38

Федеральное агентство по образованию

Московский Государственный Технический Университет

«МАМИ»

Кафедра «Экономика и организация производства»

Казиник Е.М.

Курс лекций

по дисциплине «Организация и планирование производства»

для студентов технических специальностей

Москва 2006

Основное содержание дисциплины «Организация машиностроительного производства».

Рыночный спрос является определяющим фактором создания и организации производства. Если в условиях плановой экономики каждое предприятие имело задание по выпуску той или иной продукции, то теперь перед производителями товаров стоят задачи по поиску своего места в соответствующей отрасли. При этом приходится учитывать, что в рыночной экономике решающую роль играют конкуренция и спрос потребителей на производимую продукцию. В свою очередь конкуренция диктует необходимость постоянного контроля за потребительскими свойствами товара, его ценой и, соответственно- себестоимостью.

Организация производства означает его рациональное устройство, сочетание его отдельных элементов и объединение этих элементов в единую систему. Организовать производство - значит создать научно обоснованную систему функционирования всех элементов производственного процесса, включая рабочую силу, орудия труда, предметы труда и разнообразную информацию, скоординировать усилия всех подразделений предприятия (фирмы) для получения наилучших результатов производства при наименьших затратах.

Организация производства во времени - это установление определенной очередности, порядка и нормированной продолжительности выполнения операций и работ, обеспечение синхронности и совмещения работ во времени.

Организация производства в пространстве - это распределение операций и работ между работниками и соответственно - рабочими местами, оснащенными необходимым оборудованием, инструментом и оснасткой, обеспечение соответствующей специализации рабочих мест, участков и цехов, организация материальных потоков и складирования предметов труда по территории цехов и предприятия.

Для бесперебойной работы производства его необходимо планировать, подготавливать обслуживать и контролировать. Поэтому организация основного производственного процесса немыслима без систематической плановой и экономической работы, организации подготовки производства, вспомогательных служб и производств, непрерывного оперативного управления и контроля.

Организация производства неразрывно связана с управлением (менеджментом), которое включает в себя целенаправленное воздействие на коллективы работников с целью обеспечения выполнения необходимых объемов работ с минимальными затратами в процессе производства продукции, пользующейся спросом на рынке товаров.

В нынешних условиях управление производством стало важнейшим фактором повышения качества товаров.

Меняются цели и критерии организации производства и управления производством. Организация производства подчинена требованиям рынка. Имеется в виду номенклатура продукции, ее ассортимент, качественные параметры, объемы выпуска каждой номенклатурной единицы, цены, партии и сроки поставок, работа по индивидуальным заказам.

Для эффективного функционирования производства в переходный период производитель должен выбрать наиболее подходящую организационно-правовую форму предприятия и систему управления производством. Успех в деятельности предприятия зависит в нынешних условиях от того, насколько реально оно видит ближнюю и дальнюю перспективы своего развития. При этом производитель должен представлять реальную ситуацию на рынке, свои возможности по выходу на рынок с новым товаром. Теперь только исходя из потребностей покупателей предприятие может подходить к планированию производственной деятельности.

В условиях рыночной экономики возрастает значение трех основных направлений организации промышленного производства:

• научной организации производства;

• научной организации труда;

• научной организации управления.

Научная организация производства имеет целью создание оптимальной технико-технологической системы на предприятии. Это надежно и эффективно функционирующие производственное оборудование и технология, упорядоченные технико-организационные взаимосвязи работников.

Задача научной организации труда (НОТ) - построение здоровых формальных отношений в коллективе работников. Она включает систему мер по созданию условий для высокопроизводительного, эффективного творческого труда. Однако возможности НОТ ограничены технико-технологическим, финансовым и экономическим состоянием предприятия.

Научная организация управления - это система технических, экономических и гуманитарных средств, обеспечивающих целенаправленность воздействия на материальную и человеческую подсистемы предприятия. Она способствует их взаимодействию в целях достижения наилучшего экономического эффекта при создании благоприятного морального климата на предприятии.

Таким образом организация производства и менеджмент - это научная дисциплина о закономерностях сочетания трудовых процессов во времени и в пространстве, согласованном функционировании всех элементов производства для достижения поставленных целей.

Предметом изучения дисциплины « Организация производства и менеджмент» являются организационно-экономические отношения, входящие в состав производственных отношений. Организационно-экономические отношения - это прежде всего те трудовые связи, которые формируются между работниками непосредственно в процессе производства. Характер этих связей определяется организационными методами взаимодействия производственных факторов, то есть рабочей силы, предметов труда и средств труда. Организация производства дает представление о рациональном строении производственной системы, принципах, методах и формах ее наиболее эффективного функционирования.

Наука об организации производства зародилась во второй половине Х!Х века, когда предпринимателям понадобилось выработать научные подходы для повышения производительности труда на предприятиях и получения максимально возможной прибыли, как об этом и писал один из основоположников науки об организации производства Ф.Тейлор.

Он впервые осуществил организацию элементов производства внутри предприятия: отделил подготовку к выполнению производственных операций от их исполнения, дифференцировал процесс труда, закрепив за каждым рабочим, как правило, одну повторяющуюся операцию, ввел хронометраж как средство устранения излишних приемов работы, разработал системы учета и контроля, предложил ввести аппарат функциональных руководителей - мастеров и инструкторов, каждый из которых ведал одной стороной трудовой деятельности рабочего. Им же была предложена сдельно-дифференциальная система оплаты труда, суть которой заключалась в двойном тарифе: оплата по низкой шкале при невыполнении нормы и по высокой шкале - при ее выполнении.

Значительный вклад в организацию производства внес Г. Форд, который ввел на своем автомобильном заводе ленточный конвейер, используя принцип дробления работы на операции и приемы. Благодаря этому новшеству цикл сборки автомобиля сократился с полутора дней до 93 минут. Наряду с этим на заводе Форда были введены такие новшества, как разработка вопросов массового поточного производства, в частности - организация предметных участков и линий с прямоточным характером производства, что обеспечило в дальнейшем возможность автоматизации процессов, высокий уровень стандартизации элементов производства, организация системы внутризаводского транспорта и др.

Рядом ученых была показана прямая связь между производительностью труда и отношениями между работниками, занятыми в производстве. В 60 -70-х годах уделялось большое внимание теории Х, которая основывалась на безыинициативности исполнителей и необходимости в связи с этим жестко регламентировать работы и строго контролировать их исполнение, и теории У, исходящей из творческой инициативности исполнителей, а отсюда - необходимости обеспечить достаточную свободу их действий в рамках выполняемых функций.

В отличие от первой и второй теории японская теория принимает за основу мысль о том, что желания людей не могут быть полностью оценены в деньгах и связаны с уровнем самостоятельности. Принятая японскими менеджерами модель «человеческого потенциала» не в такой степени обращает внимание на склонность человека к одобрению со стороны или занятию определенного положения, выдвигая на первый план то, что людям требуется возможность применять и развивать свои способности, получая от этого удовлетворение. Согласно этой теории работа сама по себе не является неприятной; определенные задания становятся таковыми, если они ограничивают работника в использовании его способностей при их достижении. Принятая многими японскими управляющими за основу теория «человеческого потенциала» защищает такие условия труда, в которых способности работника поощряются к развитию; работник оказывается полностью вовлеченным в отношения, соответствующие выполняемой им работе и в достижение широко трактуемых целей (выполнения задач подразделением, в котором функционирует работник).

Система создания и освоения новой техники

Организационные и экономические задачи системы

Новая техника- это результат научно-технических достижений, способствующих при их производстве и реализации развитию производительных сил и удовлетворению потребностей общества в продукции более высокого качества, чем известные ранее прототипы или аналоги.

Все известные определения понятия «новая техника» можно разделить на два основных направления.

Для одного из них за основу отнесения техники к категориям новой или старой принимается срок, прошедший с того или иного момента появления и реализации изделий. Это направление условно можно назвать количественным аспектом.

Для другого направления за основу принимается технический уровень новой техники, т.е. существенность его новизны. Это направление называется качественным аспектом.

Для технических новшеств высокого технического уровня и организационно-технологических структур их производства важное значение имеет их прогнозирование. Целью прогнозирования НИР и ОКР, конструкторской и технологической подготовки производства продукции новых видов и организационно-технологических структур является определение главных направлений будущих исследований и разработок с целью концентрации усилий на них.

Наряду с прогнозированием важнейшей предпосылкой для создания новой техники является наличие соответствующей информации. От успешного исследования таких компонентов, как определение цели (т.е. какая техника должна быть создана), прогнозирование, информация , а также экономико-математическое моделирование, зависит успех создания и освоения новой техники, придания ей новых качественных свойств.

Жизненный цикл новой техники

Разработать и внедрить в производство изделие новой модели - значит претворить знания, новую идею в готовый продукт. Превращение знания в продукт требует затрат времени и крупных денежных расходов, величина которых тем больше, чем выше уровень новизны продукции и чем чаще происходит смена моделей изделий. Это, в свою очередь, влечет за собой удорожание изделий в сфере их производства. Так, затраты на изготовление новой модели изделия в первый год выпуска превышают в 2 раза и более затраты пятого года выпуска. Это снижает уровень эффективности производства новой техники, а иногда приводит к большим убыткам.

Эти, на первый взгляд, противоречивые обстоятельства, связанные с быстрыми темпами технического прогресса, требуют такого периода смены моделей продукции, т.е. жизненного цикла продукции, при котором суммарные затраты на разработку и внедрение новых моделей, а также потери от нормального износа были бы минимальны, а уровень их экономической эффективности был бы максимальным.

Уточним понятие жизненного цикла: жизненный цикл новой продукции - это время, в течение которого знания превращаются в продукт, включая время на разработку новой продукции, ее освоение на предприятии, время стабильного выпуска вплоть до снятия с производства.

В жизненном цикле новой продукции можно выделить два характерных периода: первый - это время, в течение которого осуществляется разработка новой продукции, и второй - время, в течение которого новая продукция осваивается, производится и реализуется до полного прекращения выпуска.

В первый период жизненного цикла изделия включаются: научно-исследовательские работы, опытно-конструкторские работы, конструкторская и технологическая подготовка производства, организационная подготовка производства, отработка новой конструкции или новой технологии в опытном производстве.

Во второй период жизненного цикла жизненного цикла изделия входят: освоение изделия в промышленном производстве, стадия производства и реализации нового изделия, стадия эксплуатации новой продукции и стадия ее утилизации после окончания срока ее полезного использования.

Рассмотрим стадии и этапы жизненного цикла изделия более подробно.

Первый этап жизненного цикла нового изделия начинается со стадии НИР. В процессе выполнения этой стадии возникают и проходят всестороннюю проверку новые идеи, реализуемые иногда в идее открытий и изобретений. Теоретические предпосылки решения научной проблемы проверяются в ходе опытно-экспериментальных работ.

Вторая стадия - ОКР - переходная стадия от научных исследований к производству. На этой стадии идеи, возникающие в процессе НИР, практически претворяются в техническую документацию и опытные образцы.

На третьей стадии - конструкторской подготовки производства (КПП) - осуществляется проектирование новой техники, разработка чертежей и технической документации.

Четвертая стадия - технологическая подготовка производства (ТПП) характеризуется разработкой и проверкой новых технологических процессов, проектированием и изготовлением технологической оснастки для производства новых изделий.

Пятая стадия - организационная подготовка производства (ОПП). На этой стадии выбираются методы и моделирующие процессы перехода на новые виды продукции, проводятся расчеты потребности в материалах и комплектующих изделиях, определяются календарно-плановые нормативы (продолжительность производственного цикла изготовления нового изделия, размеры партий, период чередования партий изделий и др.).

На шестой стадии, отработке в опытном производстве (ООП) новой конструкции изделия или новой технологии, осваивается выпуск опытного образца, проводится отладка новых технологических процессов, проверка и оценка «жизнеспособности» новой продукции.

В первый период жизненного цикла изделия предприятие затрачивает крупные средства, т.е. «работает» на новую продукцию.

Во второй период жизненного цикла изделия включается седьмая стадия - освоение его в промышленном производстве (ОСП). На этой стадии создаются условия для промышленного производства нового изделия. В ряде случаев на этой стадии возникают конструкторские изменения и изменения в технологических процессах. Стадия освоения является связующим звеном с фазой промышленного производства и реализации продукции (П и Р), в процессе которой осуществляются изготовление деталей и сборочных единиц, сборка и испытание изделия в соответствии с технологической и конструкторской документацией, утвержденной руководством предприятия.

Завершающим этапом жизненного цикла является эксплуатация новой продукции (Э) - период, когда эта продукция используется в соответствии с ее назначением и приносит экономический эффект до момента утилизации (У).

Во второй период жизненного цикла изделия предприятие- изготовитель новой продукции получает доход от ее реализации, т.е. новая продукция «работает» на предприятие.

На первый взгляд, предприятию вроде бы выгодно продлить второй период жизненного цикла изделия на максимальный срок, поскольку в это время оно не несет дополнительных расходов на разработку и внедрение новой продукции. Однако, этот период имеет свой предел, определяемый экономическими и социальными факторами.

Дело в том, что новая продукция с момента ее появления обеспечивает социально-экономический эффект лишь до определенного времени, после которого она морально стареет и ее дальнейшее производство и использование приносят ущерб предприятию независимо от ее стоимости, т.к. резко снижается, а иногда и полностью прекращается спрос на нее, и , как следствие, уменьшается прибыль и возрастают убытки.

Другими словами, с момента появления новой продукции эффект от ее использования быстро повышается до определенной максимальной величины, которая затем начинает уменьшаться до нуля или даже до отрицательных значений.

На рисунке приведен типичный график изменения затрат и экономического эффекта в различные периоды жизненного цикла новой продукции.

Д Разработка Освоение Серийное производство

0

З

t₁ t₂ t₃

Организация научно-исследовательской и опытно- конструкторской работы

Роль науки в обеспечении НТП и в совершенствовании производства

НИР и ОКР, как правило, объединяют общим понятием «наука». Это очень широкое понятие, которое охватывает все процессы, связанные с зарождением новой идеи до воплощения ее в виде новых теоретических положений, создания новых механизмов, машин, изделий, технологий.

Роль науки в развитии общественного производства и создании новой конкурентоспособной техники и технологии исключительно велика. В условиях научно-технической революции ни техника, ни производство, ни потребление не могут развиваться и совершенствоваться без выполнения комплекса современных научных исследований и разработок. В свою очередь для развития науки необходимы современные средства измерения, промышленные установки и др. оборудование, а также производственная база.

Система «наука - техника - производство» является организационно-технической, поэтому для нее характерен динамизм, т.е. непрерывная изменчивость пространственно-временных связей элементов системы и состояния системы в целом.

На входе системы «наука» имеются такие составляющие, как постановка научной проблемы и современные средства исследований.

Выходом системы «наука» являются сформированные в виде определенных научных идей и положений объективные законы, действующие в сфере общественного производства; законченные разработки принципиально новых объектов техники и отдельных технологических решений; формы и методы организации и управления процессами производства и потребления (эксплуатации); информация об объектах и средствах эксплуатации.

Развитие науки характеризуется следующими особенностями:

1. Превращение науки в непосредственную производительную силу. Наука оказывает прямое воздействие на развитие техники и производства, т.е. становится высокоэффективной отраслью.

2. Расширение сферы применения науки, для которой характерно проникновение ее результатов во все сферы материального производства и потребления промышленной продукции, включая сферы организации и управления.

3. Ускоренное развитие науки, характеризующееся экспоненциальным законом роста объема научно-технической информации и непрерывным увеличением численности работников, занятых в этой сфере деятельности.

4. Опережающее, по отношению к технике и производству, развитие науки. Опережая развитие техники и производства, современная наука создает необходимые предпосылки для создания новой техники, технологии и организации производства.

5. Комплексное развитие науки. С одной стороны, НТП немыслим без углубления знаний в определенных научных областях. С другой стороны, ускорение НТП может быть достигнуто только при условии комплексного развития науки. Комплексные исследования, основанные на объединении усилий ученых, инженерно-технических работников, занятых в различных областях науки, техники и производства, способствуют повышению эффективности исследований и позволяют наметить сферы использования результатов.

6. Системность науки. Для современных масштабных научных исследований характерен системный подход к постановке научной проблемы и проведению исследования. Только при соблюдении системности можно заранее, т.е. на стадии научно-технических разработок, определить, например, оптимальную номенклатуру машин, приборов и оборудования с соответствующими заданными параметрами.

7. Математизация науки и автоматизация процессов научных исследований. Развитие науки немыслимо без использования математики и ЭВТ.

Техника, как совокупность современных машин, приборов, оборудования, средств механизации и автоматизации процессов физического и умственного труда составляет сердцевину комплексной системы «наука - техника - производство - потребление». Она выступает как средство научного исследования, средство производства и средство потребления.

Являясь творением человека, техника играет посредническую роль между ним и природой, которую он осваивает и использует для удовлетворения своих потребностей.

Производство основано на использовании достижений науки в области организации производства и управления им, новейших видов средств производства и информации о качестве производимых объектов, поступающей из сферы потребления.

Производство - основная сфера применения достижений науки и техники, поэтому необходимо их интенсивное развитие.

Развитие производства характеризуется следующими характерными особенностями: его динамичностью, т.е. непрерывным процессом обновления состава объектов производства, влекущим за собой обновление материально-технической базы и методов ведения производства; усложнением цикла подготовки производства, т.е. продолжительностью и структурой жизненного цикла объекта производства, что зависит от усложнения конструкций изделий; комплексной механизацией и автоматизацией производственных процессов.

Организация научно-исследовательских работ

Как уже было сказано ранее, развитие науки тесно взаимосвязано с техникой и производством. Результаты НИР и ОКР широко используются в производстве, а современные научные исследования все больше нуждаются в точной, сложной и дорогостоящей технике, поставляемой производством.

НИР подразделяются на: фундаментальные, поисковые и прикладные, а также разработки.

Фундаментальные исследования делятся на теоретические и экспериментальные. Фундаментальные исследования предполагают открытие новых принципов, законов и закономерностей неизвестных ранее явлений, накопление и расширение объемов знаний в той или иной сфере деятельности человека. Результаты фундаментальных исследований могут быть использованы при создании новой техники, новых технологий, организации производства и потребления. Они служат основой для проведения поисковых и прикладных исследований, прямо касающихся вопросов создания новых видов материалов, средств и способов производства.

Поисковые научные исследования базируются на фундаментальных, и используя новые принципы, позволяют создать новые направления развития техники, обеспечивающей повышение производительности труда и качества выпускаемой продукции. Они направлены на изучение более конкретных проблем, например, возможностей создания новых видов конструкционных материалов, техники, технологии, повышения производительности труда, качества выпускаемой продукции и т.п.

Прикладные исследования позволяют на основе фундаментальных и поисковых работ решить конкретные научные проблемы, обеспечивающие создание новых изделий и технологических процессов: разработка новых и совершенствование конструкций машин, повышение качества машин, разработка новых и совершенствование действующих технологий, разработка конструкционных материалов и методов их получения, разработка средств механизации и автоматизации производства, разработка и совершенствование методов организации производства и др. Результаты прикладных исследований в форме отчетов, технической документации, макетов, опытных образцов, являются основой дальнейших разработок с целью внедрения в практику научных идей. Прикладные исследования, относящиеся к материальному производству, в результате которых осуществляется техническое и рабочее проектирование, изготавливаются и испытываются опытные образцы, называются опытно-конструкторскими работами (ОКР). В процессе этих работ решаются технические задачи на основе возможностей, изысканных в результате прикладных исследований.

Часть НИР связана с разработкой новых технологических процессов и оборудования. Это технологические исследования, в ходе которых устанавливаются закономерности связей между параметрами технологического процесса, оборудования и оснастки.

Работы фундаментального и поискового характера ведутся, как правило, в научных учреждениях РАН, а также в научно-исследовательских лабораториях при кафедрах высших учебных заведений. Работы поискового и особенно прикладного характера выполняются в отраслевых НИИ, КБ и подразделениях предприятий, роль которых существенно расширена в последние годы.

Прикладные НИР стали комплексными, их выполняют научно-исследовательские, конструкторские и производственные подразделения, а также специализированные проектные подразделения. В проведении научных исследований особое место занимают КБ и научные лаборатории предприятий. Они осуществляют конструкторскую подготовку серийного производства и иногда самостоятельно разрабатывают проекты.

Цикл НИР состоит из стадий, а также этапов по стадиям. Под стадией понимается логически обоснованный раздел НИР, имеющий самостоятельное значение.

На первой стадии - разработке технического задания - подбираются и изучаются научно-техническая литература, патентная информация и др. материалы по соответствующей теме, обсуждаются полученные данные, на их основе составляется аналитический обзор и выдвигаются гипотезы. По результатам анализа выбираются направления работы и пути реализации требований, которым должно удовлетворять изделие. Составляется отчетная научно-техническая документация по стадии, определяются необходимые исполнители, подготавливается и выдается техническое задание (ТЗ).

На второй стадии - проведение теоретических и экспериментальных исследований - осуществляется теоретическая разработка темы, в процессе которой проверяются научные и технические идеи; разрабатываются методики исследований; обосновывается выбор схем; выбираются методы расчетов и исследований; выявляется необходимость проведения экспериментальных работ, разрабатываются методики их проведения. Все это входит в первый этап данной стадии.

На втором этапе, если определена необходимость проведения экспериментальных работ, осуществляется проектирование и изготовление макетов и экспериментального образца.

На третьем этапе проводятся стендовые и полевые экспериментальные испытания образца по разработанным программам и методикам, анализируются результаты испытаний, определяется степень соответствия полученных данных на экспериментальном образце расчетным и теоретическим выводам. Если есть отклонения, то экспериментальный образец дорабатывается, проводятся дополнительные испытания, при необходимости вносятся изменения в разработанные схемы, расчеты, техническую документацию.

На третьей стадии - оформление результатов НИР - составляется отчетная документация, включающая материалы по новизне и целесообразности использования результатов НИР, по их экономической эффективности. Если получены положительные результаты, то разрабатывается научно-техническая документация и проект технического задания на ОКР. Составленный и оформленный комплект научно-технической документации предъявляется к приемке заказчику. Если частные технические решения имеют новизну, то они оформляются через патентную службу независимо от окончания составления всей технической документации.

На этапе приемки темы проводится обсуждение и утверждение результатов НИР и подписание акта заказчика о приемке работы.

При получении положительных результатов и подписан акт приемки, то разработчик передает заказчику принятый комиссией экспериментальный образец нового изделия; протоколы приемочных испытаний и акты приемки опытного образца изделия; расчеты экономической эффективности использования результатов разработки; необходимую конструкторскую и технологическую документацию по изготовлению экспериментального образца. Разработчик принимает участие в проектировании и освоении нового изделия наряду с заказчиком несет ответственность за достижение гарантированных им показателей изделия.

Организация опытно-конструкторских работ (ОКР)

ОКР проводятся в порядке реализации результатов НИР или непосредственно по техническому заданию на ОКР без предшествующей НИР. Они осуществляются в несколько этапов.

Первый этап - технико-экономическое обоснование (ТЭО) целесообразности создания нового изделия и передачи его в серийное производство. При этом обосновываются возможности решения задач, варианты конструкторских и технологических решений. Составляется перечень работ, подлежащих исполнению, уточняется общий объем работ, затраты и сроки исполнения, определяются соисполнители. Приводятся данные, характеризующие эксплуатационную надежность изделия, степень унификации и стандартизации, соответствие его технического уровня отечественным и зарубежным достижениям науки и техники. Определяется ориентировочная стоимость опытного и серийного образцов, сумма затрат на организацию производства и эксплуатацию этой техники, ориентировочный срок начала поставки заказчику. Определяется состав технической подготовки и назначаются ответственные исполнители по каждому виду работ.

На втором этапе уточняются данные ТЭО, выбирается оптимальный вариант построения изделия и его частей с учетом стоимости, эффективности и масштабов производства. Разрабатываются структурные, функциональные, принципиальные и др. схемы, определяются общие конструкторские и технологические решения, рассматриваются вопросы энергопитания, защищенности от внешних воздействий. Ремонтопригодности и т.д. Макетируются наиболее сложные и ответственные функциональные части изделия, обосновываются и составляются заявки на разработку и освоение новых материалов и новых комплектующих изделий и др.

На третьем этапе осуществляется теоретическая и экспериментальная проверка схемных, конструкторских и технологических решений; уточняются принципиальные схемы; проверяются новые материалы, полуфабрикаты, комплектующие изделия; изготавливаются макеты, которые проходят механические и климатические испытания. На этом этапе оцениваются надежность изделия, его функциональных узлов и частей, электрические и температурные режимы, ремонтопригодность, удобство в эксплуатации. Оценивается соответствие применяемых элементов предъявляемым требованиям, степень унификации, эффективность применяемых средств технического контроля за качеством продукции. Разрабатывается рабочая документация для изготовления опытного образца.

На четвертом этапе составляется перечень элементов, подлежащих выходному контролю, и элементов, подлежащих тренировке, макетируется и компануется сложная функциональная часть изделия. Готовая техническая документация на изготовление опытного образца сдается в отдел технической документации для размножения и передачи в производство. Опытный образец изготавливается при минимальном технологическом оснащении. Предварительные заводские испытания проводятся при участии представителя заказчика по программе и методике, составленной разработчиком. Затем проводятся государственные испытания, и все это оформляется соответствующим актом.

Законченные научно-технические разработки, по которым выдаются предложения об использовании, должны отвечать следующим требованиям: 1) новизна и перспективность предложенных научно-технических решений, использование в них современных отечественных и зарубежных достижений науки и техники; 2) экономическая эффективность нового изделия или нового технологического процесса при условии применения его в условиях производства; 3) патентоспособность и конкурентоспособность; 4) долговечность и эксплуатационная надежность изделия, устойчивость технологических процессов; 5) соответствие требованиям техники безопасности, технической эстетики, научной организации труда, экологическим нормативам.

Научно-техническая разработка считается законченной, если изделие прошло испытание, принято ведомственной или межведомственной комиссией и рекомендовано к освоению в производстве.

Предприятие - исполнитель работ предъявляет комиссии опытный образец изделия, прошедший все испытания и принятый отделом технического контроля качества; материалы заводских испытаний; комплект технической документации на новый образец в соответствии с ЕСКД; технический отчет о выполнении разработки, рецензии, заключения экспертов и др. документы по требованию комиссии; авторские свидетельства и патенты, полученные в процессе разработки изделия. В техническом отчете должны содержаться сведения о годовом экономическом эффекте, удельных капитальных вложениях, предполагаемой цене изделия, о надежности и др. экономические показатели.

По всем законченным и рекомендованным для использования разработкам заказчик принимает решение о сроках и объемах освоения промышленного изделия. Основанием служит акт приемки опытного образца.

Предприятие-разработчик передает предприятию-заказчику принятый комиссией опытный образец изделия; протоколы приемочных испытаний и акты приемки опытного образца и технологических процессов его изготовления; расчеты экономической эффективности использования результатов разработки; необходимую конструкторскую и технологическую документацию.

Разработчик, как правило, принимает участие в освоении нового изделия наряду с заказчиком и несет ответственность за достижение гарантированных им технико-экономических показателей.

Организация конструкторской подготовки производства

Основные задачи, стадии и этапы проектно-конструкторской подготовки

Основной задачей проектно-конструкторской подготовки производства является создание комплекта чертежной документации для изготовления и испытания макетов, опытных образцов (опытной партии), установочной серии и документации для установившегося серийного или массового производства новых изделий с использованием результатов прикладных НИР, ОКР и в соответствии с требованиями технического задания.

Содержание и порядок выполнения работ на этой стадии системы СОНТ (создания и освоения новой техники) регламентируются ГОСТами в единой системе конструкторской документации (ЕСКД). ГОСТ определяет следующие стадии конструкторской подготовки производства (КПП): техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект и рабочий проект.

Техническое задание является исходным документом, на основе которого осуществляется вся работа по проектированию нового изделия. Оно разрабатывается на проектирование нового изделия либо предприятием-изготовителем этой продукции и согласуется с заказчиком (основным потребителем), либо заказчиком.

В техническом задании определяется назначение будущего изделия, тщательно обосновываются его технические и эксплуатационные параметры и характеристики: производительность; габариты; скорость; надежность; долговечность; ремонтосложность и др. показатели, обусловленные характером работы будущего изделия.

В нем также содержатся сведения о характере производства, условиях транспортировки, хранения и ремонта, рекомендации по выполнению необходимых стадий разработки конструкторской документации и ее составу; технико-экономическое обоснование и др. требования.

Разработка ТЗ базируется на основе выполненных НИР и ОКР, результатов изучения патентной информации, маркетинговых исследований. Анализа существующих аналогичных моделей и условий их эксплуатации.

Техническое предложение разрабатывается в том случае, если ТЗ разработчику нового изделия выдано заказчиком. Техническое предложение содержит тщательный анализ ТЗ и технико-экономическое обоснование возможных технических решений при проектировании изделия, сравнительную оценку с учетом эксплуатационных особенностей проектируемого и существующего изделия подобного типа, а также анализ патентных материалов.

Порядок согласования и утверждения технического предложения такой же, как и для ТЗ. После согласования и утверждения техническое предложение является основанием для разработки эскизного проекта. Он разрабатывается в том случае, если это предусмотрено ТЗ или техническим предложением, там же определяется объем и состав работ.

Эскизный проект состоит из графической части и пояснительной записки.

Первая часть содержит принципиальные конструктивные решения, дающие представление об изделии и принципе его работы, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры. Таким образом, она дает конструктивное оформление будущей конструкции изделия, включая чертежи общего вида, функциональные блоки, входные и выходные электрические данные всех узлов (блоков), составляющих общую блок-схему. На этой стадии разрабатывается документация для изготовления макетов, осуществляется их изготовление и испытания, после чего корректируется конструкторская документация.

Вторая часть эскизного проекта содержит расчет основных параметров конструкции, описание эксплуатационных особенностей и примерный график работ по технической подготовке производства.

В состав задач эскизного проекта входит и разработка различных руководящих указаний по обеспечению на последующих стадиях технологичности, надежности, стандартизации и унификации. А также составление ведомости спецификаций материалов и комплектующих изделий на опытные образцы для последующей передачи их в службу материально-технического обеспечения. Макет изделия позволяет добиться удачной компоновки отдельных частей, найти более правильные эстетические и эргономические решения и тем самым ускорить разработку конструкторской документации на последующих стадиях системы СОНТ.

Эскизный проект проходит те же стадии согласования и утверждения, что и ТЗ.

Технический проект разрабатывается на основе утвержденного эскизного проекта и предусматривает выполнение графической и расчетной частей, а также уточнения технико-экономических показателей создаваемого изделия. Он состоит из совокупности конструкторских документов, содержащих окончательные технические решения, которые дают полное представление об устройстве разрабатываемого изделия и исходные данные для разработки рабочей документации.

В графической части технического проекта приводятся чертежи общего вида проектируемого изделия, узлов в сборке и основных деталей. Чертежи обязательно согласовываются с технологами.

В пояснительной записке содержатся описание и расчет параметров основных сборочных единиц и базовых деталей изделия, описание принципов его работы, обоснование выбора материалов и видов защитно-декорационных покрытий, описание всех схем и окончательные технико-экономические расчеты. На этой стадии при разработке вариантов изделий изготавливается и испытывается опытный образец.

Технический проект проходит те же стадии согласования и утверждения, что и ТЗ.

Рабочий проект является дальнейшим развитием и конкретизацией технического проекта. Эта стадия КПП разбивается на 3 уровня: а) разработка рабочей документации опытной партии (опытного образца); б) разработка рабочей документации установочной серии; в) разработка рабочей документации установившегося серийного или массового производства.

Первый уровень рабочего проектирования выполняется в три, а иногда и в пять этапов.

На первом этапе разрабатывают конструкторскую документацию для изготовления опытной партии. Одновременно определяют возможность получения от поставщиков некоторых деталей, узлов, комплектующих изделий. Всю документацию передают в экспериментальный цех для изготовления по ней опытной партии (опытного образца).

На втором этапе осуществляют изготовление и заводские испытания опытного образца (партии). Проводят заводские механические, электрические, климатические и др. испытания.

Третий этап заключается в корректировке технической документации по результатам заводских испытаний опытных образцов.

Если изделие проходит государственные испытания (четвертый этап), то в процессе этих испытаний уточняются параметры и показатели изделия в реальных условиях эксплуатации, выявляются все недостатки, которые впоследствии необходимо устранить.

Пятый этап состоит в корректировке документации по результатам государственных испытаний и согласовании с технологами вопросов, касающихся вопросов шероховатости, точности, допусков и посадок.

Второй уровень рабочего проектирования выполняется в два этапа.

На первом этапе в основных цехах завода изготавливают установочную серию изделий, которая затем проходит длительные испытания в реальных условиях эксплуатации, где уточняют стойкость, долговечность отдельных деталей и узлов изделия, намечают пути по повышению этих параметров. Запуску установочных серий предшествует, как правило, технологическая подготовка производства.

На втором этапе производят корректировку конструкторской документации по результатам изготовления, испытания и оснащения технологических процессов изготовления изделий специальной оснасткой. Одновременно с этим корректируют и технологическую документацию.

Третий уровень рабочего проектирования выполняется в два этапа.

На первом этапе осуществляют изготовление и испытание головной или контрольной серии изделий, на основе которой производят окончательную отработку и выверку технологических процессов и технологического оснащения, корректировку технологической документации, чертежей приспособлений, штампов и т.д., а также нормативов расхода материалов и рабочего времени.

На втором этапе окончательно корректируют конструкторскую документацию.

Такой, на первый взгляд громоздкий порядок осуществления конструкторской подготовки производства в крупносерийном или массовом производстве дает большой экономический эффект. За счет тщательной отработки конструкции изделия и его отдельных частей обеспечиваются максимальная технологичность в производстве, надежность и ремонтопригодность на стадии эксплуатации.

Круг работ, выполняемых на перечисленных выше стадиях, может отличаться от рассмотренного в зависимости от типа производства, сложности изделия, степени унификации, уровня кооперирования и ряда др. факторов.

Стандартизация и унификация в конструкторской подготовке производства

Важнейшей особенностью современной организации конструкторской подготовки производства является широкое использование стандартизации, которая позволяет избежать необоснованного многообразия в качестве, типах и конструкциях изделий, в формах и размерах деталей и заготовок, в профилях и марках конструкционных материалов, в технологических процессах и организационных методах.

Стандартизация является одним из эффективных методов ускорения НТП, повышения эффективности производства и роста производительности труда конструкторов, сокращения цикла СОНТ.

Конструкторская унификация - это комплекс мероприятия, обеспечивающих устранение необоснованного многообразия изделий одного назначения и разнотипности их составных частей и деталей, приведение к возможному единообразию способов их изготовления, сборки и испытания. Унификация является базой агрегатирования, т.е. создания изделий путем их компоновки из ограниченного числа унифицированных элементов, и конструкционной преемственности. Унификация дополняет стандартизацию - это своего рода конструкторская стандартизация.

Государственная система стандартизации, установив основные положения в этой области, предусматривает следующие категории стандартов: государственные стандарты (ГОСТ), отраслевые стандарты (ОСТ) и стандарты предприятия (СТП).

ГОСТ - одна из основных категорий стандартов, установленных Государственной системой стандартизации.

ОСТы устанавливаются на продукцию, не относящуюся к объектам государственной стандартизации, например на техническую оснастку, на инструмент, специфические для данной отрасли технологические процессы, а также на нормы, правила, требования, термины и обозначения, регламентация которых необходима для обеспечения взаимосвязи в производственно-технической деятельности предприятий и организаций отрасли. ОСТы обязательны для всех предприятий и организаций данной отрасли.

Стандарты предприятия устанавливаются на продукцию одного или нескольких предприятий.

Основной задачей заводской стандартизации является создание максимального числа сходных, геометрически подобных либо аналогичных элементов в изделиях не только одного, но и различного назначения.

Заводская стандартизация значительно упрощает, удешевляет и ускоряет технологическую подготовку производства и является важной предпосылкой стандартизации технологической оснастки.

Стандарт - это устойчивый образец, он закрепляет достижения в области НТП и новой техники, которые разработаны, проверены и могут быть применены в широком масштабе в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве. Он является строго обязательным. При проектировании новых машин в первую очередь должны быть применены изделия и нормы из ГОСТов.

Основными видами государственных стандартов в машиностроении являются:

• Стандарты технических условий, которые определяют качество продукции, содержат потребительские характеристики, правила приемки, методы проверки качества, требования к маркировке, упаковке, транспортировке, хранению.

• Стандарты параметров или размеров, которые содержат параметрические ряды конструкций, т.е. ряды основных показателей, построенные в определенной математической закономерности.

• Стандарты типов и основных параметров, которые содержат не только параметрические ряды, но и дополнительные характеристики, например конструктивные схемы, компоновки и т.д.

• Стандарты конструкций и размеров, устанавливающие конструктивные решения и основные размеры для унификации.

• Стандарты марок, которые устанавливают номенклатуру и обозначение марок материалов, их химический состав, физико-механические свойства.

• Стандарты сортамента, устанавливающие размеры, геометрическую форму, требования к точности и т.д.

• Стандарты технических требований, которые охватывают эксплуатационные характеристики конструкций - требования безопасности, удобства эксплуатации, технической эстетики; нормы надежности, долговечности, устойчивости к внешним воздействиям.

• Стандарты правил эксплуатации и ремонта.

• Стандарты типовых технологических процессов.

• Стандарты организационного типа (внедрение передовых примеров и методов выполнения работ).

В процессе проектирования конструктор обязан широко использовать все стандарты, относящиеся к проектируемому объекту. Особенно эффективно применение стандартных деталей, узлов, агрегатов, изготовляемых в централизованном порядке на специализированных заводах. К числу основных методов конструктивной стандартизации относятся: внедрение конструктивных стандартов (нормалей); создание параметрических рядов (гамм) машин; агрегатирование; обеспечение конструктивной преемственности.

Внедрение конструктивных стандартов на предприятиях проводится по двум направлениям: 1) разработка и внедрение стандартов; 2) нормализационный контроль (нормоконтроль чертежей и др. конструкторских элементов).

Разработка стандартов основывается на систематизации и обобщении передового конструкторского опыта, отраженного в ГОСТах, ОСТах и стандартах предприятий; в таблицах применяемости отдельных марок металлов, подшипников, крепежных деталей, конструктивных элементов (модели зубчатых колес, допуски и посадки, резьбы и др.); в результатах лабораторных и эксплуатационных испытаний узлов, деталей; в данных нормализационного контроля.

Введение нормоконтроля имеет большое воспитательное и организующее значение. Нормоконтроль стимулирует у конструкторов уважение к стандартам и к унификации. Еще одна задача нормоконтроля - проверка правильности выполнения конструкторских документов в соответствии с требованиями ЕСКД.

Создание параметрических рядов (гамм) - один из наиболее эффективных методов конструирования изделий. Под параметрическим рядом подразумевается совокупность изготовляемых на данном предприятии или в данной отрасли машин, оборудования, приборов одного эксплуатационного назначения, аналогичных по кинематике или по рабочему процессу, но различных по габаритам, мощностным или эксплуатационным параметрам.

Каждый параметрический ряд имеет свое основание (базовую модель) и полученные от этого основания производные. Конструирование начинается с выбора основания.

Агрегатирование - это форма унификации, состоящая в том, что создаются ряды унифицированных узлов и агрегатов, используемые для создания разнообразных изделий. Агрегатирование позволяет создавать сборно-разборное оборудование, состоящее из взаимозаменяемых нормализованных элементов. При необходимости оно может быть разобрано, а входящие в него агрегаты могут быть использованы в новых сочетаниях для создания другого оборудования. При этом в десятки раз сокращается число типов и размеров основных элементов конструкции оборудования.

Обеспечение конструктивной преемственности - другой (после агрегатирования) метод конструктивной стандартизации и унификации, под которой подразумевается применение в конструкции нового изделия узлов и деталей ранее освоенных изделий, которые хорошо себя зарекомендовали в работе и применение которых не отразится в худшую сторону на качестве новых конструкций.

Степень стандартизации и унификации может быть охарактеризована следующими основными показателями: коэффициент стандартизации; коэффициент унификации; коэффициент преемственности и др.

Науно-техническое и организационно-методическое руководство работами по стандартизации на предприятиях осуществляет конструкторско-технологическое бюро стандартизации. Его основные задачи:

• Организация разработки и внедрения стандартов и др. документов по стандартизации на производимую продукцию;

• Обеспечение соответствия показателей и норм, устанавливаемых в стандартах и др. документах по стандартизации, требованиям НТП и действующего законодательства;

• Осуществление нормоконтроля технической документации, разрабатываемой предприятием.

Технико-экономическое обоснование на стадии проектирования новой техники

Каждый вновь создаваемый вид техники или мероприятие по улучшению освоенной техники должны быть лучше ранее освоенных: они должны давать большую экономию живого и овеществленного труда, быть лучше по качеству и в большей мере удовлетворять потребности в новых или усовершенствованных видах продукции. Показатели качества вновь создаваемой техники должны быть на уровне высших мировых достижений в данной отрасли.

Новая или усовершенствованная техника должна быть лучше и эффективнее той, взамен которой она создается и будет производиться, с производственной и эксплуатационной точек зрения.

С производственной точки зрения к новой или усовершенствованной конструкции предъявляются требования как к объекту производства на заводе-изготовителе. Главным здесь является экономичность производства и минимальные сроки его подготовки и освоения. Экономичность изготовления каждой новой конструкции зависит от ее технологичности, от того, насколько прогрессивными и производительными будут применяемые технологические процессы. Конструкция является технологичной, если она экономична для производства.

При наличии нескольких вариантов конструкции техники, полностью удовлетворяющих эксплуатационным требованиям, предпочтение всегда отдается более технологичной.

Для выбора наилучшего варианта конструкции имеется ряд показателей технологичности:

• Трудоемкость изготовления - абсолютная (на одно изделие) и относительная (на единицу установленной мощности, производительности или иного показателя).

• Материалоемкость или масса конструкции - абсолютная или относительная.

• Трудоемкость подготовки изделия к функционированию.

• Степень конструктивной стандартизации и унификации.

• Капиталовложения в производство новой продукции.

• Себестоимость и отпускная цена новой продукции.

• Прибыль и рентабельность производства.

Трудоемкость изготовления продукции определяется в процессе ее проектирования и является весьма важным показателем. Более технологичной считается та конструкция, которая при прочих равных условиях является менее трудоемкой. Снижение трудоемкости изделия на стадии его производства - одна из важнейших задач, которая ставится перед разработчиками. Большие возможности снижения трудоемкости заложены в правильном выборе современных прогрессивных методов получения заготовок, рациональном выборе квалитетов и классов шероховатости. На смену обработки деталей резанием (механообработки) постепенно приходят точные методы формообразования деталей - штамповки, прессования, литья под давлением и др.

Материалоемкость характеризует общий расход материала на изготовление данной конструкции изделия или удельную материалоемкость на какой-либо эксплуатационный параметр. Во многих случаях у конструктора есть возможность при проектировании детали выбрать материал из двух или даже многих вариантов, обеспечивающих одинаковые эксплуатационные свойства детали, но и различные по стоимости, трудоемкости обработки, а иногда способствующие снижению массы изделия. Снижение материалоемкости может быть обеспечено выбором более прогрессивных, чем обработка деталей резанием, технологий (одной из перечисленных выше).

Повышение определяющего эксплуатационного показателя изделия, как правило, дает снижение материалоемкости и трудоемкости в расчете на единицу основного параметра. При этом снижение удельной материалоемкости на единицу мощности или иного параметра происходит значительно быстрее, чем уменьшение общего расхода конструкционного материала на единицу изделия.

Трудоемкость подготовки изделия к функционированию определяется в процессе проектирования и зависит от сложности регулировочно-настроечных процессов, проводимых с целью получения необходимых технико-экономических параметров. Возможности снижения трудоемкости здесь заложены в повышении качества контрольно-измерительной аппаратуры и специальных стендов для испытаний изделий.

Степень конструктивной стандартизации и унификации - это показатель, характеризующий конструкцию изделия с точки зрения реализации в ней стандартизованных и унифицированных деталей, что приводит к повышению объема выпуска однотипных деталей, сборочных единиц, изделий в целом, а также к применению более прогрессивной технологии, а это, как следствие, позволяет не только существенно снизить трудоемкость изготовления, но и несколько уменьшить материалоемкость.

Капиталовложения в производство новой конструкции характеризуют общие затраты на приобретение дополнительного оборудования и изготовление нестандартного оборудования и перепланировку в производственных цехах, увеличение производственных запасов. Чем меньше потребности предприятия в капиталовложениях, те технологичнее новая конструкция изделия.

Себестоимость, прибыль и рентабельность при изготовлении новой конструкции являются обобщающими показателями ее технологичности.

С производственной точки зрения новая конструкция будет считаться технологичной, а следовательно, и эффективной в том случае, если дополнительная прибыль (ΔП), полученная в результате освоения, выпуска и реализации новой продукции, обеспечит рентабельность не ниже средней сложившейся рентабельности на предприятии-изготовителе. Этому условию должно удовлетворять неравенство:

ΔП/ΔК ≥ П/О_ф

где ΔК - дополнительные капиталовложения, связанные с освоением новой конструкции изделия;

П - суммарная годовая прибыль предприятия-изготовителя до выпуска новой конструкции изделия;

О_ф - стоимость основных производственных фондов предприятия-изготовителя.

Дополнительная прибыль (ΔП) определяется по формуле:

ΔП = [N₂* (Ц₂ - С₂) - З_т] - [N₁*(Ц₁- С₁)] ,

где N₁ и N₂ - среднегодовой выпуск ранее освоенной и новой конструкции изделия;

Ц₁ и Ц₂ - соответственно цены на ранее освоенную и новую конструкцию;

С₁ и С₂ - соответственно себестоимость ранее освоенной и новой конструкции изделия;

З_т - среднегодовые затраты, связанные с технической подготовкой и освоением в производстве конструкции нового изделия.

С эксплуатационной точки зрения потребителя новая конструкция должна обладать следующими показателями: 1) большая надежность (долговечность, безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость); 2) большее удобство в обслуживании и ремонте, большая эстетичность и безопасность в эксплуатации; 3) большая эргономичность с точки зрения психологии, физиологии и гигиены труда эксплуатационного персонала; 4) большая производительность в единицу времени; 5) большая экономичность в потреблении электроэнергии и капиталовложений эксплуатационников новой конструкции; 6) минимальная себестоимость единицы работы, выполняемой новым изделием.

Если эксплуатационные свойства новой техники повышаются с заменяемой техникой, то экономическая эффективность ее определяется путем соизмерения капитальных вложений потребителя со снижением себестоимости работы, выполняемой новой техникой.

Лучшим признается вариант с наименьшей суммой приведенных затрат:

U_i+ Е_н*К_i min,

где U_i - годовые эксплуатационные издержки предприятия-потребителя техники по i-му варианту;

К_i - капитальные вложения предприятия-потребителя техники по i-му варианту;

Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности.

После расчета суммы приведенных затрат по вариантам техники можно определить годовой экономический эффект использования новой техники или усовершенствования имеющейся техники.

Эксплуатационная технологичность новой техники может быть определена с помощью нескольких показателей. При этом следует различать показатели технологичности базового изделия и проектируемого, а также определять уровень технологичности как соотношение показателей технологичности проектируемого и базового изделия.

Организация технологической подготовки производства

Задачи и содержание единой системы технологической подготовки производства

Технологическая подготовка производства (ТПП) представляет собой совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства, т.е. наличие на предприятии полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для выпуска заданного объема продукции с установленными технико-экономическими показателями.

Трудоемкость технологической подготовки по отношению к общей трудоемкости технического проекта изделия в единичном производстве составляет 20-25%, в серийном -50-55%, а в крупносерийном и массовом -60-70% . Это связано с тем, что если двигаться от единичного производства к серийному и массовому, то степень технологической оснащенности возрастает, а следовательно, увеличивается и объем работ по ТПП.

Технологическая подготовка производства на предприятии выполняется отделами главного технолога, главного металлурга, а также технологическими бюро основных цехов, в ведении которых находятся литейные, кузнечные, механические и сборочные цеха. Материальной базой для них служат инструментальный и модельный цехи, технологические лаборатории, опытное производство.

До начала работ по ТПП, как правило, проводится технологический контроль чертежей, который необходим для анализа и проверки запроектированных изделий (деталей, узлов) на технологичность их конструкций, правильность назначения классов точности обработки, рациональность схем сборки и т.д.

Основными этапами ТПП являются: 1) разработка технологических процессов; 2) проектирование технологической оснастки и нестандартного оборудования; 3) изготовление оснастки и нестандартного оборудования; 4) выверка и отладка запроектированной технологии и изготовленного технологического оснащения.

На первом этапе осуществляют выбор рациональных способов изготовления деталей и сборочных единиц, разработку новых технологических процессов. Эта работа выполняется на основе: чертежей на вновь спроектированное изделие; ГОСТов, отраслевых и заводских стандартов на материалы, инструмент, а также на допуски и припуски; справочников и нормативных таблиц для выбора режимов резания; планируемых размеров выпуска изделий.

Содержание работ по проектированию технологических процессов складывается из следующих элементов: выбора вида заготовок; разработки межцеховых маршрутов; определение последовательности и содержания технологических операций; определения, выбора и заказа средств технологического оснащения; установление порядка, методов и средств технического контроля качества; назначения и расчета режимов резания; технического нормирования операций производственного процесса; определения профессий и квалификации исполнителей; организации производственных участков (поточных или автоматических линий); формирования рабочей документации на технологические процессы в соответствии с ЕСТП.

На втором этапе ТПП, во-первых, проектируют конструкции моделей, штампов, приспособлений, специального инструмента и нестандартного оборудованию, а во-вторых, разрабатывают технологический процесс изготовления технологического оснащения, который должен быть достаточно универсальным, но в то же время прогрессивным, совершенным и обеспечивающим высокое качество изготовляемых деталей.

Разработка конструкций технологической оснастки осуществляется конструкторскими бюро по оснастке и инструменту в тесной взаимосвязи с технологами, которые проектируют технологические процессы обработки деталей нового изделия.

На третьем этапе ТПП изготавливают всю оснастку и нестандартное оборудование. Это наиболее трудоемкая часть технологической подготовки (60-80% трудозатрат и средств от общего объема ТПП). Поэтому, как правило, эти работы проводят постепенно, ограничиваясь вначале минимально необходимой оснасткой первой необходимости, а затем повышая степень оснащенности и механизации производственного процесса до максимальных экономически оправданных пределов. На этом этапе осуществляют перепланировку (если это необходимо) действующего оборудования, монтаж и опробование нового и нестандартного оборудования и оснастки, поточных линий и участков обработки и сборки изделий.

На четвертом этапе ТПП выверяют и отлаживают запроектированную технологию; окончательно обрабатывают детали и узлы на технологичность; выверяют пригодность и рациональность спроектированной оснастки и нестандартного оборудования, удобство разборки и сборки изделия; устанавливают правильную последовательность выполнения этих работ; проводят хронометраж механообрабатывающих и сборочных операций и окончательно оформляют всю технологическую документацию.

Технологическая документация для различных типов производства (единичного, серийного и массового) отличается глубиной разработки технологических процессов и степенью их детализации. Сначала разрабатываются маршрутные межцеховые карты на технологические процессы изготовления деталей и сборочных единиц. Маршрутные карты указывают последовательность прохождения заготовок, деталей или сборочных единиц по цехам и производственным участкам предприятия. Для изготовления деталей и сборки изделия в единичном и мелкосерийном производствах достаточно иметь конструкторскую документацию, маршрутное или маршрутно-операционное описание технологического процесса либо перечень полного состава технологических операций без указания переходов и технологических режимов.

Документация на единичные технологические процессы должна содержать специальные указания и сведения по оригинальным элементам технологического процесса, а также детализацию типовых и перспективных технологических процессов, соответствующую конкретным организационно - производственным условиям.

Для серийного и массового производств кроме маршрутной технологии разрабатывается технологический процесс с операционным описанием формообразования, обработки и сборки. При этом для единичных технологических процессов разрабатывается операционная технологическая карта; для типовых (групповых) технологических процессов - карта типовой (групповой) операции. В них указываются все переходы по данной конкретой операции и способы выполнения каждого, технологические режимы, данные о средствах технологического оснащения, материалах и затратах труда. Обычно в операционных картах помещают эскизные чертежи. Изображающие детали или части деталей и содержащие те размеры и указания на обработку, которые необходимы для выполнения данной операции (способ закрепления деталей на станке, расположение инструмента, приспособления и др.).

Кроме того, для определенных изделий разрабатываются карты технологических процессов нанесения электролитических покрытий, химической обработки, нанесения лакокрасочных покрытий, ведомости удельных норм расхода растворителей, анодов, лакокрасочных материалов, химикатов, ведомости подетальных отходов и др. документы.

Исходная информация для разработки технологических процессов может быть базовой, руководящей и справочной. Базовая информация включает наименование объекта, а также данные, содержащиеся в конструкторской документации.

Руководящая информация - это отраслевые и заводские стандарты, устанавливающие требования к технологическим процессам, оборудованию, оснастке, документация на действующие типовые и групповые технологические процессы, производственные инструкции, документация для выбора нормативов по технике безопасности и промышленной санитарии. Справочная информация включает документацию опытного производства, описания прогрессивных методов изготовления деталей и изделий, каталоги, справочники, альбомы компоновок, планировок и др.

В настоящее время при организации ТПП соблюдается принцип разделения работ на создание типовых и перспективных технологических процессов, которые разрабатываются в соответствии со специализацией предприятия, и проектирование единичных технологических процессов по конкретному заданию.

Типовым называется технологический процесс, который характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общим конструктивным признаком.

Перспективный технологический процесс должен соответствовать современному мировому уровню развития технологии или даже опережать его. Он является результатом инновационной разработки технологического процесса.

Для выбора оптимального варианта из всех возможных технологий сопоставляются такие показатели, как производительность труда, себестоимость, качество продукции. Наилучший вариант технологического процесса принимается в качестве типового для определенных условий производства, пока не будет разработан более перспективный вариант.

Применение типовых технологических процессов способствует ограничению числа технологических операций. Типовые процессы позволяют установить единообразие способов обработки однотипных предметов труда при получении однотипной продукции. Они способствуют сокращению издержек производства и продолжительности проектирования технологий.

Технологическая подготовка производства предусматривает также разработку проектов, изготовление и наладку специального технологического оборудования и технологической оснастки, необходимых для новой или модернизированной продукции.

Производство новой или модернизированной продукции требует материальной и организационной подготовки. Материальная подготовка предусматривает обеспечение производства всеми необходимыми материально-техническими ресурсами. Организационная подготовка заключается в совершенствовании организации производства и труда и их приспособление к условиям производства новой или модернизированной продукции с использованием новой техники и технологии.

Роль стандартизации при технологической подготовке производства

Производство новой продукции требует создания полностью законченной, и соответствующей мировым стандартам документации, а также соответствующей технологической оснастки и квалифицированного производственного персонала.

При этом используются системы конструкторской и технологической документации, оформленные в виде стандартов, к которым относятся:

• Государственная система стандартизации;

• Единая система конструкторской документации (ЕСКД);

• Единая система технологической документации (ЕСТД);

• Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП);

• Единая государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ);

• Система стандартов безопасности труда (ССБТ) и др.

ЕСКД – это комплекс государственных стандартов, устанавливающих единые взаимосвязанные правила и положения по составлению, оформлению и обращению конструкторской документации, разрабатываемой и применяемой промышленными предприятиями, научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими организациями. ЕСКД учитывает нормы и требования, а также правила оформления графических документов, установленных рекомендациями ИСО.

Основное назначение ЕСТД – установить во всех организациях и на предприятиях единые взаимосвязанные правила, нормы и положения по выполнению, оформлению, комплектации, обращению, унификации и стандартизации технологической документации. ЕСТД необходима при разработке и внедрении типовых технологических процессов, при упорядочивании номенклатуры и содержании форм технологической документации, при установлении правил оформления технологических процессов в подразделениях предприятий и организаций.

Организация работ по технической подготовке производства (ТПП) должна осуществляться в соответствии с Единой системой технологической подготовки производства (ЕСТПП), установленной государственными стандартами.

В соответствии с ЕСТПП на предприятиях осуществляется рациональное распределение функций между службами, занимающимися ТПП, и может быть создана гибкая структура, обеспечивающая быструю перестройку для решения новых возникающих задач.

В соответствии с правилами и положениями ЕСТПП устанавливаются стадии разработки технологической документации: технического задания, технического проекта, рабочего проекта.

В основе ЕСТПП лежат:

• Системно-структурный анализ цикла ТПП;

• Типизация и стандартизация технологических процессов;

• Стандартизация технологической оснастки и инструмента.

Сетевой метод планирования и управления (СПУ)

Для современных научно-технических разработок характерны следующие особенности:

• сложность и новизна технических средств;

• системный подход к решению задач;

• ускорение темпов разработки проектов (программ);

• рост объемных показателей проектов;

• улучшение качества и технических параметров объектов разработок;

• быстрое моральное старение объектов проектирования и производства.

В ряде случаев при планировании научно-технических разработок используются ленточные (линейные) графики. Однако для них характерны следующие недостатки:

• отсутствует наглядное представление о взаимосвязях при проведении работ;

• не предусматривается и не обеспечивается равномерность загрузки исполнителей;

• отсутствует возможность оперативного управления процессом разработки проекта;

• не обеспечивается возможность оптимизации сроков выполнения работ.

Указанные недостатки устраняются при использовании системы сетевого планирования и управления (СПУ), которую следует рассматривать как элемент подсистемы «Автоматизация управления подготовкой производства» в АСУ предприятия.

СПУ – это система организации управления, реализующая функции планирования и управления комплексами работ на основе построения, анализа и оптимизации сетевых графиков.

Рассмотрим эту систему применительно к процессам, связанным с подготовкой производства новых объектов техники.

При сетевом планировании и управлении для отображения связей между планируемыми работами и порядка их выполнения используется сетевой график (сетевая модель), который дает возможность оперативно анализировать ход работ и управлять ходом выполнения всего комплекса работ.

Использование метода СПУ позволяет ответить на вопрос о том, от каких видов работ и в какой степени зависят сроки завершения всего комплекса работ. Если в процессе осуществления комплекса работ по тем или иным причинам изменяются сроки выполнения отдельных работ, то при использовании метода СПУ возможно оперативно рассчитать все изменения. При большом количестве этапов эта задача решается с использованием ЭВМ, куда вводятся только данные об имеющих место изменениях.

В сетевом графике можно четко отобразить структуру комплекса работ и их взаимосвязь. Можно проводить многовариантный анализ различных решений по изменению технологической последовательности работ, распределению ресурсов (например – количества работников – исполнителей тех или иных работ) и т. д.

Эффективность использования СПУ увеличивается при увеличении количества выполняемых работ (особенно, если это количество превышает 30 –40).

СПУ применяется при комплексных научных исследованиях, выполнении опытно – конструкторских и технологических работ по подготовке производства новых изделий, ремонте крупных объектов, в капитальном строительстве, при составлении целевых комплексных программ, при техническом перевооружении и реконструкции предприятий и в других случаях.

Основным плановым документом в системе СПУ является сетевой график (сетевая модель), представляющий собой информационно-динамическую модель, в которой изображаются взаимосвязи и результаты всех работ, необходимых для достижения конечной цели разработки.

В сетевом графике имеются два основных элемента: работа и событие.

Работами называются любые процессы, действия, приводящие к достижению определенных результатов (событий). Работа изображается безразмерной стрелкой.

Работа представляет собой либо трудовой процесс, либо процесс ожидания. Понятно, что трудовой процесс требует затрат времени и ресурсов. В нем участвуют люди и оборудование (машины, механизмы), как, например, при разработке технического проекта, разработке технологии изготовления детали или изделия, решении задач на ЭВМ, согласовании или утверждении плана работ и т. д.

Процесс ожидания (например – остывание отливок, старение материала и т. п.) не требует затрат трудовых и материальных ресурсов, но требует затрат времени.

Работа в сетевом графике изображается безразмерной стрелкой.

В тех случаях, когда необходимо показать логическую связь между отдельными работами, то результаты этих работ соединяют между собой пунктирной стрелкой, называемой фиктивной работой (зависимостью), которая не связана с затратой времени и ресурсов. (Например, такой фиктивной работой может быть передача информации при разработке ТЗ, передача документации с определенной стадии разработки на следующую и т.п.).

Событиями называются результаты проведенных работ. Формулировка события записывается всегда в совершенной форме (например: разработка кинематической схемы завершена и т.п.).

Каждое событие может быть отправным моментом для начала последующей работы (работ). Событие не может быть выражено во времени, т.к. оно представляет момент окончания работы. В сетевом графике событие отображается кружком, в котором указывается порядковый номер или код события.

Различают несколько видов событий. Первоначальное событие, не имеющее предшествующих ему работ и отражающее начало выполнения всего комплекса работ, называется исходным и обозначается буквой I. Событие, которое не имеет непосредственно следующих за ним работ и отражает конечную цель всего комплекса работ, называется завершающим и обозначается символом С.

Если событие характеризует появление условий, позволяющих начать одну или несколько работ комплекса, то эти работы по отношению к данному событию называются непосредственно следующими (выходящими), а событие по отношению к работам – начальным.

Если же событие характеризует окончание одной или нескольких работ комплекса, то эти работы по отношению к данному событию называются непосредственно предшествующими (входящими), а событие по отношению к работам – конечным.

Любая работа соединяет два события: начальное i и конечное j. Поскольку все события нумеруются, то любая работа кодируется номерами ее начального и конечного события, например так, как изображено на рисунке:

t(i-j)

При этом номер конечного события всегда должен быть больше номера начального события.

Продолжительность выполнения работ ti-j измеряется в часах, днях и т.д. и проставляется над стрелкой. Работа может иметь и др. количественные оценки, характеризующие ресурсы, например – количество исполнителей работы.

Для оценки продолжительности выполнения работ используются нормативы времени или данные прошлого опыта. Если такие нормативы отсутствуют, то используются экспертные оценки продолжительности каждой работы: минимальная, максимальная и наиболее вероятная, которые определяются руководителями работ или экспертами.

Правила построения сетевых моделей

- необходимо строго регламентировать последовательность проведения работ; не запараллеливать работы, для выполнения которых нет достаточной информации с предшествующих работ;

• использовать рациональное запараллеливание работ, обеспечивающее возможное сокращение сроков разработки;

• сетевая модель не должна содержать тупиковых событий (кроме завершающего), из которых не выходит ни одна работа;

• Не должно быть событий, в которые не входит ни одна работа (кроме исходного – см. событие 6);

• Сетевая модель не должна содержать замкнутых контуров:

- Направление стрелок, обозначающих работы, идет слева – направо, от начального события к завершающему событию.

Любая последовательность работ в сетевом графике, в котором конечное событие одной работы совпадает с начальным событием следующей за ней работы называется путем. В сетевом графике различают несколько видов путей:

• путь от исходного события до завершающего (I – C) – полный путь;

• путь от исходного события до данного (I – i ) – путь, предшествующий данному событию;

• путь от данного события до завершающего ( i – C ) – путь, последующий за данным событием;

• путь между какими – либо промежуточными событиями, например -

( i – j ).

На приведенном рисунке показано, что имеется несколько полных путей, например –1,2,3,4,6,8,9,10,11 или 1,2,7,10,11.

Продолжительность любого из путей равна сумме продолжительностей составляющих его работ.

Путь между исходным и завершающим событием, имеющий наибольшую продолжительность (I – C )max, называется критическим путем и обозначается как Lкр.

На приведенном сетевом графике критическим является путь 1,2,3,4,6,8,9,10,11 продолжительностью 385 дней.

Работы, лежащие на критическом пути, называются критическими. Они могут составлять небольшую часть всех работ сети, но именно они определяют продолжительность выполнения комплекса работ в целом.

Стрелки, обозначающие работы, лежащие на критическом пути, выделяются, как правило, жирными линиями (можно и цветными).

Пути, близкие по продолжительности к критическому, называются подкритическими.

Критический путь определяет общую продолжительность выполнения комплекса работ в целом. Для того, чтобы сократить сроки выполнения комплекса работ, необходимо сократить продолжительность работ, лежащих на критическом пути. Поэтому главной задачей руководителя комплекса работ является изыскание резервов для сокращения продолжительности критического пути.

Графики могут быть частными, комплексными и первичными.

Частные графики включают часть работ комплекса, выполняемых отдельными организациями или службами, подразделениями. При «сшивании» сетевой модели из частных графиков составляются комплексные, которые включают все работы комплекса, выполняемые различными организациями (подразделениями).

Основные параметры сетевого графика

1. Ранний срок наступления событий (tpi,j) – это минимальный из возможных моментов наступления данного события при заданных продолжительностях предшествующих путей без учета директивного (установленного руководителем работ) срока завершения всего срока завершения всего комплекса работ.

Он равен наибольшей из продолжительностей путей, предшествующих событию i .

Так, например, событие 6 может наступить только после выполнения непосредственно предшествующих ему работ (4-6) и (5-6). Кроме этого, должны быть выполнены все предшествующие работы на путях от исходного события 1 до события 6.

Для определения раннего срока наступления события 6 рассчитаем суммы продолжительностей работ по двум путям:

Путь : (1-2), (2-3), (3-4), (4-6)

Продолжительность работ: 5 30 20 100 итого 155 дней

Путь : (1-2), (2-3), (3-5), (5-6)

Продолжительность работ: 5 30 20 10 итого 65 дней.

Таким образом, ранний срок наступления события 6 равен:

Tp6= t(1-2) + t (2-3) +t (3-4)+ t(4-6) = 155 дней.

2. Поздний срок наступления событий (tпi,j) – это такой срок наступления события, превышение которого вызывает соответствующую задержку наступления завершающего события. То есть событие 5 должно наступить в такой срок, чтобы осталось достаточно времени на выполнение всех работ, лежащих за ним:

Путь: (5-6), (6-8), (8-9), (9-10), (10-11)

Продолжительность пути: 10 10 150 60 10 итого 240 дней;

Путь: (5-9), (9-10), (10 – 11)

Продолжительность пути: 150 60 10 итого 220 дней;

Путь: (5-7), (7-10), (10 - 11)

Продолжительность пути: 5 60 10 итого 75 дней.

Таким образом: Ранний срок наступления события равен продолжительности максимального из путей, предшествующих данному событию.

Поздний срок наступления события равен разности между продолжительностью критического пути и максимального из последующих за данным событием путей.

Для расчета позднего срока наступления события 5 выбираем наиболее продолжительный (максимальный) путь, следующий за этим событием, то есть путь с продолжительностью 240 дней

Поздний срок наступления событий рассчитывается как разность между значением критического пути (385 дней) и величиной максимального из рассчитанных путей (240 дней), или :

tп11 = t (Lкр) - t(5-6) + t(6-8) + t(8 -9) + t(9-10) + t(10-11)

или: 385 – 240 = 145 дней.

Обозначим наибольший по продолжительности путь, предшествующий событию i как : tLmax(I-i), и, соответственно, наибольший по продолжительности путь, следующий за событием i как: tLmax (i- C).

Тогда ранний срок наступления событий можно выразить как:

tpi = tLmax (I-i);

и поздний срок наступления событий соответственно как:

tпi = t (Lкр) - tLmax (i- C).

где I – исходное событие; С – завершающее событие.

Для событий, лежащих на критическом пути tpi = tпi, так как:

tLmax (I-i) + tLmax (i- C) = t (Lкр).

Определим также следующие параметры:

Параметр	Формула расчета
Ранний срок начала работы равен раннему сроку наступления события i :	tрн(i - j) = tpi
Поздний срок начала работы равен позднему сроку наступления события j за вычетом продолжительности работы i –j:	tпн(i - j) = tпj – t(i – j)
Ранний срок окончания работы равен раннему сроку наступления события i плюс продолжительность работы i – j,	tро(i – j) = tpi + t(i – j);
Поздний срок окончания работы равен позднему сроку наступления события j, т.е.:	tпо(i – j) = tпj
Резервом времени пути R(L) называется разность между продолжительностью критического пути и продолжительностью данного пути. Резерв пути показывает, на сколько можно задержать выполнение работ, лежащих на данном пути, без ущерба для выполнения всего комплекса работ (т.е. без увеличения времени продолжения критического пути).	R(L) = t(Lкр) – t (L)
Полный резерв времени работы – это максимальное количество времени, на которое можно увеличить продолжительность данной работы, не изменяя при этом продолжительности критического пути. Полный резерв времени работы равен разности между поздним и ранним сроками наступления событий j и i за вычетом продолжительности этой работы: Полный резерв времени работы может быть распределен только между работами, находящимися на пути, которому принадлежит данная работа.	Rполн.(i – j ) = tпj – tpi – t (i- j)
Свободный резерв времени работы Rcв. (i – j) – это максимальное количество времени, на которое можно увеличить продолжительность работы или отсрочить ее начало, не изменяя при этом ранних сроков начала последующих работ, при условии, что начальное событие этой работы наступило в свой ранний срок. Свободный резерв времени работы равен разности между ранними сроками наступления событий i и j за вычетом продолжительности работы: Rcв. (i – j) = tpj – tpi – t (i – j) Свободный резерв образуется у работ, непосредственно предшествующих событиям, у которых пересекаются пути различной продолжительности (например – 5,6,7). Этот резерв является независимым резервом, так как его использование на одной из работ не меняет величины свободных резервов времени остальных работ сети, так как при его исчислении в качестве плановых сроков начала выполнения всех работ приняты ранние сроки наступления событий. Сумма свободных резервов времени всех работ, лежащих на каком – либо пути, равна резерву этого пути. Свободный резерв может использоваться на любом пути сетевого графика для сокращения его продолжительности.	Rcв. (i – j) = tpj – tpi – t (i – j)
Все события, лежащие не на критическом пути, имеют резерв времени наступления события Ri, равный разности между поздним и ранним сроками наступления этого события:	Ri = tпi – tpi