Динамика технико-экономических показателей и планирование удельных затрат производства в период освоения новой продукции

Зависимость затрат от порядкового номера осваиваемого изделия может быть описана в виде степенной функции

A_i = a_i N_i^-b,

где A_i — удельные затраты (трудоемкость, материалоемкость, себестоимость и т.п.) на изготовление единицы изделия i-го наименования с порядковым номером N_i в суммарном объеме выпуска; а_i — затраты на изготовление изделия с N_i = 1; b - показатель степени, характеризующий крутизну зависимости A_i = f(N_i).

Для планирования рекомендуется строить кривые освоения от известного (заданного) конечного значения удельных затрат А_k, которое должно быть достигнуто при установившемся серийном выпуске новых изделий:

А = А_k (N_k/N)^b = A_k (N/N_k)^-b.

Кривые освоения: 1– b = 0,514; Koc= 0,7; 2 - b = 0,32; Кос= 0,8; 3 - b = 0,15; Кос= 0,9

Изменение затрат на производство в процессе освоения изделия

16.. Содержание и основные этапы технологической подготовки производства.

Технологическая подготовка производства охватывает все работы, связанные с освоением в производстве машин новой конструкции. Ос­новным ее содержанием является:

• разработка и выбор оптимальных технологических процессов, обо­рудования и методов контроля;

• разработка технологической оснастки и нестандартного (специ­ального) оборудования и методов их изготовления;

• разработка норм затрат труда, материалов, необходимых для изго­товления изделия в целом и его отдельных частей;

• разработка проекта планировок и реконструкции цехов и участков в связи с переходом к изготовлению новой машины;

• выверка, наладка, доводка разработанной технологии и другие ра­боты, связанные с освоением нового изделия в производстве.

Кроме того, в состав технологической подготовки входят работы по усовершенствованию действующих технологических процессов и по технологической стандартизации и типизации.

Таким образом, технологическая подготовка решает большой круг технических и организационных задач по достижению запроектирован­ных технических и экономических параметров новой машины и непре­рывному их совершенствованию в процессе производства, что обеспе­чивает улучшение таких важнейших показателей работы предприятия, как рост производительности труда, снижение себестоимости, повышение фондоотдачи и рентабельности производства, уменьшение длительности производственного цикла и др. Эти задачи решаются следующим образом:

1. получение деталей с необходимыми точностью, чистотой, стой­костью и другими свойствами из заготовок с минимальными припуска­ми на обработку, чтобы достичь минимального расхода материалов, труда и средств на их изготовление;

2. максимальная реализация принципов организации идеального про­изводства, чтобы обеспечить большую степень прямоточности, непрерыв­ности, пропорциональности, параллельности и ритмичности производ­ственного процесса;

3. наиболее полные загрузка действующего оборудования и исполь­зование площадей, чтобы достичь максимальных фондоотдачи и рента­бельности производства;

4. снижение расходов сырья, материалов, энергии, затрат труда на изготовление деталей и сборку машин и на саму технологическую под­готовку, чтобы обеспечить непрерывное повышение экономической эффективности производства.

Экономичность технологии достигается реализацией таких принци­пов технологического проектирования, как малооперационность, со­вмещение, концентрация, непрерывность, перекрываемость операций, а также замкнутость технологического процесса.

При прочих равных условиях технологический процесс тем эконо­мичнее, чем меньше в нем операций. Однако применение малоопера­ционной технологии нередко требует использования более сложного оборудования и технологической оснастки, новых методов получения деталей. Большие возможности в реализации малооперационности дает применение новейшего металлообрабатывающего оборудования — об­рабатывающих центров, станков с ЧПУ, гибких производственных мо­дулей и комплексов, ГПС.

Большой эффект дает перераспределение операций по изготовлению продукции против хода технологического процесса, т.е. с конечных на начальные стадии изготовления. Применительно к машиностроитель­ному производству это означает максимально возможный перенос опе­раций со сборочного производства в механическое, а из последнего — в заготовительное. Такой перенос обеспечивает резкое снижение как материальных, так и трудовых ресурсов, поскольку начальные процес­сы более экономичны и высокопроизводительны, чем конечные. Еще больший эффект достигается при переносе начальных операций маши­ностроительного процесса (получение заготовок) на конечную стадию металлургического производства — прокатку. Получение катаных заго­товок таких деталей, как валы, ролики, оси, винты, сверла и другие, методом прокатки обеспечивает снижение отходов металла по сравне­нию с ковкой, штамповкой в 2-3 раза и повышение производительно­сти труда при изготовлении деталей в 6—10 раз.

Принцип совмещения в машиностроительном производстве предпо­лагает объединение операций получения заготовок, обработки деталей, а в некоторых случаях — и сборки изделия в едином производственном процессе. Это также обеспечивает экономию материальных и трудовых ресурсов. Например, изготовление 10 тыс. т готовых деталей методом порошковой металлургии (спекание из железного порошка) высвобож­дает около 2 тыс. рабочих, 2 тыс. металлорежущих станков, обеспечивает экономию 20 тыс. т проката (в 10—15 раз больше, чем при переносе обработки из механического цеха в кузнечно-штамповочный).

Концентрация операций позволяет одновременную обработку детали многими одинаковыми инструментами, либо нескольких плоскостей разными инструментами, либо многих деталей одним инструментом, что дает возможность значительно сократить время обработки и расширить область применения специального и специализированного оборудования (автоматических линий, агрегатных многопозионных и автоматизиро­ванных станков).

Непрерывность процесса, которая исключает перерывы в работе между операциями, обеспечивает увеличение производительности, сокра­щение цикла обработки и повышение эффективности производства.

Перекрываемость вспомогательных и ручных операций основными машинными или аппаратурными, предполагает осуществление вспо­могательных операций во время выполнения основных (контроль во время обработки, совмещение перемещения от операции к операции с обработкой, выполнение ручных операций во время машинно-авто­матической работы станка и т.д.). Это позволяет сократить цикл обра­ботки, обеспечить многостаночное обслуживание, облегчить условия труда и тем самым повысить его производительность.

Замкнутость процесса создает условия для применения безотходной технологии, при которой обеспечивается наиболее полное использова­ние поступивших на предприятие сырья, материалов, топлива.

Технологическая подготовка производства новой машины состоит из четырех основных разделов:

1) разработка технологической доку­ментации;

2) проектирование технологической оснастки и нестандарт­ного (специального) оборудования;

3) изготовление технологической оснастки и специального оборудования;

4) наладка запроектированно­го технологического процесса в условиях установившегося серийного или массового производства.

Конкретное содержание разделов, а также объем работ по техноло­гической подготовке производства зависят от сложности машины и типа производства. В единичном производстве, где преобладает децентрали­зованное укрупненное технологическое проектирование, низка техно­логическая оснащенность и используется универсальное оборудование, объем работ по технологической подготовке минимален, поэтому за­траты здесь не превышают 25 % всех затрат на техническую подготовку производства новых изделий. В серийном производстве технологиче­ский процесс более детализирован, выше оснащенность производства, в результате чего затраты на осуществление этой фазы технической подготовки производства достигают 50 % общих затрат. В массовом производстве требуется максимальная детализация и особая тщатель­ность разработки технологического процесса, должна быть обеспечена высокая степень технологической оснащенности производства, на что требуются большие затраты, удельный вес которых достигает 75 % всех затрат на техническую подготовку. Поэтому технологическая подготов­ка осуществляется в наиболее полном объеме, по всем разделам, эта­пам и стадиям работ, характеристика которых приводится ниже.

Разработка технологической документации состоит из двух основных стадий — предварительного и рабочего проектов, осуществ­ляемых параллельно с разработкой эскизного, технического проекта и рабочих чертежей при конструкторской подготовке производства.

На первой стадии технологи знакомятся с особенностями будущей машины и ее основных сборочных единиц и деталей, подбирают мате­риалы для оценки технологичности конструкций, выясняют с конструк­торами возможные пути развития конструкции с целью максимального использования освоенных и типовых процессов, имеющегося оборудо­вания, технологической оснастки. Выясняется также, какие потребу­ются новые процессы, оборудование и технологическая оснастка. На основе изучения конструкции будущей машины и технологического анализа технологическая служба разрабатывает предварительный про­ект, предназначенный для проверки технологичности конструкции ма­шины на стадиях эскизного и технического проектов конструкторской документации и разработки рабочей документации.

Предварительный проект должен содержать перечень: специальных технологических процессов; типовых технологических процессов; тех­нических заданий на разработку специального технологического обо­рудования и оснастки; технологических инструкций.

Вторая стадия, состоящая из трех подстадий, охватывает широкий круг работ: от разработки технологических документов, предназначенных для изготовления и испытания опытного образца, до окончательной отработки и корректировки технологических документов по результатам изготовления и испытания контрольной серии в период установившегося серийного или массового производства.

На первой подстадий (разработка рабочей документации) произ­водится подробный анализ конструкторской документации по опытному образцу новой машины, разрабатывается технологический процесс для его изготовления, анализируется технология в процессе изготовления и испытания опытного образца и осуществляется технологический кон­троль рабочих чертежей, предназначенных для серийного производства новой машины. На этой подстадий группа наиболее квалифицирован­ных и опытных технологов совместно с конструкторами прорабатывает чертежи деталей, сборочных единиц и агрегатов с целью обеспечения высокого уровня технологичности их конструкции. Технологи и конст­рукторы вместе устанавливают возможность изготовления деталей и сбо­рочных единиц с минимальными затратами в условиях действующего производства, проверяют правильность выбора материалов, назначе­ние допусков, классов точности и шероховатости поверхностей, формы деталей, их размеров, механических и физико-технических свойств и т.д. При анализе чертежей сборочных единиц и агрегатов особое внимание уделяется удобству сборки и разборки, возможности применения меха­низированных методов сборки и т.п. Такой анализ позволяет выявить отдельные неувязки и недоработки рабочих чертежей, дать рекоменда­ции конструкторской службе по улучшению конструкций деталей, уз­лов, агрегатов и всей машины с целью повышения их технологичности.

На второй подстадии (изготовление и испытание установочной серии) ведется дальнейший поиск путей повышения технологичности конструкции изделия. Конструкторская документация (чертежи) под­вергается технологическому анализу и контролю для того, чтобы она соответствовала типу производства и возможным вариантам технологи­ческих маршрутов. Исходя из конкретных условий производства и пред­варительной проработки технологического маршрута может быть внесено предложение технологов, например о замене материалов с пониженными механическими свойствами, требующих дополнительной термической обработки, более качественными материалами, обеспечивающими необ­ходимую прочность без такой обработки, и т.д. В ряде случаев может потребоваться изменение форм и размеров деталей для повышения их технологичности.

По результатам анализа разрабатываются технологические маршруты получения заготовок, обработки деталей, сборки узлов и агрегатов, уста­навливается последовательность прохождения их по основным техно­логическим стадиям.

Для изготовления одной и той же детали необходимо разрабатывать несколько вариантов технологического маршрута, из которых выбирается вариант, обеспечивающий наиболее высокую экономическую эффектив­ность производства. Обычно такой вариант применительно к массовому производству характеризуется минимальной длительностью прохожде­ния детали по цехам. Разработка технологии в нескольких вариантах необходима также для решения вопроса об оптимальной загрузке на­личного оборудования.

В этот период выполняется максимальный объем проектных работ по разработке технологических процессов. Сюда входят:

• установление последовательности и методов получения заготовок деталей и их обработки на отдельных рабочих местах;

• разработка технических условий на обработку деталей (установоч­ные базы, технологическая размерность детали, припуски на обработ­ку, чистота, прочность и твердость заготовок), а также чертежей на заготовки, литье, поковки, штамповки и т.д.;

• выбор необходимого оборудования, передаточных и транспортных средств, обеспечивающих рост производительности труда, максималь­ную механизацию и автоматизацию процессов;

• разработка методов технического контроля и испытаний ответст­венных деталей, сборочных единиц и машины, гарантирующих выпуск продукции высокого качества;

• расчет норм времени на выполнение каждой операции в соответст­вии с запроектированными режимами обработки и типом оборудования;

• расчет норм расхода основных и вспомогательных материалов на изготовление каждой детали;

• разработка проекта планировки и перепланировки цехов, участков и рабочих мест, обеспечивающего максимальную реализацию принци­пов организации идеального производства.

Третья подстадия — это разработка и окончательная корректи­ровка технологических документов для условий установившегося массо­вого или серийного производства. Именно на этой подстадии обеспе­чивается максимальная эффективность новой машины как объекта производства и объекта эксплуатации.

Следующий раздел технологической подготовки — проектирова­ние технологической оснастки — имеет особое значение при подготовке производства новой машины для крупносерийного и мас­сового производства, поскольку решает вопросы технической осна­щенности производства и тем самым оказывает большое влияние на качество и стоимость выпускаемых машин. Он состоит из двух основ­ных этапов.

Первый этап — разработка конструкций моделей, штампов, при­способлений, специального инструмента и нестандартного оборудования. Практика показывает, что если при запуске в серийное производство новой машины используется 10-20 % уже имеющихся штампов и при­способлений и 50-70 % вспомогательного и режущего инструмента, то в массовом производстве практически вся оснастка и около 85 % режу­щего инструмента для обработки оригинальных деталей должны быть спроектированы заново.

Основными документами для проектирования новой оснастки яв­ляются чертежи деталей, технологические карты, заказ на проектиро­вание, технические условия на обработку деталей, а также перечень специального, основного и вспомогательного оборудования (поточные и автоматические линии, загрузочные устройства, конвейеры, тара, верстаки, шкафы и т.д.).

Разработка оснастки осуществляется в тесной взаимосвязи с техно­логами, которые проектируют технологический процесс обработки де­талей и вместе с тем определяют тип оснастки, составляют технические задания и условия на нее и примерные эскизы. Конструкция оснастки разрабатывается в конструкторском бюро по оснастке и инструменту,

Второй этап состоит в разработке технологического процесса по изготовлению оснастки, который должен быть достаточно универсаль­ным, но в то же время прогрессивным, совершенным, что в конечном счете обеспечивает высокое качество изготавливаемых деталей при ми­нимальных затратах. Это требует оснащения инструментальных цехов высокопроизводительным оборудованием и высококвалифицирован­ными кадрами. Для изготовления режущего инструмента, применяемого в сравнительно больших количествах и незначительно различающегося, применяется групповая технология, для штампов, приспособлений, не­стандартного оборудования — индивидуальная (специальная) техноло­гия. Для обработки наиболее сложных деталей оснастки целесообразно применение многооперационного оборудования и станков с ЧПУ.

Изготовление технологической оснастки является наиболее трудоемкой частью технологической подготовки. В массовом произ­водстве на это затрачивается до 80 % труда и средств. Так, при переходе на новую модель грузовой автомашины на одном из автозаводов было изготовлено 3,6 тыс. наименований штампов, 10 тыс. приспособлений, 37 тыс. наименований инструмента и 4 тыс. единиц нового оборудования. При этом затраты на их изготовление в 4,5 раза превышали затраты на все проектные работы по технологической подготовке производства. Этот раздел состоит из двух этапов.

Первый этап — изготовление первых экземпляров оснастки и ин­струмента, необходимых для опробования, испытания, наладки и довод­ки их в целях получения деталей в точном соответствии с чертежами. Цикл изготовления оснастки колеблется в больших пределах и зависит также от ее назна­чения и сложности. Режущий инструмент изготавливается за 2—3 меся­ца, а на изготовление сложных штампов затрачивается до полутора лет.

Второй этап состоит в развертывании производства опробован­ной и отлаженной оснастки для выполнения программы выпуска но­вых машин, что обеспечивается регулярной текущей производственной деятельностью инструментального хозяйства.

Завершающий раздел технологической подготовки — наладка за­проектированного технологического процесса в производст­ве — также состоит из двух основных этапов.

Первый этап — выпуск установочной серии машин. В отличие от выпуска опытной партии машин, изготавливаемых методами мелко­серийного производства с применением минимального количества тех­нологической оснастки, установочная серия должна быть выпущена в нормальных условиях стабильного производства с применением всей номенклатуры технологической оснастки и запроектированных методов обработки. При этом решаются следующие задачи, связанные с техни­ческой подготовкой:

• проверка качества обработки деталей и сборки машин в соответст­вии с заданными техническими условиями;

• выверка технологичности конструкции деталей, соответствующей данному типу производства;

• выверка и отладка запроектированного технологического процесса;

• выявление и устранение дефектов в запроектированной и изготов­ленной оснастке;

• выявление и устранение причин дополнительных затрат труда и средств на изготовление деталей (подгонка по месту, недостаточная точность и шероховатость поверхности, излишние операции, повы­шенный брак и др.).

По результатам изготовления установочных серий, проверки и ис­пытания оснастки вносятся коррективы в конструкторские и техноло­гические документы.

Второй (заключительный) этап технологической подготовки, как и конструкторской, — изготовление контрольной серии машин с учетом исправлений, внесенных в конструкцию деталей и машины в целом, а также в оснастку и технологический процесс по результатам изготовления и испытания установочной серии. Эффективный метод выявления недостатков конструкции машины и запроектированной технологии перед запуском в массовое производство — контрольные разборки-сборки. После всесторонних стендовых и ходовых испыта­ний машины контрольной серии полностью разбираются на сборочные единицы и детали под наблюдением ведущего технолога. После устране­ния дефектов машины снова собираются. Такая разборка-сборка позво­ляет выявить не только конструктивные, но и технологические недостат­ки. На этом этапе окончательно отрабатывается конструкция деталей на технологичность, а технологического процесса и оснастки — на эко­номичность, после чего вносятся коррективы во всю техническую до­кументацию, как конструкторскую, так и технологическую.