв – коэффициент пересчета времени работы оборудования в плановом периоде.

;

(9.3)

где F^уд_эф – удельная величина годового эффективного фонда времени работы одного технологического агрегата, ч;

F_фикс – величина фиксированного времени работы технологического агрегата, принятая в расчет при установлении съема продукции с одного квадратного метра площади цеха (смена, сутки и т.д.), ч.

Пространственные планировки заготовительных цехов разрабатываются с учетом необходимости обеспечения максимальной прямоточности технологического процесса и минимальной длительности и трудоемкости операций по внутрицеховой транспортировке грузов. Наиболее распространенными вариантами пространственной компоновки основных отделений таких цехов являются продольное расположение отделений относительно пролетов цеха, обеспечивающее возможность осуществления основных грузопотоков с помощью основных кран-балок, и поперечное расположение отделений относительно пролетов, обеспечивающее прямоточность производственного процесса и минимизирующее протяженность транспортных путей. Вспомогательные отделения располагаются либо в торцах пролетов цеха, либо в крайних боковых его пролетах. Склады сырья и материалов располагаются в начале основных технологических цепочек, а контрольно-проверочные пункты и склады готовых заготовок – в их конце после очистных, обрубочных и др. отделений, осуществляющих окончательную подготовку заготовок.

Основными направлениями совершенствования работы заготовительных цехов на современном этапе развития промышленного производства являются следующие:

1. Максимальное приближение свойств и габаритных параметров заготовок к аналогичным характеристикам готовых деталей на основе применения прогрессивных высокоточных технологий заготовительного производства, каковыми являются:

   1. в литейном производстве – литье в кокиль, литье в оболочковые формы, точное литье под давлением, центробежное литье и др.;

   2. в кузнечном производстве – штамповка в закрытых штампах, безоблойная штамповка, штамповка взрывом, гидроударная штамповка и др.

2. Минимизация себестоимости заготовительных операций за счет:

   1. концентрации и специализации заготовительного производства, выражающейся в укрупнении его масштабов и выделении заготовительных цехов в отдельные административно самостоятельные структурные единицы предприятий. Концентрация и специализация заготовительных производств обеспечивает возможности для их оснащения собственной лабораторной базой, автоматическими системами контроля качества, специализированными поточными линиями, что в конечном итоге приводит к существенному сокращению затратоемкости заготовительных процессов;

   2. повышения производительности заготовительного производства на основе его комплексной механизации, автоматизации и внедрения поточных методов;

   3. применения групповых заготовительных технологий и групповой технологической оснастки, позволяющих существенно сократить длительность производственного цикла изготовления заготовок, минимизировать затраты на переналадку оборудования и издержки, связанные с хранением значительных запасов разнообразных средств технологического оснащения.

3. Повышение экологической безопасности заготовительного производства на основе:

   1. внедрения прогрессивных заготовительных технологий, обеспечивающих минимизацию отходов производства и обеспечивающих возможность вторичного использования отработанных вспомогательных материалов;

   2. аутсортинга заготовительных процессов и перехода машиностроительных предприятий на использование услуг высокоспециализированных и концентрированных производителей заготовок;

   3. оснащения заготовительных производств эффективными системами очистки возникающих выбросов.

Вопрос № 10. Основные особенности построения производственного процесса

в обрабатывающих цехах предприятия

Значение и отличительные особенности производственного процесса

в обрабатывающих цехах

Обрабатывающие цеха являются основным элементом производственной структуры современных промышленных (в частности – машиностроительных) предприятий и выполняют операции по превращению предварительно изготовленных или закупленных у сторонних поставщиков заготовок в готовые детали, предназначенные для последующей сборки узлов и готовых изделий. На сегодняшний день процесс механической обработки является наиболее трудо- и затратоемким элементом общих производственных процессов изготовления продукции машиностроительных отраслей. В зависимости от отраслевой принадлежности предприятий, удель­ный вес механообрабатывающих операций в общей трудоемкости изготовления изделий колеблется в пределах 40-60%, а доля затрат на механическую обработку деталей в общей производственной себестоимости продукции составляет в сред­нем 60-70%. Основной причиной столь высоких затрат на выполнение обрабатывающих операций является относительно невысокая точность большинства применяемых на предприятиях технологий заготовительного производства, вследствие которой габаритные параметры заготовок и готовых деталей существенно отличаются друг от друга, а припуски на механическую обработку являются весьма значительными.

В зависимости от масштабов производства и конструктивных особенностей изготавливаемой продукции, на машиностроительных предприятиях может быть несколько механообрабатывающих цехов, которые могут выполнять либо полный набор обрабатывающих операций по ограниченной номенклатуре видов продукции (предметная форма специализации), либо узкий перечень операций по всей номенклатуре выпускаемых предприятием изделий (технологическая форма специализации). На некоторых предприятиях образуются объединенные механосборочные цеха, кото­рые наряду с механической обработкой деталей также осуществляют сборку узлов и готовых изделий. Данный способ построения производственной структуры в основном применяется на предприятиях с серийным типом производства.

Основными отличительными особенностями работы механообрабатывающих цехов, определяющими применяемые в этих цехах формы организации производственного процесса, являются:

1. Многономенклатурность про­изводимых деталей. В обрабатывающих цехах, особенно при технологической форме их специализации, одновременно осуществляется изготовление большого числа различных деталей и мелких сборочных единиц. В связи с этим, существенно возрастает сложность процессов планиро­вания работы таких цехов, которое, помимо прочего, должно обеспечивать установление оптимальной очередности изготовления партий деталей различных видов, рациональных режимов обеспечения рабочих мест инструментом и технологической оснасткой, оптимальных графиков внутрицеховой транспортировки партий деталей и т.д.

2. Большое количество технологических операций, выполняемых над каждой деталью. В механообрабатывающих цехах превращение исходных заготовок в готовые детали осуществляется за счет выполнения широкого набора различных технологических операций (токарных, фрезерных, сверлильных, протяжных, строгальных, шлифовальных и др.), которые могут выполняться в различной последовательности, что дает возможность использования в таких цехах различных методов сочетания таких операций во времени (последовательного, параллельного и последовательно-параллельного) и позволяет достаточно легко осуществлять пространственную перепланировку производственных участков.

3. Высокий уровень разделения труда. В связи с многономенклатурностью производства и разнообразием выполняемых технологических операций в обрабатывающих цехах создаются условиях для повышения уровня разделения труда и специализации отдельных рабочих мест, т.е. закрепления за каждым из них относительно узкого фрагмента общего технологического процесса. Расчлененность трудового процесса и специализация рабочих мест приводят к тому, что в обрабатывающих цехах одновременно применяется широкая номенклатура видов оборудования и технологической оснастки, различающихся как по назначению, так и по своему конструктивному испол­нению.

Производственная структура обрабатывающих цехов

Производственная структура механообрабатывающих цехов в общем случае включает в себя основные производственные отделения (участки), внутрицеховые вспомогательные подразделения, а также служебные и хозяйственно-бытовые помещения.

Основные производственные участки обрабатывающих цехов могут быть специализированы по технологическому, предметному или смешанному принципам.

Технологическая форма специализации характеризуется созданием участков, на которых оборудование (рабо­чие места) специализированы по признаку их технологичес­кой однородности и размеров. При данной форме специализации в механообрабатывающих цехах создаются участки, представляющие собой группы однотипных (токарных, фре­зерных, сверлильных и др.) и схожих по своим габаритам станков (крупных, средних и малых). На технологических участках (при групповом расположе­нии оборудования) партии деталей могут обрабатываться од­новременно на нескольких единицах оборудования (станках-дублерах). В этом случае может быть организованно много­станочное обслуживание, при котором значительно сокраща­ется длительность производственного цикла обработки партии деталей, снижается себестоимость их обработки. Недостатком технологической специализации является то, что при ней невозможна организация прямоточного передвижения дета лей в процессе обработки. Существенной особенностью технологически специализированных уча­стков является то, что они не всегда выступают самостоятельными административно-обособленными единицами. В некоторых случаях старшему мастеру может подчиняться несколько родственных участков в зависимости от их размеров (числа единиц оборудования и количества рабочих), что позволяет повысить скоординированность работы цеха и оптимизировать штат его управленческого персонала.

При предметной форме специализации в обрабатывающих цехах создаются произ­водственные участки, специализирующиеся на изготовлении отдельных разновидностей деталей. Они могут быть предметно-замкнутыми и предмет­но-групповыми. На предметно-замкнутых участках (ПЗУ) производится полная (или почти полная, без отдельных операций) обработка заготовок, в результате которой получаются готовые детали, предназначенные для укомплектования конкретного изделия или его узла. Основными достоинствами предметной формы специализации участков являются сокращение длительности производственного цикла, минимизация объемов незавершенного производства и четкое разделение ответственности за качество изготавливаемых деталей. Вместе с тем, использование предметной формы специализации участков оправдано только в условиях крупносерийного и массового производства, отличающихся относительно узкой номенклатурой изготавливаемых деталей и узлов.

На практике различают следующие разновидности пред­метно-замкнутых участков:

1. участки с одинаковыми или однородными технологичес­кими процессами или маршрутами движения (например, об­работка корпусов одного типа, но разных размеров);

2. участки разнообразных деталей, сходных по конфигура­ции и операциям обработки (например, детали плоские, дета­ли типа тел вращения и др.);

3. участки деталей, сходных по габаритам и операциям об­работки (например, детали крупные, мелкие и т.д.);

4. участки деталей из материалов и заготовок определенно­го вида (поковок, штамповок, сплавов, пластмасс, керамики и т.д.).

Работа пред­метно-замкнутых участков организуется на основе следующих календарно-плановых нормативов:

1. размер партии деталей конкретного наименования;

2. перио­дичность (ритмичность) чередования партий деталей этого наименования;

3. число партий по каждому наименованию деталей, обрабатываемых на участке за плановый период;

4. количество единиц оборудования по каждой опе­рации производственного процесса и коэффициент его заг­рузки;

5. продол­жительность производственного цикла обработки партии деталей каждого наименования.

На основе расчета данных нормативов составляются стандарт-планы работы ПЗУ (детализированные календарные графики загрузки отдельных рабочих мест участка) и устанавливаются нормативные объемы производственных заделов и незавершенного производства.

Поскольку полностью замкнуть процесс изготовления де­тали на одном участке в некоторых случаях невозможно, допускается частичная кооперация ПЗУ с другими участками цеха (обычно – имеющими технологическую специализацию).

При предметно-групповой форме специализации производственные участки также занимаются изготовлением ограниченной номенклатуры схожих деталей, однако, в отличие от обычных предметно-специализированных участков, используют в своей работе группо­вые технологии обработки. Сущность данного подхода заключается в разработке единого техно­логического процесса и общей технологической оснастки для груп­пы сходных между собой деталей или операций, для которых требуются однотипное оборудование. Такой подход способствует применению технологии, в определенной мере соответствующей уровню технологии крупносерийного и массового производств. Групповое производство мо­жет быть создано в виде подетально-групповых цехов и групповых (многопредметных) поточных линий, где де­тали обрабатываются без переналадки станков. В дополне­ние к преимуществам предмет­но-замкнутых участков, подетально-групповые участки обла­дают следующими достоинствами:

1. отсутствие времени на переналадку станков, что приводит к снижению себестои­мости обработки деталей, повышению производительности и увеличению коэффициента использования оборудования;

2. упрощение внутрицехового оперативно-производствен­ного планирования и управления за счет сокращения внешних связей каждого участка;

3. повышение степени саморегули­рования участком вследствие увеличения внутренних свя­зей на участке.

При использовании смешанной формы специализации наиболее сложные и трудоемкие детали обрабатываются на спе­циально выделенных предметных участках или линиях, а все прочие детали - на технологически специализированных уча­стках с групповой расстановкой оборудования.

В число вспомогательных подразделений обрабатывающих цехов могут входить:

• заготовительные отделения (осуществляют операции по предварительному раскрою материалов, центровке и обдирке заго­товок);

• ремонтно-механические участки (выполняют текущие и средние ремонты оборудования цеха, проводят его периодические осмотры, проверку, чистку и смену масел);

• инструментально-раздаточные кладовые (обеспечивают рабочих цеха необходимым инструментом, контролируют движение инструмента в цехе и организуют передачу изношенного инструмента общезаводским инструментальным службам для восстановления и ремонта);

• участки централизованной заточки инструментов (производят централизованную заточку режущего инструмента);

• мастерские по ремонту приспособлений (осуществляют ремонт, восстановление и модернизацию используемой на рабочих местах цеха технологической оснастки);

• пункты технического контроля (выполняют промежуточный пооперационный и окончательный контроль качества изготавливаемых в цехе деталей);

• внутрицеховые склады и кладовые (осуществляют хранение поступающих в цех заготовок, полуфабрикатов с незаконченной обработкой и полностью готовых деталей. предназначенных для передачи в сборочные цеха).

Проектирование обрабатывающих цехов и основные направления

совершенствования их работы