книги / Практикум по организации и планированию машиностроительного производства. Производственный менеджмент
.pdfПроектным работам предшествует разработка технического задания на проектирование или модернизацию изделия. Порядок выполнения работ по КПП рекомендуется стандартами ЕСКД. ГОСТ определяет следующие стадии конструкторской подготовки производства: техни ческое предложение, эскизный проект, технический проект и разработ ка рабочей документации.
На каждой стадии КПП проводится технико-экономический ана лиз (ТЭА) принимаемых проектных решений, результаты которого по мере получения новой информации уточняются. Критерии принятия проектного решения могут отличаться по сложности в зависимости от задач, решаемых конструктором.
Например, могут использоваться следующие критерии эффектив ности проектного решения:
—минимум затрат по созданию изделия при заданных технических характеристиках изделия и сроках его проектирования;
—себестоимость изготовления изделия S или ее часть по статьям затрат, меняющимся в зависимости от варианта решения;
—суммарная прибыль производителя
П = (Ц —S) Nnp,
где Ц — цена изделия; Nnp — предполагаемый объем продаж; S — издер жки производства;
— удельные капитальные затраты производителя
Cya = K / N roi,
где К — капитальные вложения производителя; 1ЧГОД— планируемый годовой выпуск изделия;
— суммарные затраты в сфере эксплуатации
Сг = Ц + S3 Т, —» min,
где S, — годовые текущие затраты в сфере эксплуатации; Т, — период эксплуатации изделия;
— удельные приведенные затраты в эксплуатации
СУa= CI /(w Т5) - » min,
где w — годовая производительность изделия;
—срок окупаемости — период, за который инвестиции и другие зат раты, связанные с осуществлением проекта, покрываются суммар ными результатами:
ТГ ' К / П , ,
где Т°* — упрощенный показатель срока окупаемости (без учета факто
ра времени); К — размер инвестиций; Пср — средний размер ежегодной прибыли.
Выбор критерия зависит от цели ТЭА, объема исходной информа ции, от достаточности того или иного критерия для принятия правиль ного решения.
Сократить время конструкторской подготовки производства и по высить качество проектируемых изделий также позволяет применение конструкторских решений, базирующихся на принципах унификации и стандартизации.
Основные показатели унификации и стандартизации оцениваются обычно коэффициентами, приведенными в табл. 1.3.1.
Таблица 1.3.1. Система основных показателей унификации и стандартизации
Показатель |
Расчетная формула |
Принятые обозначения |
Коэффициент унификации изделия
Коэффициент стандарти зации изделия
Обобщенный показатель унификации и стандартизации изделия
Коэффициент унификации конструкционных эле ментов (для каждого вида резьбы, паза, фаски идр.)
Коэффициент унифика ции марок и сортамента применяемых материалов (для каждого вида мате риала —стали, чугуна, пластмассы и тл.)
к,„ = "V/m
кст = rrWm
•W = k*. + kCT
>V,=np/n>
k>„J. = m,/nW
Шуи — количество типоразмеров деталей, унифицированных с деталями других изделий; ш— общее количество типораз меров деталей
шп — количество типоразмеров стандартных деталей в изделии
пр — число значений размеров конструкционных элементов во всех оригинальных деталях; п5 — суммарное число при меняемых конструкционных
элементов данного вида во всех оригинальных деталях
шм—число применяемых марок исортамента каждого материала; гп ^ — число наименовании оригинальных, унифицирован ных и стандартных деталей, кро ме покупных
Чем выше значение к ^ , тем конструкция изделия более техноло гична и тем ниже себестоимость изделия. Снижение себестоимости про исходит за счет увеличения объема выпуска элементов конструкции од ного наименования, поскольку уменьшаются условно-постоянные
затраты Sy п, приходящиеся на единицу продукции. В некоторых случа ях снижаются и переменные затраты Snep за счет использования более прогрессивной технологии:
S = Snep + Sy.n./N roil)
где Nrofl— годовой объем выпуска, шт.
Высокий уровень унификации обеспечивает конструкторскую пре емственность нового изделия, которая положительно влияет на произ водственный процесс изготовления, так как применение деталей и сбо рочных единиц, проверенных и освоенных в производстве, повышает качество и надежность изделия в целом, сокращает сроки подготовки производства нового изделия.
В конструкторских службах значительный экономический эффект можетдать комплекс организационных мероприятий, связанных со стан дартизацией. Так, создание альбома стандартов предприятия на детали приводит к сокращению затрат инженерного труда на разработку доку ментации:
где S4ep - средняя себестоимость разработки одного документа; N4ep — число неразрабатываемой документации.
Важную роль в обеспечении конкурентоспособности конструкций играет их производственная и эксплуатационная технологичность.
Производственная технологичность достигается, если при удовлетво рении требованиям назначения конструкция обеспечивает минималь ные производственные издержки изготовления (минимальную трудо емкость и материалоемкость) и короткий производственный цикл изготовления с учетом типа производства изделия.
Эксплуатационная технологичность изделия проявляется в сокраще нии затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт в зависимости от его ремонтопригодности, т. е. возможности предупреж дать, обнаруживать и устранять отказы и неисправности.
Правила отработки конструкции изделия на технологичность со держатся в рекомендациях МР186-85 (ВНИИНМАШ) «ЕСТПП. Пра вила выбора показателей технологичности конструкции изделия. Пра вила обеспечения технологичности конструкции сборочных единиц. Правила обеспечения технологичности конструкции деталей».
В ГОСТе 14.201-83 «ЕСТПП. Обеспечение технологичности кон струкций изделий. Общие требования» содержится количественная оценка технологичности, которая предусматривает:
—базовые показатели технолоЬшности, устанавливаемые в техни ческом задании на проектирование изделия;
—показатели технологичности, достигнутые при разработке конст рукции;
—уровень технологичности.
В стандарте приведен типовой перечень показателей технологично сти, из числа которых необходимо выбрать минимальное, но достаточ ное для оценки технологичности изделия количество показателей.
Для определения базовых показателей технологичности необходи мо учитывать: статистические данные о численных значениях показате лей технологичности изделий-аналогов, степень сложности проектиру емой конструкции и снижение трудоемкости за счет внедрения прогрессивных технологических процессов к моменту запуска в произ водство нового изделия.
Показатели технологичности могут быть:
абсолютными; к ним относятся масса изделия и его элементов, нор мы расхода материалов, точность изготовления, общее количество эле ментов, трудоемкость и др.;
относительными; это удельные показатели и коэффициенты. Обобщающий показатель производственной технологичности —
себестоимость. Поскольку для последующих моделей однотипных из делий вместе с увеличением показателей назначения (мощности, ско рости, производительности) обычно имеет тенденцию увеличиваться себестоимость, важно, чтобы себестоимость и цена нового изделия в рас чете на единицу такого показателя уменьшились, иначе трудно будет обеспечить его конкурентоспособность.
Кроме количественной оценки необходима и качественная оценка технологичности конструкции. Качественная оценка определяет соот ветствие изделия требованиям, обусловливающим технологичность конструкции применительно к конкретному виду производства (литье, обработка давлением, резание и т.п.) и условиям технического обслужи вания и ремонта изделий.
Врекомендациях МР186—85 приведен поэлементный метод отра ботки конструкции на технологичность. Он предусматривает выявле ние главных элементов, влияющих на качество выполнения рабочих фун кций изделия в условиях эксплуатации, и отработку на технологичность всех элементов конструкции.
Составной частью системы обеспечения технологичности конструк ции является организация технологического контроля конструкторской документации, который должен проводиться в процессе ее разработки.
Всоответствии со спецификой предприятия и характером выпуска емой продукции многие предприятия разрабатывают свой стандарт (СТП), содержащий рекомендации для повышения технологичности конструкций изделий.
Показатели
Суммарная материалоем кость изделия
Суммарная трудоемкость изделия
Себестоимость изделия
Удельная материалоем кость изделия
Коэффициент использова ния материалов
Удельная трудоемкость изделия
Удельная себестоимость изделия
| Расчетная формула | |
Принятые обозначения |
А. Производственные
А.1. Абсолютные
Gо = Gчр + GЦ + Gи
t |
=t |
з |
+ t |
+ t. + t |
111 |
|
м |
сб п |
s
G4p — расход материала на заготовки из черных металлов; Gu —то же из цветных металлов; GH— то же из неметаллических материалов
— трудоемкость заготови тельных работ; tM— то же ме ханической обработки; trf — то же сборочных работ; tn — то же прочих работ
А.2. Относительные
i |
= ^ |
Р—определяющий эксплуатаци |
онный параметр изделия (произ- |
||
gy |
p |
водительность, мощность и т.д.); |
k |
. 0 *. |
G4 — чистая масса изделия |
“G0
II -а |Г
Трудоемкость профилак тического обслуживания
Трудоемкость эксплуата ционных ремонтов
Затраты на обслуживание
Затраты на эксплуатаци онные ремонты
Удельная трудоемкость профилактического об служивания изделия
Удельная трудоемкость ремонтов
Удельные затраты на про филактическое обслужи вание изделия
Удельные затраты на экс плуатационные ремонты
Б. Эксплуатационные
Б.1. Абсолютные
Могут использоваться и другие *о6 абсолютные показатели, напри-
‘p
мер G^ и Gp — материалоем кость обслуживания и ремонтов
SP
Б.2. Относительные
Р —определяющий эксплуатаци онный параметр изделия (произ водительность, мощность и Т.Д.)
t |
= ^ |
yp |
P |
C _ So6 Ьу.об-“{Г
s - A Syp-p
Пример 1. В результате унификации четыре различных агрегата для четырех моделей машин должен заменить один унифицированный аг регат. Необходимо выбрать базовый агрегат, если известно, что потехническим условиям применим любой из четырех. Будетли экономичес ки целесообразна унификация?
Исходные данные для расчета приведены в табл. 1.3.3.
Таблица 1.3.3
А грегат |
Годовой объем вы пуска |
П ропорциональны е |
У словно-постоянные |
|
N , ш т. |
затр аты на один агрегат |
затраты (на объем |
|
|
S ^ , руб./ш т. |
вы пуска) Syjt, руб. |
А |
100 |
3 5 0 0 |
2 0 0 0 0 0 |
В |
1000 |
3 0 0 0 |
2 6 0 0 0 0 |
С |
5 0 0 |
2 5 0 0 |
3 0 0 0 0 0 |
D |
2 5 0 |
2 0 0 0 |
4 2 0 0 0 0 |
Решение.
1.Годовой объем выпуска унифицированного агрегата:
=100 + 1000 + 500 + 250 = 1850 шт.
2.Себестоимость унифицированного агрегата:
на базе A: SyA= 200000 / 1850 + 3500 = 3608 руб.; на базе В: SyB= 260000 / 1850 + 3000 = 3141 руб.; на базе С: = 300000 / 1850 + 2500 = 2662 руб.; на базе D: SyD= 420000 / 1850 + 2000 = 2227 руб.
За базовый агрегат целесообразно принять агрегат D.
3. Себестоимость агрегатов до унификации:
SA= 200000 / 100 + 3500 = 5500 руб.;
SB= 260000 / 1000 + 3000 = 3260 руб.;
Sc = 300000 / 500 + 2500 = 3100 руб.;
SD= 420000 / 250 + 2000 = 3680 руб.
4. Средняя себестоимость агрегата до унификации:
Sq, = (5500 • 100 + 3260 • 1000 + 3100 • 500 + 3680 • 250) / 1850 = 3395 руб.
Унификация экономически целесообразна, так как SyD< S^.
Пример 2. До создания стандарта на штуцера ежегодно разрабатыва лось 70 типоразмеров штуцеров. Трудоемкость разработки чертежей со
ставляла 140 н-ч. После разработки стандарта число типоразмеров сокра тилосьдо десяти, трудоемкость конструкторских работ снизилась на 30%.
Затраты на разработку стандарта составили Зст = 125 тыс. руб. Сред няя заработная плата за 1 ч работы конструктора составляет 35 руб. На кладные расходы конструкторского бюро составляют 80% от заработной платы.
О п р е д е л и т ь экономический эффект от разработки стандарта.
Решение.
1. Экономия от сокращения разрабатываемых чертежей составила:
в нормо-часах.......................................... |
ДТ = (70 - |
10) |
140 = 8400 н-ч |
на заработной плате конструкторов...... |
Д3№= 8400 |
35 = 294000 руб. |
|
на накладных расходах........................... |
ДЗК0С= 294000 |
0,8 = 235200 руб. |
|
в с е г о ...................................................... |
ДЗ = 294000 + 235000 = 529200 руб. |
||
2. Экономия от снижения трудоемкости разрабатываемых чертежей составила:
в нормо-часах......................................... |
ДТ' = 10 140 |
0,3 = 420 н-ч |
на заработной платеконструкторов...... |
А3*п = 420 |
35 = 14700 руб. |
на накладных расходах.......................... |
А З^ = 14700 0,8 = 11760 руб. |
|
в с е г о ..................................................... |
ДЗ' = 14700 + 11760 = 26460 руб. |
|
3. Годовая экономия на проектирование составила:
Эг = АЗ + АЗ' —Зст = 529200 + 26460 - 125000 = 430660 руб.
Пример 3. Разработанный на предприятии альбом стандартов по зволил повысить обобщенный коэффициент унификации и стандарти зации на 0,2.
Себестоимость выпускаемой продукции составляет S = 860000 руб. Аннулировано 560 документов, затраты на подготовку каждого из них составляли бы в среднем 120 руб.
О п р е д е л и т ь полученную экономию.
Решение.
1. Экономия от повышения коэффициента унификации и стандар тизации
3, = S A k ^ = 860000 0,2= 172000 руб.
2. Экономия от сокращения затрат на разработку документации
Э2 = N4ep • S4ep = 560 • 120 = 67200 руб.
3.Экономия от создания альбома стандартов:
Э= Э, + Э2 = 172000 + 67200 = 239200 руб.
Пример 4. Корпус цилиндра массой шд = 2 кг изготавливается из чугуна марки СЧ20. Метод получения исходной заготовки — литье в земляную форму по пятому квалитету, масса заготовки т 3 = 2,62 кг. Тру доемкость механической обработки детали = 45 мин (при базовой трудоемкости аналога Т6 = 58 мин). Технологическая себестоимость де тали Бд = 145 руб.(при базовой технологической себестоимости аналога S6= 170 руб.).
О п р е д е л и т ь показатели технологичности конструкции детали, используя данные конструкторского анализа, приведенные в табл 1.3.4.
Наименование поверхности
Отверстие корпуса Торец фланца Фаска Резьбовое отверстие Верх основания
Отверстия основания Низ основания Итого
Таблица 1.3.4
Количество |
Количество |
||
поверхностей |
унифици |
||
|
|
|
рованных |
|
|
|
элементов |
|
1 |
|
1 |
|
2 |
|
- |
|
2 |
|
2 |
|
8 |
|
8 |
|
2 |
|
- |
|
4 |
|
4 |
Р |
1 |
|
- |
к> |
Р II и» |
||
|
II |
о |
|
Квалитет |
- Параметр |
точности |
шероховатос |
|
ти, мкм |
7 |
0,32 |
14 |
1,25 |
12 |
20 |
9 |
20 |
14 |
5 |
12 |
40 |
14 |
2,5 |
Решение.
1. Уровень технологичности конструкции по трудоемкости изготов ления
Т4 5
k= — = — = 0,775.
пТ6 58
По данному показателю деталь технологична, так как трудоемкость
еепо сравнению с базовым аналогом снизилась на 22,5%.
2.Уровень технологичности конструкции по технологической себе
стоимости
к“ *=0,853. 170
Деталь технологична, так как себестоимость ее по сравнению с базо вым аналогом снизилась на 14,7%.
3. Коэффициент унификации конструктивных элементов
По этому показателю деталь также технологична. 4. Коэффициент использования материала
кнм В |
2 |
0,76. |
|
|
2,62 |
Для исходной заготовки этого типа такой показатель свидетельству ет об удовлетворительном использовании материала.
5.Коэффициент точности обработки
где |
— средний квалитет точности: |
|
|
|
_ (rij +2 |
п2 + З п3 +... + 19 |
п]9) |
|
Аср “ |
1? |
1 |
I " ,
где гц — число поверхностей детали точностью соответственно по 1... 19-му квалитету.
= (7 1+ 9-8 + 12-6 + 14-5)/20 = 11,05;
к = 1 — |
= 0,91. |
11,05 |
|
Так как ^> 0 ,8 , то деталь по этому показателю является технологич ной.
6. Коэффициент шероховатости поверхности
|
кш= 1 - — . |
|
где Бср — средняя шероховатость поверхности: |
||
г _ (0,01 |
п, +0,02 п2 + ... + 40 |
п13 + 8 0 п14) |
Ьср - |
м |
’ |
|
Ёп |
|
|
i |
|
i=l
где П| — количество поверхностей, имеющих шероховатость, соответ ствующую данному числовому значению параметра R,.
к=1-----— 0,05.
ш18,77
Поскольку кщ < 0,32, то деталь по этому показателю технологична.
1.3.2.Организация технологической подготовки производства
Основными задачами, решаемыми при ТПП, являются: обеспечение технологичности конструкции; разработка технологических процессов (на детали, сборочные единицы и изделие в целом);
проектирование и изготовление средств технологического осна щения (СТО); метрологическое обеспечение;
сокращение трудоемкости, длительности цикла подготовки про изводства; обеспечение качества на всех стадиях ТПП;
организация и управление ходом работ по подготовке произ водства к выпуску нового изделия.
ТПП достаточно трудоемкий и дорогостоящий этап работ, пред шествующий изготовлению нового изделия. Особенно велики затраты на внедрение новых технологических процессов и изготовление СТО.
Всвоей работе подразделения предприятия руководствуются стан дартами и рекомендациями Единой системы технологической подго товки производства (ЕСТПП).
При разработке технологических процессов на детали, получаемые механообработкой, необходимо учитывать, что методы получения заго товок тесно связаны с последующей их обработкой. Трудоемкость изго товления деталей зависит от точности выполнения заготовок и прибли жения их конфигурации к конфигурации готовых деталей.
Выбор метода получения заготовок зависит от:
1)технологической характеристики материала детали;
2)конструктивной формы и размера заготовки;
3)требуемой точности и шероховатости выполнения заготовки;
4)количества требуемых заготовок.
Вмашиностроении применяются три вида технологических про цессов:
—единичные технологические процессы на каждую деталь;
—на группу обрабатываемых деталей;
—типовые техпроцессы.