Организация и планирование машиностроительного производства (произв

Интересен опыт научно-технического центра «Конструктор», кото­ рый проектирует программно-аппаратные комплексы высокой степени интеграции, обеспечивающие комплексную автоматизацию сквозного цикла: проектирование — конструирование — изготовление. Основу комплексов составляют лицензионные системы:

—AutoCAD и его расширения для геометрического моделирования 3-мерных объектов, выпуска чертежно-конструкторской документации и разработки графических информационных систем;

—3D Studio, Animator Pro, Auto Vision для художественного проек­ тирования, презентации и видеорекламы;

—COSMOS/M для проведения прочностных, тепловых, гидравличе­ ских и электромагнитных расчетов по методу конечных элементов. Ана­ лиз плоских и пространственных конструкций (ферм, объемных тел и их комбинаций) проводится при помощи специального геометрического пре- и постпроцессора GEOSTAR или непосредственно в среде AutoCAD;

—Manufacturing Exert и PEPS для подготовки управляющих про­ грамм для станков с числовым программным управлением.

В результате адаптации указанных систем решаются следующие за­ дачи:

•подготовка чертежно-конструкторской документации в соответст­ вии с ЕСКД, включая автоматизированный выпуск текстовой документа­ ции (спецификаций, ведомостей, спецификаций покупных изделий и др.);

•выпуск специализированных чертежей в области машиностроения, строительства, электротехники, электроники, гидравлики с использова­

нием готовых баз данных стандартных элементов;

•ведение архивов чертежей, формирование библиотек графических элементов чертежей;

•автоматизированное проведение конструкторских расчетов в про­ цессе формирования чертежа: компоновка размеров, прочностной расчет

ирасчет массово-инерционных характеристик;

•параметризация чертежей;

•оптимизация компоновки размеров и определение допусков и поса­

док;

•защита LISPпрограмм от несанкционированного копирования. Комплекс разрабатывается для конструкторских и технологических

служб машиностроительных предприятий в виде рабочих мест конструк­ тора на базе IBM РС386,486, Pentium в комплекте с плоттерами, сканера­ ми, дигитайзерами и другим периферийным оборудованием.

По другому пути пошла отечественная фирма АСКОН, разработав­ шая систему автоматизированного проектирования «КОМПАС» (Ком­

плекс Автоматизированных Систем). Разработка фирмы система КОМПАС-5 явилась ответом отечественного программирования на каче­ ственные изменения в сфере высоких технологий, появление высокопро­ изводительных персональных компьютеров, выпуск операционных сис­ тем Windows NT и Windows 95. КОМПАС-5 — это новое поколение вы­ сокоэффективной конструкторской графики с совершенными техноло­ гиями проектирования и инструментальными средствами, которые отвечают самым современным требованиям. По техническим характери­ стикам чертежно-конструкторская КОМПАС-5 является одной из самых мощных в мире.

Последняя версия системы КОМПАС-5 — это высокоэффективная среда проектирования различных изделий, включающая мощный чер­ тежно-конструкторский редактор со средствами интерактивной парамет­ ризации, модуль управления документами, готовые библиотеки для раз­ личных областей применения, прикладные конструкторские пакеты и ин­ струментальные средства разработки приложений. Эта система осущест­ вляет перевод чертежей с бумажных носителей в электронный вид, редактирование, автоматическую векторизацию сканированных графи­ ческих материалов.

Однако творческая работа, согласование и принятие решений состав­ ляют 20—25% (см. табл. 1.15) и не могут быть автоматизированы. Поэто­ му разработчик вынужден при самой совершенной покупной компьютер­ ной системе дополнять базу данных. Вся эта работа строится на использо­ вании графических редакторов, интерактивный режим которых мало чем отличается.

Отечественным машиностроением накоплен значительный опыт по созданию и использованию систем автоматизированного проектирова­ ния технологических процессов (САПР ТП). Основными задачами, ре­

•повышение производительности труда работников, занятых техно­ логической подготовкой производства;

•повышение качества работ;

•уменьшение стоимости работ по ТПП.

Для функционирования САПР ТП на предприятии необходимо соз­ дать информационную базу, которая должна содержать классификаторы заготовок, деталей, оборудования, режущего, вспомогательного и изме­ рительного инструмента, средств технологического оснащения, дейст­ вующие ГОСТы, стандарты предприятия, рекомендации и руководящие материалы. Также необходимо разработать (или использовать сущест­ вующую) систему кодирования технико-экономической информации. Все вышеописанные работы достаточно трудоемки, и внедрение САПР

ТП в полном объеме может затянуться на длительный срок. Поэтому ра­ боты по автоматизации проектирования технологических процессов сле­ дует проводить в несколько этапов, отличающихся друг от друга уровнем автоматизации.

На п е р в о м э т а п е проводится частичная автоматизация работ. Используя средства вычислительной техники, разрабатываются мар­ шрутные и операционные карты, проводятся расчеты норм штучного вре­ мени, расхода материала и т.п.

В т о р о й э т а п предусматривает внедрение автоматизированных систем, решающих комплексные задачи технологической подготовки производства. Разрабатываются типовые и групповые технологические процессы, выбираются средства технологического оснащения, проекти­ руются производственные участки, линии и т.п.

На т р е т ь е м э т а п е проводится работа по внедрению автома­ тических систем, являющихся частью интегрированных производствен­ ных систем, которые осуществляют комплексную подготовку производ­ ства изделий, изготовление которых проводится с использованием гиб­ ких производственных систем (ГПС).

Ч е т в е р т ы й э т а п работ предполагает использование самона­ страивающихся и самоорганизующихся систем, которые могут отслежи­ вать изменение условий производства и при необходимости корректиро­ вать методы решения производственных задач. Челойек в этих условиях выполняет роль контролера.

Сразу перейти к решению задач третьего или четвертого этапа прак­ тически невозможно, так как необходимо создать достаточную информа­ ционно-технологическую базу. Работа предприятия на том или ином эта­ пе зависит от многих факторов, в частности от типа производства.

В условиях единичного и мелкосерийного производства номенклату­ ра выпускаемых изделий чрезвычайно велика, поэтому предприятие по­ стоянно находится в стадии технологической подготовки производства. Из-за большого объема работ по технологическому проектированию на изделия разрабатываются только маршрутные технологические процес­ сы. Решение вопросов, связанных с выполнением технологических опе­ раций (схема базирования заготовки, число переходов, режимы резания, выбор средств технологического оснащения и др.), предоставляется ра­ бочим, имеющим достаточно высокую квалификацию.

Кроме разработки маршрутных технологических процессов решают­ ся и другие задачи по подготовке производства:

—разрабатываются материальные нормативы;

—производятся расчет и заявка необходимого количества режущего

иизмерительного инструмента;

— рассчитываются трудозатраты на изготовление деталей, сбороч­ ных единиц и изделия в целом.

На предприятиях единичного и мелкосерийного производства целе­ сообразно внедрение САПР ТП на уровне маршрутной технологии.

Серийное производство характеризуется большей стабильностью из­ делий, выпускаемых крупными партиями. Уровень проработки техноло­ гии здесь выше, чем в единичном и мелкосерийном. Для деталей разраба­ тываются в основном типовые и групповые технологические процессы.

На предприятии создается и постоянно пополняется банк данных, ко­ торый содержит следующие основополагающие документы:

—конструкторские и технологические характеристики изделий;

—классификаторы деталей, оборудования, СТО, режущего и изме­ рительного инструмента;

—эксплуатационно-технические характеристики оборудования (в том числе с ЧПУ) и технологической оснастки;

—организационно-технологическую документацию (маршруты из­ готовления, операционные карты, техпроцессы изготовления деталей и сборочных единиц, конструкторские и технологические спецификации, проекты линий и участков и т.п.);

—нормативно-справочную документацию (режимы резания, нормы времени, действующие стандарты и т.п.).

Использование вычислительной техники и информационно-поиско­ вой системы позволяет разрабатывать технологическую документацию достаточной полноты и практически не требующей последующей дора­ ботки.

В крупносерийном и массовом производстве объем выпускаемых из­ делий достигает десятков и даже сотен тысяч. Период работы предпри­ ятия до очередной переналадки на выпуск нового изделия может дости­ гать нескольких лет. В данных типах производства экономически оправ­ даны большие капитальные вложения на стадии технологической подго­ товки производства. Например, применение дорогих методов получения высокоточных заготовок позволяет уменьшить припуски при механиче­ ской обработке и повысить коэффициент использования металла.

На предприятиях широко используются специальное оборудование (если ни одна из существующих моделей не устраивает, то делается заказ на проектирование специального станка), СТО и инструмент, в том числе и специальный. Решаются дополнительные задачи подготовки производ­ ства и выдвигаются новые требования к САПР, для этого создаются под­ системы САПР, такие как:

• автоматизация расчетов операционных размерных цепей;

•автоматизированного проектирования операций;

•автоматизация расчетов режимов резания и нормирования труда;

•автоматизация проектирования производственных участков, цехов

идр.

Для серийного и массового производства характерно выполнение операций на станках с ЧПУ. Технолог-программист разрабатывает управляющую программу, которая является элементом технологическо­ го процесса. Оператор, работающий на станке с ЧПУ, не имеет возможно­ сти вмешиваться в процесс обработки детали, а следовательно, практиче­ ски не влияет на точность получаемых размеров.

Кроме традиционных расчетов, технолог-программист проводит до­ полнительные:

—расчет траектории инструмента;

—кодирование управляющей программы на программоноситель;

—отладка и внедрение программы на рабочем месте.

При разработке программы широко используются математические методы. В настоящее время существует много систем автоматизирован­ ного программирования (САП), которые успешно используются на пред­ приятиях серийного и массового производства.

Сроки технологической подготовки производства (ТПП) существен­ но сокращаются за счет автоматизации инженерного труда. Но прежде чем приступать к автоматизации работ, необходимо правильно выбрать объект автоматизации. По степени сложности объектом может быть:

• система ТПП в целом как совокупность взаимодействующих функ­ циональных подсистем;

• функциональная подсистема как совокупность задач ТПП;

• задачи ТПП, решение которых необходимо для обеспечения функ­ ционирования системы ТПП.

При выборе объекта автоматизациинеобходимо учитывать следую­ щие факторы:

—снижение трудоемкости работ при разработке технологических процессов;

—повышение уровня организации и качества ТПП;

—возможность рациональной организации основного производства;

—сокращение сроков ТПП и стоимости обработки информации. Объект автоматизации выбирается на стадии разработки техническо­

го задания и уточняется при работе над техническим проектом. Предва­ рительный выбор объекта проводится в соответствии с определенной це­ левой функцией. Целевая функция определяет условия выбора объекта, подлежащего автоматизации в зависимости от требований производства. Это может быть временная, технологическая (решение комплекса взаи­ мосвязанных задач на едином организационно-техническом уровне) или стоимостная (рациональное распределение и использование затрат при рассмотрении объектов, подлежащих автоматизации) целевая функция.

m

где £ З пер, — суммарные затраты, необходимые на переподготовку ин- i=i

формации по m операциям; За — затраты, связанные с решением задач в автоматизированном режиме.

3. Для стоимостной целевой функции Cj + Е • Kj => min,

где Cj — стоимость решения задачи или комплекса взаимосвязанных за­ дач по j-м вариантам; Е — принятая на предприятии внутренняя норма рентабельности; Kj — единовременные затраты по сравниваемым вари­ антам.

При сравнении нескольких вариантов наиболее экономичный выби­ рают по минимуму приведенных затрат (Cj + Е • Kj).

Правильно выбрав объект автоматизации, можно получить сущест­ венную экономию материальных и трудовых ресурсов.

На рис. 1.9 приведена схема алгоритма САПР технологических про­ цессов. Входная оперативная информация формируется на основе систе­ мы кодирования технико-экономической информации. Все дальнейшие работы (выбор и формирование групповых или типовых операций (пере­ ходов), расчет припусков, определение допусков и т.д.) осуществляются по СТП, классификаторам и нормативно-справочной документации предприятия. Конечный результат данного процесса — разработка мар­ шрутной карты технологического процесса.

ГЛАВА 1.7. ОРГАНИЗАЦИЯ ОСВОЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА НОВОЙ ТЕХНИКИ

1.7.1. Характеристика процесса освоения производства

Освоение производства — это начальный период промыш­ ленного производства новой продукции, в течение которого обеспечива­ ется достижение запланированных проектных технико-экономических показателей (прежде всего проектного выпуска новых изделий в едини­ цу времени и соответствующих этому выпуску проектной трудоемкости и себестоимости единицы продукции). Выделение этого периода целесо­ образно только для условий массового и серийного типов производства, для которых характерна стабильность номенклатуры продукции, выпус­

каемой предприятием в течение определенного времени; в единичном производстве период освоения практически отсутствует, так как обновле­ ние номенклатуры связано с выпуском каждого нового единичного изде­ лия либо небольшой партии.

В период освоения продолжается конструкторско-технологическая доработка нового изделия и приспособление самого производства к вы­ пуску новой продукции. Поэтому одной из характерных черт этого пе­ риода является динамичность технико-экономических показателей про­ изводства. Например, на автомобильных заводах за период освоения тру­ довые затраты на изготовление единицы продукции в отдельных случаях снижались в 2,5—4 раза, затраты на основные и вспомогательные мате­ риалы— на 15—20%, на оснастку и инструменты — на 5%, потери от брака — до 10%.

В этот период поступает значительное количество конструктор­ ско-технологических изменений, которые не только требуют внесения корректировок в техническую документацию, но и изменения уже осво­ енных технологических операций, технологического оснащения, а ино­ гда и процессов в целом.

Объем таких изменений может быть весьма значительным. Иногда трудоемкость доработки технической документации соизмерима с трудо­ емкостью ее разработки. Так, в автомобильной промышленности затраты на доработку технической документации в 70—80-х годах нередко со­ ставляли 25—30% от суммарных затрат на проектирование. Часто изме­ нения в конструкцию изделий вносятся под предлогом улучшения их тех­ нических параметров, хотя в действительности имеет место устранение ошибок, допущенных на этапах технической подготовки производства.

Внесение изменений ведет к растягиванию периода освоения, росту затрат. Так, изменение конструкции одной лишь детали осваиваемой в производстве машины в условиях массового производства может потре­ бовать пересмотра технологического процесса получения заготовки и ме­ ханической обработки, проектирования и изготовления специальных приспособлений, режущего, измерительного и иного инструмента, пере­ смотра норм расхода материала и норм времени, уточнения оператив­ но-производственных планов. Заслуживает внимания опыт авиационной промышленности некоторых зарубежных фирм, практикующих внесение изменений только до начала серийного или массового выпуска. Внесение изменений в ходе производства рассматривается при этом как чрезвычай­ ное происшествие.

В период освоения многим рабочим, особенно занятым в основных цехах предприятий массового типа производства, приходится вновь ос­ ваивать технологические операции, обслуживаемое оборудование, тех­ нологическое оснащение, т.е. приобретать профессиональные навыки в

изменившихся производственно-технических условиях. Для выработки рациональных трудовых приемов требуется определенное время.

Кроме того, основные характеристики процесса освоения — продол­ жительность этого периода, динамизм затрат — в значительной степени зависят и от степени подготовленности предприятия к обеспечению раз­ вернутого серийного или массового производства. При высокой степени готовности специального оборудования и оснастки к началу развернуто­ го выпуска продукции удается значительно сократить период освоения, обеспечить сравнительно небольшое превышение трудоемкости первых промышленных изделий в сравнении с проектной трудоемкостью.

В то же время при значительном несоответствии уровня технологиче­ ского оснащения к началу освоения тому уровню, который предусмотрен для обеспечения проектного выпуска изделий — период освоения затя­ гивается, имеет место значительно превышение трудоемкости и себе­ стоимости изделий первых лет выпуска в сравнении с проектными пока­ зателями. Высокий уровень готовности основных средств к началу про­ изводства требует значительных капитальных вложений, которые в от­ дельных случаях могут оказаться чрезмерно большими. Существует и риск отказа от какой-то части технологического оснащения при интен­ сивном потоке конструкторских изменений в период освоения.

Поэтому для определенных видов продукции в зависимости от типов производства обычно устанавливаются оптимальные объемы оснащения к началу периода освоения. Например, в массовом производстве изделий с относительно небольшим производственным циклом (легковые автомо­ били, бытовые холодильники, телевизоры и т.д.) при благоприятном про­ гнозе относительно сбыта продукции прогрессивной тенденцией являет­ ся обеспечение к началу производства максимально высокого (равного или близкого к 100%) уровня его оснащенности. В этом случае удается период освоения сократить до нескольких месяцев.

Особенности периода освоения определяются не только типом произ­ водства, но и спецификой отрасли. В табл. 1.16 приведены отличитель­ ные особенности процессов освоения производства изделий электронной промышленности и традиционного машиностроения.

Таблица 1.16. Отличительные особенности процессов освоения изделий

электронной промышленности н традиционного машиностроения