книги / Организация и планирование машиностроительного производства
..pdfТП в полном объеме Может затянуться на длительный срок. Поэтому ра боты по автоматизации проектирования технологических процессов сле дует проводить в несколько этапов, отличающихся друг от друга уровнем автоматизации.
На п е р в о м э т а п е проводится частичная автоматизация работ. Используя средства вычислительной техники, разрабатываются мар шрутные и операционные карты, проводятся расчеты норм штучного вре мени, расхода материала и т.п.
В т о р о й э т а п предусматривает внедрение автоматизированных систем, решающих комплексные задачи технологической подготовки производства. Разрабатываются типовые и групповые технологические процессы, выбираются средства технологического оснащения, проекти руются производственные участки, линии и т.п.
На т р е т ь е м э т а п е проводится работа по внедрению автома тических систем, являющихся частью интегрированных производствен ных систем, которые осуществляют комплексную подготовку производ ства изделий, изготовление которых проводится с использованием гиб ких производственных систем (ГПС).
Ч е т в е р т ы й э т а п работ предполагает использование самона страивающихся и самоорганизующихся систем, которые могут отслежи вать изменение условий производства и при необходимости корректиро вать методы решения производственных задач. Человек в этих условиях выполняет роль контролера.
Сразу перейти к решению задач третьего или четвертого этапа прак тически невозможно, так как необходимо создать достаточную информа ционно-технологическую базу. Работа предприятия на том или ином эта пе зависит от многих факторов, в частности от типа производства.
В условиях единичного и мелкосерийного производства номенклату ра выпускаемых изделий чрезвычайно велика, поэтому предприятие по стоянно находится в стадии технологической подготовки производства. Из-за большого объема работ по технологическому проектированию на изделия разрабатываются только маршрутные технологические процес сы. Решение вопросов, связанных с выполнением технологических опе раций (схема базирования заготовки, число переходов, режимы резания, выбор средств технологического оснащения и др.), предоставляется ра бочим, имеющим достаточно высокую квалификацию.
Кроме разработки маршрутных технологических процессов решают ся и другие задачи по подготовке производства:
—разрабатываются материальные нормативы;
—производятся расчет и заявка необходимого количества режущего
иизмерительного инструмента;
— рассчитываются трудозатраты на изготовление деталей, сбороч ных единиц и изделия в целом.
На предприятиях единичного и мелкосерийного производства целе сообразно внедрение САПР ТП на уровне маршрутной технологии.
Серийное производство характеризуется большей стабильностью из делий, выпускаемых крупными партиями. Уровень проработки техноло гии здесь выше, чем в единичном и мелкосерийном. Для деталей разраба тываются в основном типовые игрупповые технологические процессы.
На предприятии создается и постоянно пополняется банк данных, ко торый содержит следующие основополагающие документы:
—конструкторские и технологические характеристики изделий;
—классификаторы деталей, оборудования, СТО, режущего и изме рительного инструмента;
—эксплуатационно-технические характеристики оборудования (в том числе с ЧПУ) и технологической оснастки;
—организационно-технологическую документацию (маршруты из готовления, операционные карты, техпроцессы изготовления деталей-и сборочных единиц, конструкторские и технологические спецификации, проекты линий и участков и т.п.);
—нормативно-справочную документацию (режимы резания, нормы времени, действующие стандарты и т.п.).
Использование вычислительной техники и информационно-поиско вой системы позволяет разрабатывать технологическую документацию достаточной полноты и практически не требующей последующей дора ботки.
В крупносерийном и массовом производстве объем выпускаемых из делий достигает десятков и даже сотен тысяч. Период работы предпри ятия до очередной переналадки на выпуск нового изделия может дости гать нескольких лет. В данных типах производства экономически оправ даны большие капитальные вложения на стадии технологической подго товки производства. Например, применение дорогих методов получения высокоточных заготовок позволяет уменьшить припуски при механиче ской обработке и повысить коэффициент использования металла.
На предприятиях широко используются специальное оборудование (если ни одна из существующих моделей не устраивает, то делается заказ на проектирование специального станка), СТО и инструмент, в том числе и специальный. Решаются дополнительные задачи подготовки производ ства и выдвигаются новые требования к САПР, для этого создаются под системы САПР, такие как:
•автоматизация расчетов операционных размерных цепей;
•автоматизированного проектирования операций;
•автоматизация расчетов режимов резания и нормирования труда;
•автоматизация проектирования производственных участков, цехов
идр.
Для серийного и массового производства характерно выполнение операций на станках с ЧПУ. Технолог-программист разрабатывает управляющую программу, которая является элементом технологическо го процесса. Оператор, работающий на станке с ЧПУ, не имеет возможно сти вмешиваться в процесс обработки детали, а следовательно, практиче ски не влияет на точность получаемых размеров.
Кроме традиционных расчетов, технолог-программист проводит до полнительные:
—расчет траектории инструмента;
—кодирование управляющей программы на программоноситель;
—отладка и внедрение программы на рабочем месте.
При разработке программы широко используются математические методы. В настоящее время существует много систем автоматизирован ного программирования (САП), которые успешно используются на пред приятиях серийного и массового производства.
Сроки технологической подготовки производства (ТПП) существен но сокращаются за счет автоматизации инженерного труда. Но прежде чем приступать к автоматизации работ, необходимо правильно выбрать объект автоматизации. По степени сложности объектом может быть:
•система ТПП в целом как совокупность взаимодействующих функ циональных подсистем;
•функциональная подсистема как совокупность задач ТПП;
•задачи ТПП, решение которых необходимо для обеспечения функ ционирования системы ТПП.
При выборе объекта автоматизации необходимо учитывать следую щие факторы:
— снижение трудоемкости работ при разработке технологических
процессов;
—повышение уровня организации и качества ТПП;
—возможность рациональной организации основного производства;
—сокращение сроков ТПП и стоимости обработки информации. Объект автоматизации выбирается на стадии разработки техническо
го задания и уточняется при работе над техническим проектом. Предва рительный выбор объекта проводится в соответствии с определенной це левой функцией. Целевая функция определяет условия выбора объекта, подлежащего автоматизации в зависимости от требовании производства. Это может быть временная, технологическая (решение комплекса взаи мосвязанных задач на едином организационно-техническом уровне) или стоимостная (рациональное распределение и использование затрат при рассмотрении объектов, подлежащих автоматизации) целевая функция.
Экономическое обоснование пра вильности выбора объекта является достаточным условием при выборе объекта автоматизации по одной из целевых функций. При этом необ ходимо выполнение следующих ус ловий.
1. Для временной целевой функции:
— при автоматизации решения определенной задачи
Tm < S T j(
И
где Таит— время обработки инфор мации в автоматизированном режи ме; Tj — время неавтоматизирован ной обработки информации на i-м этапе (с учетом возможного совме щения этапов обработки информа ции), определяемое режимом рабо ты предприятия, частотой поступ ления данных и длительностью цикла обработки данных; m — ко
Рис. 1.9. Схема алгоритма САПР тех- личество этапов обработки инфор
нологическнх процессов мации (регистрация, обработка, вы дача результатов решения);
__при автоматизации решения комплекса задач
к>
п
г д е £ т . |
время обработки информации комплекса взаимосвязанных |
|
%=\
задач в автоматизированном режиме; Тк — длительность решения ком плекса взаимосвязанных задач в неавтоматизированном режиме; п — ко личество взаимосвязанных задач.
2. Для технологической целевой функции
2 Х РЛ>за,
m
где 2 X , — суммарные затраты, необходимые на переподготовку ин-
ы
формации по ш операциям; За — затраты, связанные с решением задач в автоматизированном режиме.
3. Для стоимостной целевой функции Cj + Е • Kj => min,
где Cj — стоимость решения задачи или комплекса взаимосвязанных за дач по j-м вариантам; Е — принятая на предприятии внутренняя норма рентабельности; Kj — единовременные затраты по сравниваемым вари антам.
При сравнении нескольких вариантов наиболее экономичный выби рают по минимуму приведенных затрат (Cj + Е • Kj).
Правильно выбрав объект автоматизации, можно получить сущест венную экономию материальных и трудовых ресурсов.
На рис. 1.9 приведена схема алгоритма САПР технологических про цессов. Входная оперативная информация формируется на основе систе мы кодирования технико-экономической информации. Все дальнейшие работы (выбор и формирование групповых или типовых операций (пере ходов), расчет припусков, определение допусков и т.д.) осуществляются по СТП, классификаторам и нормативно-справочной документации предприятия. Конечный результат данного процесса — разработка мар шрутной карты технологического процесса.
ГЛАВА 1.7. ОРГАНИЗАЦИЯ ОСВОЕНИЯ
ПРОИЗВОДСТВА НОВОЙ ТЕХНИКИ
1.7.1. Характеристика процесса освоения производства
Освоение производства — это начальный период промыш ленного производства новой продукции, в течение которого обеспечива ется достижение запланированных проектных технико-экономических показателей (прежде всего проектного выпуска новых изделий в едини цу времени и соответствующих этому выпуску проектной трудоемкости и себестоимости единицы продукции). Выделение этого периода целесо образно только для условий массового и серийного типов производства, для которых характерна стабильность номенклатуры продукции, выпус
каемой предприятием в течение определенного времени; в единичном производстве период освоения практически отсутствует, так как обновле ние номенклатуры связано с выпуском каждого нового единичного изде лия либо небольшой партии.
В период освоения продолжается конструкторско-технологическая доработка нового изделия и приспособление самого производства к вы пуску новой продукции. Поэтому одной из характерных черт этого пе риода является динамичность технико-экономических показателей про изводства. Например, на автомобильных заводах за период освоения тру довые затраты на изготовление единицы продукции в отдельных случаях снижались в 2,5—4 раза, затраты на основные и вспомогательные мате риалы— на 15—20%, на оснастку и инструменты — на 5%, потери от брака — до 10%.
В этот период поступает значительное количество конструктор ско-технологических изменений, которые не только требуют внесения корректировок в техническую документацию, но и изменения уже осво енных технологических операций, технологического оснащения, а ино гда и процессов в целом.
Объем таких изменений может быть весьма значительным. Иногда трудоемкость доработки технической документации соизмерима с трудо емкостью ее разработки. Так, в автомобильной промышленности затраты на доработку технической документации в 70—80-х годах нередко со ставляли 25—30% от суммарных затрат на проектирование. Часто изме нения в конструкцию изделий вносятся под предлогом улучшения их тех нических параметров, хотя в действительности имеет место устранение ошибок, допущенных на этапах технической подготовки производства.
Внесение изменений ведет к растягиванию периода освоения, росту затрат. Так, изменение конструкции одной лишь детали осваиваемой в производстве машины в условиях массового производства может потре бовать пересмотра технологического процесса получения заготовки и ме ханической обработки, проектирования и изготовления специальных приспособлений, режущего, измерительного и иного инструмента, пере смотра норм расхода материала и норм времени, уточнения оператив но-производственных планов. Заслуживает внимания опыт авиационной промышленности некоторых зарубежных фирм, практикующих внесение изменений только до начала серийного или массового выпуска. Внесение изменений в ходе производства рассматривается при этом как чрезвычай ное происшествие.
В период освоения многим рабочим, особенно занятым в основных цехах предприятий массового типа производства, приходится вновь ос ваивать технологические операции, обслуживаемое оборудование, тех нологическое оснащение, т.е. приобретать профессиональные навыки в
изменившихся производственно-технических условиях. Для выработки рациональных трудовых приемов требуется определенное время.
Кроме того, основные характеристики процесса освоения — продол жительность этого периода, динамизм затрат — в значительной степени зависят и от степени подготовленности предприятия к обеспечению раз вернутого серийного или массового производства. При высокой степени готовности специального оборудования и оснастки к началу развернуто го выпуска продукции удается значительно сократить период освоения, обеспечить сравнительно небольшое превышение трудоемкости первых промышленных изделий в сравнении с проектной трудоемкостью.
В то же время при значительном несоответствии уровня технологиче ского оснащения к началу освоения тому уровню, который предусмотрен для обеспечения проектного выпуска изделий — период освоения затя гивается, имеет место значительно превышение трудоемкости и себе стоимости изделий первых лет выпуска в сравнении с проектными пока зателями. Высокий уровень готовности основных средств к началу про изводства требует значительных капитальных вложений, которые в от дельных случаях могут оказаться чрезмерно большими. Существует и риск отказа от какой-то части технологического оснащения при интен сивном потоке конструкторских изменений в период освоения.
Поэтому для определенных видов продукции в зависимости от типов производства обычно устанавливаются оптимальные объемы оснащения к началу периода освоения. Например, в массовом производстве изделий с относительно небольшим производственным циклом (легковые автомо били, бытовые холодильники, телевизоры и т.д.) при благоприятном про гнозе относительно сбыта продукции прогрессивной тенденцией являет ся обеспечение к началу производства максимально высокого (равного или близкого к 100%) уровня его оснащенности. В этом случае удается период освоения сократить до нескольких месяцев.
Особенности периода освоения определяются не только типом произ водства, но и спецификой отрасли. В табл. 1.16 приведены отличитель ные особенности процессов освоения производства изделий электронной промышленности и традиционного машиностроения.
Таблица 1.16. Отличительные особенности процессов освоения изделий
электронной промышленности и традиционного машиностроения
Элементы |
сравнения |
Машиностроение |
Электронная промышленность |
Наиболее |
трудоемкие и |
|
|
сложные процессы в период |
|
|
|
освоения: |
|
Процессы сборки и регу |
Технологические процес |
основное производство |
|||
|
|
лировки изделия |
сы |
Элементы |
сравнения |
|
Машиностроение |
Электронная промышленность |
||||
вспомогательное про |
Изготовление оснастки |
Изготовление |
специаль |
|||||
изводство |
|
|
ной контрольно-измеритель |
|||||
|
|
|
|
ной |
аппаратуры, |
специаль |
||
|
|
|
|
ной технологической оснаст |
||||
|
|
|
|
ки |
|
|
|
|
Требования |
производст |
Средние |
Сверхвысокие |
|
|
|||
венной санитарии |
|
|
|
|
|
|
|
|
Количество оснастки |
|
Большое — для процессов |
Небольшое — для процес |
|||||
|
|
|
изготовления и контроля из |
сов |
изготовления, относи |
|||
|
|
|
делия, относительно неболь |
тельно |
большое — для |
ис |
||
|
|
|
шое— для испытаний |
пытаний и контроля микро |
||||
|
|
|
|
схем |
|
|
|
|
Внесение |
изменений |
в |
Происходит в период ос |
Происходит в основном в |
||||
конструкторско-технологи |
воения |
опытном производстве |
и в |
|||||
ческую документацию |
|
|
начале |
периода |
освоения |
|||
|
|
|
|
производства |
|
|
||
|
1.7.2. Организация перехода на выпуск |
|||||||
|
новой |
продукции |
|
|
|
|
|
Эффективность процесса обновления выпускаемой продук ции на машиностроительных предприятиях во многом определяется пра вильностью, рациональностью выбранного метода перехода на произ водство новых изделий. Характер обновления выпускаемой продукции зависит от ряда факторов:
•имеющиеся в распоряжении предприятия ресурсы, которые могут быть использованы для организации освоения новой продукции (капи тальные вложения и их материализация в виде производственных поме щений, оборудования, технологического оснащения, а также людские ре сурсы);
•различия в степени прогрессивности осваиваемого и снимаемого с производства изделий;
•степень подготовленности предприятия к освоению новой продук ции (комплектность и качество технической документации, степень го товности технологического оборудования и оснащения, уровень квали фикационной подготовки персонала, наличие дополнительных производ ственных площадей и т. д.);
•конструкторско-технологические особенности продукции;
•тип производства;
•спрос на продукцию, производимую предприятием;
• уровень унификации осваиваемой и снимаемой с производства про дукции.
Используемые в машиностроении методы перехода на выпуск новой продукции различаются прежде всего степенью совмещения времени вы пуска заменяемых и осваиваемых моделей (либо наличием перерыва ме жду окончанием выпуска заменяемой й началом выпуска осваиваемой модели), а также соотношением темпов снижения выпуска снимаемой с производства и темпов нарастания выпуска осваиваемой продукции. Од нако при всем многообразии вариантов протекания процессов обновле ния продукции машиностроения, определяемого различным проявлени ем перечисленных выше определяющих факторов, можно выделить ха рактерные методы перехода на новую продукцию: последовательный, па раллельный, параллельно-последовательный.
Последовательный метод перехода характеризуется тем, что произ водство новой продукции начинается после полного прекращения выпус ка продукции, снимаемой с производства. В зависимости от времени пе рерыва между окончанием выпуска «старой» продукции и началом вы пуска «новой» можно выделить варианты этого метода: прерывно-после довательный и непрерывно-последовательный. П р е р ы в н о п о с л е д о в а т е л ь н ы й в а р и а н т предполагает, что после пре кращения выпуска «старого» изделия 1 выполняются работы по перепла нировке и монтажу технологического оборудования и транспортных средств, и лишь по их завершении — начинается освоение производства «нового» изделия 2 (рис. 1.10). Продолжительность этих работ и опреде ляет минимальную величину времени остановки производства (At на рис. 1.10), в течение которого отсутствует выпуск как изделий 1, так и изделий 2.
В организационно-технологическом отношении это — наиболее про стой вариант перехода. Однако он самый неэффективный — велики по тери в суммарном выпуске продукции, которые обычно не удается ком пенсировать. Даже кратковременная остановка производства может рез ко ухудшить экономические показатели предприятия, поскольку и при интенсивном наращивании темпов выпуска изделий 2 себестоимость их будет все-таки высока за счет высоких удельных условно-постоянных расходов. Ведь за время At, хотя и отсутствует выпуск продукции, воз никнут затраты, которые будут отнесены на себестоимость осваиваемых изделий. В настоящее время этот вариант не применяется.
Н е п р е р ы в н о - п о с л е д о в а т е л ь н ы й в а р и а н т ха рактеризуется тем, что выпуск осваиваемого изделия начинается сразу же после прекращения выпуска изделия, снимаемого с производства, т.е. At = 0 (рис. 1.10). Хотя и при этом варианте обычно бывают потери в сум марном выпуске изделий, но они могут быть сведены к минимуму за счет
Рис. 1.10. Последовательный метод |
Рис. 1.11. |
Параллельный |
метод перехо |
перехода на выпуск нового изделия: |
да на |
выпуск нового |
изделия: |
а — прерывно-последовательный; б — непре а — без уменьшения суммарного выпуска изде рывно-последовательный лий; б — с временным уменьшением суммар ного выпуска изделий (линия 3 характеризует суммарный выпуск изделий в период освоения); в — параллельно-поэтапный метод перехода на
выпуск нового изделия
высоких темпов роста выпуска осваиваемого изделия. Эти потери значи тельно меньше, чем при прерывно-последовательном варианте освоения, следовательно, меньше и величина условно-постоянных расходов, при ходящихся на единицу изделия. Однако организация освоения по этому варианту в организационно-технологическом отношении значительно сложнее. Требуется высокая степень законченности работ по технологи ческой подготовке производства нового изделия к началу его освоения. Желательно опробовать до 80% технологических процессов, иметь до 95% смонтированного на новых местах оборудования.
Осуществление этого варианта в массовом производстве требует, как правило, наличия резервных (либо дополнительных) производственных площадей для выполнения подготовительных работ по обеспечению вы пуска новой продукции. Лишь при высоком уровне унификации «нового»