18. Управление компонентами технологической системы

18.1. Управление технологической подготовкой производства

Функции технологической подготовки производства

Технологическая подготовка производства (ТПП) – совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятий к выпуску изделий заданного уровня качества при установленных сроках, объеме выпуска и затратах. Основными функциями ТПП являются:

• обеспечение технологичности конструкции изделия;

• разработка технологических процессов;

• проектирование и изготовление средств технологического оснащения;

• управление процессом ТПП изделия.

Современная тенденция выпуска конкурентоспособной продукции, выраженная в развитии автоматизации производства, снижении времени на конструкторские разработки, изготовление, продажу и обслуживание, определила новую стратегию создания изделий машиностроения. Процесс создания изделий стал охватывать параллельное проектирование конструкции и технологии, проходя по замкнутой схеме с выходом и входом на требования рынка (см. рис. ). Технологическая подготовка производства (ТПП) замыкает цикл создания изделия и занимает промежуточное положение между проектированием конструкции и разработкой технологии.

В проектировании конструкции и технологии из комплекса создания изделия выделяют комбинацию «Конструкция – Технология – ТПП» и представляют двумя структурными комплексами с последовательным и параллельным соединениями (см. рис. ). Последовательная структура комбинации традиционная, более привычная и простая, но уступает параллельной для автоматизированного производства. К преимуществам параллельной структуры относятся сокращение цикла создания изделия за счет совмещения проектных работ при совмещении конструирования и разработки технологического процесса.

Технологическая подготовка производства с учетом комплексности технологических процессов проводится по разным цехам: заготовительному, термическому, механообработки, контроля и испытаний.

Существуют три подхода к решению задач подготовки производства:

• традиционный, основанный на экспертном методе проектирования;

• смешанное компьютерное проектирование;

• автоматизированное компьютерное проектирование.

Традиционный подход. Включает изучение рабочих чертежей конструкции, технологического маршрута и инструкций, созданных экспертным методом. Он вырабатывает на аккумулировании знаний о процессах и технологическом оборудовании, обрабатываемости материалов, инструменте и на основе накопившегося практического опыта обработки с наименьшими потерями. При высокой трудоемкости и больших недостатках этот подход бывает эффективным для серийного выпуска изделий на малых предприятиях с совмещенным производством. Опытный проектировщик может выполнить эффективную и безальтернативную подготовку в полном соответствии с экономическими требованиями, достаточно гибкую, с небольшими финансовыми вложениями.

Применение подхода ограничивается частой перестройкой подготовки производства и сложностью выполняемых работ, с увеличением числа обрабатываемых деталей, применяемого инструмента и приспособлений. Тогда становится неизбежным применение компьютерного проектирования.

Смешанное компьютерное проектирование. Расширяет возможности традиционного подхода и основывается на принципах групповой технологии, классификации и кодировании деталей. В этом подходе узаконенный план обработки (технологический маршрут) хранится в файле компьютера для каждой детали, закодированной номером. Процесс обработки выбирается из числа действующих на предприятии или применяется гипотетический процесс, разработанный для группы деталей с условной доминирующей (комплексной) деталью.

При компьютерном проектировании резко сокращается время на проектирование, проектировщик освобождается от рутинных работ, уделяя больше внимания качеству труда. К недостатку процедуры относится ее смешанный характер, проявляемый во взаимодействии автоматизации с личным участием проектировщиков разных профессиональных качеств.

Созданы и реализуются коммерческие варианты компьютерного проектирования, рабочие планы которых хранятся в каталогах и библиотеке информационного обеспечения.

Автоматизированное компьютерное проектирование. Реализуется с программно-алгоритмическим обеспечением, включающим логические решения, формулы. В отличие от предыдущего подхода рассматривается не групповая технология со множеством решений, а единичная на каждую деталь. Автоматизированное проектирование не имеет недостатков, присущих традиционному подходу.

Рассматриваются три процесса управления качеством проектирования в механообработке:

• процесс компьютерного проектирования;

• процесс оптимизации параметров механической обработки;

• процесс адаптивного подхода.

Нормативные системы управления ТПП

Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП). Это установленная государственными стандартами система организации и управления процессом технологической подготовки производства, предусматривающая широкое применение прогрессивных типов технологических процессов, стандартной технологической оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации производственных процессов, инженерно-технических и управленческих работ.

Функционирование ЕСТПП в соответствии с ее назначением обеспечивается комплексным применением стандартов ЕСТПП. К их числу относят:

• Единую систему конструкторской документации (ЕСКД);

• Единую систему технологической документации (ЕСТД)

• Единую систему классификации и кодирования технико-экономической информации;

• Государственную систему обеспечения единства измерения.

ЕСТПП основана на системно-структурном анализе цикла: на широком применении типовых и групповых технологических процессов, стандартной оснастки и модульного оборудования, экономико-математических методов и вычислительной техники при ее организации и управлении. Она ставит принципиально новые задачи перед конструкторскими и технологическими службами, которые призваны решать вопросы перспективного развития конструкции и технологии изготовления изделий; является следующим звеном между конструированием и производством, определяя качество, экономичность и конкурентоспособность продукции.

Общей задачей ЕСТПП является обеспечение готовности производства к выпуску новых изделий высокого качества. Прогрессивная подготовка производства охватывает быстрое и высококачественное проектирование новых изделий, изготовление и испытание опытных образцов изделий, постановку новых изделий на серийное производство.

Основной целью системы является обеспечение необходимых условий для достижения полной готовности производства любого типа (единичного, серийного, массового) к выпуску изделий заданного качества в минимальные сроки и при минимальных трудовых и материальных затратах. Решение задачи проектирования технологического процесса по превращению заготовки в деталь с заданными технологическими требованиями эффективно реализуется:

• в конструкторской подготовке производства;

• в технологической подготовке производства;

• в ремонте и техническом обслуживании изделия в целом.

В конструкторской подготовке производства анализируются рабочие чертежи конструкции изделия и проводится обработка на технологичность. Компонуются исходные данные о геометрических формах и размерах, требованиях к точности, обрабатываемости материала; программы выпуска для дальнейшего проектирования технологических процессов и выбора оборудования.

В технологической подготовки производства составляется технологический маршрут, выбираются режимы обработки, уточняются требования к технологичности конструкции. Завершается все разработкой технологического процесса и оформлением технологической документации с технико-экономической оценки и ее кодированием.

Одним из основных организационно-технических принципов ЕСТПП является обеспечение высокого уровня технологичности изделий путем широкого внедрения в практику конструирования методов унификации и агрегатирования, преемственности конструкций, использования рациональных конструктивных решений, материалов и методов изготовления.

ЕСТПП по своему определению и назначению является надстройкой над реально существующими формами организации ТПП, такими, как безмашинная, механизированная, автоматизированная (АСТПП). ЕСТПП должна обеспечить создание на предприятии любой из перечисленных форм организации ТПП, оптимальной для данного конкретного случая.

Автоматизированные системы технологической подготовки производства. Организационную основу автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП) составляет системное применение средств автоматизации инженерно-технических работ. Это обеспечивает оптимальное взаимодействие людей, машин и средств автоматизации при выполнении функций технологической подготовки производства.

АСТПП призвана моделировать функции ТПП, связанные с обеспечением технологичности конструкции изделия, проектированием технологических процессов, проектированием и изготовлением средств технологических процессов, проектированием и изготовлением средств технологического оснащения, управлением технологической подготовкой производства.

АСТПП обычно состоят из подсистем. При этом предусматривается или их объединение в различных вариантах, или автономное использование каждой подсистемы. Таким образом, основным структурным элементом АСТПП является подсистема.

По функциональному назначению различают два типа подсистем: общего и специального назначения.

В зависимости от характера решаемых задач устанавливают следующий основной состав подсистем общего назначения:

• информационный поиск;

• кодирование, контроль и преобразование информации;

• формирование исходных данных для автоматизированных систем управления различных уровней;

• оформление технической документации.

В зависимости от реализуемой функции ТПП устанавливают следующий основной состав подсистем специального назначения:

• обеспечение технологичности конструкции изделия (в части количественной оценки технологичности и совершенствования технологической системы);

• проектирование технологических процессов по видам обработки;

• конструирование средств технологического оснащения (по видам);

• управление ТПП;

• изготовление средств технологического оснащения.

Подсистемы специального назначения реализуются, с одной стороны, на основе систем автоматизации проектирования (САПР) конструкции, а с другой – на основе АСУ, решающих задачи управления ходом ТПП, управления процессами проектирования, включая технологические процессы изготовления оснастки.

Систему автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР-ТП) стали применять более широко в связи с ростом объема машиностроения, усложнением конструкции изделий и технологических процессов, сжатыми сроками технологической подготовки производства.

Параллельно с САПР-ТП также широко применяют систему автоматизированного проектирования изделий машиностроения – САПР-К, которая создается по классификаторам ЕСКД и Общесоюзному классификатору промышленной и сельскохозяйственной продукции (ОКП).