Секрет высокой надежности – отношение к делу производственного персонала:

• больше, чем на 80 %, решение проблемы качества зависит от руководителей высшего уровня;

• руководителей надо учить (японских руководителей 10 лет по специальной государственной программе учили проблемам качества, переведя на японский все, что вышло в мире по проблемам качества);

• работники на рабочих местах объединяются по 5–8 человек в кружки качества, выбирают лидера, примерно раз в неделю обсуждают проблемы улучшения качества, уменьшения потерь, расхода материалов, увеличения производительности труда, вырабатывают коллективные рационализаторские предложения, которые обязательно вознаграждаются. В фирме «Тойота» на одного рабочего приходится до 10 рацпредложений. По итогам работы коллективное премирование до 30 % зарплаты.

1.6. Проблемы с надежностью в России

Основные причины низкой надежности отечественной продукции следующие:

• студентов вопросам надежности учат недостаточно;

• проектировщики берут за основу аналог, но не требования качества;

• доводка производится при выпуске, а не при проектировании;

• при изготовлении нет автоматизированного послеоперационного и финального контроля, соответствующих испытательных стендов, методик, алгоритмов испытаний;

• при эксплуатации недостаточно встроенной диагностики, перевода систем в спецрежим при любом отказе, чтобы исключить аварию.

Наработка на отказ различных счпу

Н55 – 800 ч,

2У, 2Р, 2С – 1000 ч,

НЕЙРОН-И3 – 1400 ч,

2С42-65 – 3000 ч,

МС2101 (Электроника НЦ-80-31) – 5000 ч,

вычислитель МС1201.02 в СЧПУ 2С42-65 – 10 000 ч,

зарубежные стойки СЧПУ – не ниже 20 000 ч.

Таким образом, отечественные СЧПУ в начале 90-х годов в 15–25 раз уступали по надежности зарубежным.

Качество микросхем

(входной контроль 10–12 % микросхем – 1990 год, Томское объединение «Контур»)

Место изготовления	Проверено	Отбраковано
Баку	178 тыс.	73,5 тыс.
Тбилиси	504 тыс.	115 тыс.

Контрольные вопросы

1. В каких случаях автоматизация неэффективна в социально-экономическом плане?

2. Оцените и дополните на рис. 1.1 систему мер по повышению качества подготовки специалистов в ПГТУ, учитывая человеческий фактор.

3. Предложите основные разделы бизнес-плана для планируемой покупки и использования в цехе металлообработки токарного станка с системой ЧПУ.

4. Какие факторы являются определяющими для повышения качества и надежности выпускаемой продукции?

2. Автоматизация в машиностроении, системы чпу

2.1. Системы автоматизации в машиностроении

Краткая классификация производственных систем следующая:

• производственная система – это сложная многоуровневая (иерархическая) система, которая преобразует исходные полуфабрикаты, сырье, материалы в конечный продукт, соответствующий общественному заказу;

• в более широком смысле: производство – это соединение ресурсов (сырья, капитала, труда и предпринимательской способности) для производства товаров и услуг;

• основа любого производства – технологический процесс (ТП) – определенное взаимодействие орудий труда, обслуживающей и транспортной систем;

• непрерывные ТП: химическая, нефтегазодобывающая и перерабатывающая, энергетика;

• дискретные ТП: машиностроение, раскрой материалов;

• непрерывно-дискретные ТП: металлургия, цементная, машиностроение и др.

За базу ТП и соответствующих систем автоматизации примем машиностроение. Именно машиностроение (процессы обработки металлов) наряду с ткацкой промышленностью первыми потребовали автоматизации. Машиностроение широко развито в Прикамье. Учтем, что системы автоматизации в различных отраслях выполняются на единой технологической базе, по одинаковым принципам.

Анализ технологических процессов в машиностроении показывает, что в общем цикле организации производства детали станочное время занимает в среднем не более 5 % (остальное – подготовка производства, транспортирование, пролеживание и т.д.). В ста- ночном времени время обработки составляет только около 30 % (остальное время позиционирование, загрузка, измерение, холостое время и др.).

Усилия, направленные на интенсификацию механической обработки, оказывают влияние лишь на небольшую часть в общем балансе цикла получения готового изделия. Тот же анализ показывает, что сокращение непроизводственных потерь времени возможно лишь на основе интеграции производства, которая позволяет, в принципе, довести станочное время в общем цикле изготовления до 90 %, машинное время в рамках станочного также до 90 %. При этом имеется в виду также интеграция производства, которая допускала бы непрерывную трехсменную эксплуатацию оборудования, в том числе и малолюдную ночную смену.

На рис. 2.1 показан баланс времени использования производственного оборудования, откуда следует, что наиболее мощным резервом повышения коэффициента использования оборудования является трехсменная работа.

Практика показала, что в принципе правильная идея – связать интеграцию с безлюдной технологией – достаточно трудноосуществима, поскольку требует решения целого комплекса сложных проблем. В числе этих проблем – резкое повышение надежности оборудования и систем управления на основе МП-х систем.

Объекты автоматизации в машиностроении:

• станки: токарные, фрезерные, сверлильно-расточные, шлифовальные, многоцелевые (обрабатывающий центр), зубообрабатывающие, электроэрозионные и др.;

• периферия станков: роботы, накопители палет, блоки инструментальных магазинов и др.;

• транспортные системы: робокары, конвейеры и др.

• накопительные системы: автоматизированные склады с кранами-штабелерами, станции комплектации и др.;

• вспомогательные системы: контрольно-измерительные машины, станции мойки-сушки и т.д.

Рис. 2.1. Баланс времени использования производственного оборудования

Множество отдельных микропроцессорных систем автоматизации должны быть объединены в единую – локальную вычислительную сеть. C позиций производительности и гибкости системы автоматизации в машиностроении можно классифицировать по уровню гибкости и производительности (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Классификация системы автоматизации в машиностроении: x – закрепленная за оборудованием номенклатура деталей (число партий); y – число деталей в партии; 1 – универсальные станки с ручным управлением; 2 – станки с ЧПУ; 3 – многооперационные станки; 4 – гибкие производственные модули (ГПМ); 5 – гибкие производственные участки (ГПУ); 6 – гибкие линии, цехи; 7 – автоматические линии

Таблица 2.1

Производство станков в основных странах-производителях

Страна- производитель	Станки			Станки с ЧПУ/ %-ная стоимость от всех станков			Роботы
	1970	1980	1987	1970	1980	1987	1987	1984
СЭВ	334	359	380	–	–	–
СССР	202	216	156	1,6/5,2 %	8,9/24 %	21,0/47 %
Китай	139	134	172	–	–	–
США	190	255	95	1,9/19 %	8,9/34 %	5,0/44 %	27,1	9,4
Япония	257	179	126	1,5/7,8 %	22,1/50 %	35,3/70 %	116,0	46,8
ФРГ	164	139	99	0,8/8,3 %	4,7/28 %	14/65 %	12,4	4,8

Необходимо иметь в виду, что количество станков в машиностроении в 1,5 раза больше числа станочников. Однако потребность в станках с ЧПУ на 1990 год была не удовлетворена (табл. 2.1).