2. Трудоёмкость и станкоёмкость

При проектировании цеха, участка наряду c характеристикой и номенклатурой выпускаемых изделий необходимо иметь достоверные данные о трудоемкости изделия. Трудоемкостью изделия называют время, затраченное на его изготовление и выраженное в человеко-часах (Т чел.ч). Определяют трудоемкость по нормативам, отражающим применение в производстве современных методов и средств. Расчетная трудоемкость включает в себя все нормируемое по технологическому процессу время обработки на станках и ручных операциях, причем при многостаночном обслуживании суммарное время обработки на станках, обслуживаемых одним рабочим, для определения трудоёмкости делят на число обслуживаемых станков.

При расчете количества оборудования необходимо иметь данные о станкоемкости изделия, т. е. о времени, затраченном на изготовление изделия и выраженном в станко-часах работы оборудования (Т ст. ч).

Ориентировочно связь между трудоемкостью и станкоемкостью выражается через среднее значение коэффициента многостаночного обслуживания К_м  среднее число станков, обслуживаемых одним рабочим:

Т ст. ч = Т чел.ч * К_м. (1)

В зависимости от этапа проектирования, типа производства и других факторов трудоемкость (станкоемкость) изготовления детали или сборки изделия может быть определена различными способами.

При проектировании цехов массового производства, как правило, разрабатывают подробно технологические процессы обработки каждой детали, а также сборки изделия и его составных частей.

Как известно, основной расчетной величиной при проектировании производственного процесса массового производства является такт выпуска   промежуток времени, затрачиваемый на изготовление детали или сборки узла (изделия):

(2)

где   такт выпуска, мин;

Ф_о  эффективный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

N  годовая программа выпуска, шт.

Содержание операций в массовом производстве устанавливают таким образом, чтобы их продолжительность была приблизительно равна или кратна такту выпуска.

Проектирование цехов и участков массового и крупносерийного производства ведут по точной программе. Этот метод предполагает наличие детально разработанных технологических процессов обработки и сборки с техническим нормированием. При этом трудоемкость обработки комплекта деталей или сборки узла на одно изделие;

для массового производства

(3)

для серийного производства

(4)

где и  штучное и штучно-калькуляционное время выполнения i-й операции обработки 1-й детали или сборки j-ro узла;

п  число деталей в изделии при определении трудоемкости обработки или узлов  при определении трудоемкости сборки;

т  число операций изготовления детали или сборки узла.

Время

(5)

где  подготовительно-заключительное время на j-й операции изготовления i-й детали или сборки i-гo узла;

 число i-x деталей или узлов в партии.

Суммарная трудоемкость сборки изделия Т_сб._и включает время Т_общ, затрачиваемое на общую сборку изделия из предварительно собранных узлов, т. е.

Т_сб.и = Т_уз + Т_общ, (6)

где Т_уз  трудоемкость узловой сборки, определяемой по формулам (9) или (10).

При проектировании по приведенной программе трудоемкость обработки или сборки изделий-представителей получают также путем технического нормирования операций обработки или сборки. Трудоемкость обработки или сборки остальных деталей или изделий находят с помощью коэффициента приведения:

Т_и = Т_пр * К_пр, (7)

где Т_и и Т_пр  трудоемкость соответственно изготовления рассматриваемой детали или изделия данной группы и детали или изделия-представителя;

К_пр  общий коэффициент приведения для рассматриваемой детали или изделия

При разработке проектов технического перевооружения или реконструкции цехов, а также в тех случаях, когда объектом проектирования является освоенное изделие, трудоемкость (станкоемкость) изготовления деталей этого изделия или трудоемкость его сборки может быть определена по заводским данным с учетом переработки норм и внедрения новой технологии, средств автоматизации и механизации производственных процессов в проектируемом производстве.

С этой целью в ходе предпроектного обследования производства выявляют реальные затраты времени на изготовление деталей или сборку изделия. Как правило, заводы дают проектантам данные о трудоемкости в нормо-часах, которые необходимо перевести в человеко-часы или в станко-часы:

Т чел.ч = Т н ч / К_пер = Т н. ч • 100/Р (8)

где K_пер  коэффициент переработки норм;

Р  средний процент выполнения норм.

Одновременно при этом выявляют наиболее «узкие» места производства, т. е. те операции и технологические процессы, которые в наибольшей степени сдерживают расширение производства и улучшение качества продукции. Это особенно важно при внедрении гибких производственных модулей и многоцелевых станков. Учитывая их высокую стоимость, необходимо применять их для решения задачи расширения «узких» мест.

В ходе предпроектного обследования выявляют как суммарную трудоемкость изготовления, так и трудоемкость изготовления на основных группах оборудования, а для сборки  трудоемкость узловой сборки, слесарно-пригоночных работ, общей сборки изделия, трудоемкость испытания изделия в целом и его отдельных сборочных единиц.

В настоящее время при техническом перевооружении предприятий серийного производства предполагается более широкое использование станков с ЧПУ, в том числе многоцелевых, и гибких производственных модулей. Для определения трудоемкости изготовления деталей в новых условиях можно воспользоваться данными о станкоемкости изготовления деталей по существующей технологии, скорректировав данные по станкоемкости изготовления тех деталей, которые переводятся для обработки на более производительное оборудование.

Для этого суммарную трудоемкость изготовления по существующей технологии разделяют по видам работ, выполняемых на универсальных станках (токарных, фрезерных, шлифовальных и др.), автоматах и полуавтоматах, станках с ЧПУ. Станкоемкость по видам работ T_i корректируют с помощью коэффициента роста станкоемкости на проектную программу K_pi с учетом ежегодного планового снижения. Таким образом, станкоемкость рассматриваемого вида работ по базовому варианту, но на новую программу и в плановом году внедрения будет равна:

Т_бi = T_i * К_pi (9)

(10)

где N_пр  программа выпуска в проектном варианте;

N_б  программа в действующем производстве;

  планируемый ежегодный процент снижения станкоемкости;

n_в  планируемый срок внедрения новой технологии в годах.

Затем объемы работ, переводимые на прогрессивные виды оборудования, корректируют с помощью коэффициента прогрессивности К_пг учитывающего более высокую производительность этого оборудования:

Т_пр= Т_бi / К_пг (11)

Абсолютные значения коэффициентов прогрессивности зависят от сложности изготовляемых деталей, технического уровня действующего производства, партии запуска.

Чем сложнее изготовляемые детали, ниже технический уровень действующего производства и меньше партия запуска, тем больше коэффициент К_пг, и наоборот. Так, при переводе изготовления деталей типа тел вращения на станки с ЧПУ и гибкие производственные модули К_пг рекомендуется принимать от 1,5 до 3, на токарные многоцелевые станки  до 45. При переводе изготовления корпусных деталей на многоцелевые станки и гибкие производственные модули в зависимости от указанных выше факторов К_пг = 2 ... 6.

Полученные таким образом значения станкоемкости по видам работ с учетом использования прогрессивного оборудования применяют для определения числа станков.

Расчетную станкоемкость на годовую программу участка или цеха можно ориентировочно определить по формуле:

(12)

где T_з  годовая станкоемкость изготовления деталей по заводским данным;

К_р коэффициент изменения станкоемкости на годовой проектный объем;

К_р = N_пр / N_б (13)

К_у  коэффициент ужесточения, представляющий собой отношение станкоемкости изготовления деталей на участке или в цехе после внедрения новой технологии к станкоемкости изготовления аналогичных деталей по действующей на заводе технологии.

Коэффициент ужесточения можно определить на основе сопоставления станкоемкости изготовления деталей-представителей по сравниваемым вариантам, т. е. по тем деталям, на которые детально разрабатывались новые технологические процессы.

К_у = T_прi / T_i (14)

где T_прi; и T_i —соответственно проектная и заводская станкоемкость обработки деталей-представителей.

Трудоемкость разметочных, моечных, слесарных и прочих дополнительных работ при механообработке (в процентах от станкоемкости) зависит от вида производства: 815 %  для единичного и мелкосерийного; 510 %  для среднесерийного; 36 %  для крупносерийного и массового.

При укрупненном проектировании, применяемом на этапе технико-экономического обоснования проекта (ТЭП), трудоемкость изготовления деталей изделия на годовой выпуск может быть определена по показателям трудоемкости механической обработки комплекта деталей одного изделия T’_уд или 1 т изделия Т’’_уд.

При использовании первого показателя суммарная трудоемкость обработки годовой программы

T_ = T’_yдN (15)

где N  годовая программа выпуска.

При использовании второго показателя

T_ == T’_yдM_иN (16)

где M_и  масса изделия.

Указанные показатели трудоемкости определяют на основе анализа трудоемкости изготовления аналогичных изделий на передовых заводах страны и за рубежом. Эти показатели устанавливают также отраслевые технологические институты, занимающиеся разработкой прогрессивной технологии для отрасли.

При укрупненном проектировании трудоемкость сборки изделия может быть определена:

• по показателю трудоемкости сборочных работ на 1 т массы изделия, как рассмотрено выше;

• по данным заводов и ранее выполненных проектов в зависимости от трудоемкости изготовления деталей данного изделия.

Трудоемкость сборки изделия подразделяют на трудоемкость слесарно-пригоночных работ, узловой и общей сборки.

В условиях единичного и мелкосерийного производства увеличивается доля слесарно-пригоночных работ и общей сборки. Это объясняется тем, что сборку в основном ведут на одном рабочем месте (стенде), а требуемая точность ответственных сопряжении обеспечивается пригонкой. В условиях массового производства с целью сокращения цикла сборки и увеличения производительности изделие разбивают на отдельные узлы, сборку которых ведут параллельно (узловая сборка). Общую сборку проводят из предварительно собранных и проверенных сборочных единиц, используя поточные методы работы. Применение методов полной или ограниченной взаимозаменяемости для обеспечения требуемой точности сборки способствует сокращению объема сборочных работ. Правда, при этом несколько увеличивается трудоемкость изготовления в связи с необходимостью более точного изготовления деталей. Однако возможность использования поточных методов работы, как при изготовлении деталей, так и при сборке узлов и изделия в целом обеспечивает эффективность подобной организации труда.

Широкое применение автоматизированного проектирования технологических процессов при проектировании цехов и участков существенно снижает трудоемкость и повышает точность расчетов. При этом одновременно решаются задачи выбора оборудования по обоснованным критериям и определения станкоемкости (трудоемкости) изготовления и сборки.