Организация и планирование машиностроительного производства

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. Человек 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 игрупповые 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 автоматизации необходимо 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 требовании 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 2 X , — суммарные затраты, необходимые на переподготовку ин-

ы

формации по ш 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 и традиционного машиностроения

Эффективность процесса обновления выпускаемой продук­ ции на машиностроительных предприятиях во многом определяется пра­ вильностью, рациональностью выбранного метода перехода на произ­ водство новых изделий. Характер обновления выпускаемой продукции зависит от ряда факторов:

•имеющиеся в распоряжении предприятия ресурсы, которые могут быть использованы для организации освоения новой продукции (капи­ тальные вложения и их материализация в виде производственных поме­ щений, оборудования, технологического оснащения, а также людские ре­ сурсы);

•различия в степени прогрессивности осваиваемого и снимаемого с производства изделий;

•степень подготовленности предприятия к освоению новой продук­ ции (комплектность и качество технической документации, степень го­ товности технологического оборудования и оснащения, уровень квали­ фикационной подготовки персонала, наличие дополнительных производ­ ственных площадей и т. д.);

•конструкторско-технологические особенности продукции;

•тип производства;

•спрос на продукцию, производимую предприятием;

• уровень унификации осваиваемой и снимаемой с производства про­ дукции.

Используемые в машиностроении методы перехода на выпуск новой продукции различаются прежде всего степенью совмещения времени вы­ пуска заменяемых и осваиваемых моделей (либо наличием перерыва ме­ жду окончанием выпуска заменяемой й началом выпуска осваиваемой модели), а также соотношением темпов снижения выпуска снимаемой с производства и темпов нарастания выпуска осваиваемой продукции. Од­ нако при всем многообразии вариантов протекания процессов обновле­ ния продукции машиностроения, определяемого различным проявлени­ ем перечисленных выше определяющих факторов, можно выделить ха­ рактерные методы перехода на новую продукцию: последовательный, па­ раллельный, параллельно-последовательный.

Последовательный метод перехода характеризуется тем, что произ­ водство новой продукции начинается после полного прекращения выпус­ ка продукции, снимаемой с производства. В зависимости от времени пе­ рерыва между окончанием выпуска «старой» продукции и началом вы­ пуска «новой» можно выделить варианты этого метода: прерывно-после­ довательный и непрерывно-последовательный. П р е р ы в н о ­ п о с л е д о в а т е л ь н ы й в а р и а н т предполагает, что после пре­ кращения выпуска «старого» изделия 1 выполняются работы по перепла­ нировке и монтажу технологического оборудования и транспортных средств, и лишь по их завершении — начинается освоение производства «нового» изделия 2 (рис. 1.10). Продолжительность этих работ и опреде­ ляет минимальную величину времени остановки производства (At на рис. 1.10), в течение которого отсутствует выпуск как изделий 1, так и изделий 2.

В организационно-технологическом отношении это — наиболее про­ стой вариант перехода. Однако он самый неэффективный — велики по­ тери в суммарном выпуске продукции, которые обычно не удается ком­ пенсировать. Даже кратковременная остановка производства может рез­ ко ухудшить экономические показатели предприятия, поскольку и при интенсивном наращивании темпов выпуска изделий 2 себестоимость их будет все-таки высока за счет высоких удельных условно-постоянных расходов. Ведь за время At, хотя и отсутствует выпуск продукции, воз­ никнут затраты, которые будут отнесены на себестоимость осваиваемых изделий. В настоящее время этот вариант не применяется.

Н е п р е р ы в н о - п о с л е д о в а т е л ь н ы й в а р и а н т ха­ рактеризуется тем, что выпуск осваиваемого изделия начинается сразу же после прекращения выпуска изделия, снимаемого с производства, т.е. At = 0 (рис. 1.10). Хотя и при этом варианте обычно бывают потери в сум­ марном выпуске изделий, но они могут быть сведены к минимуму за счет

а — прерывно-последовательный; б — непре­ а — без уменьшения суммарного выпуска изде­ рывно-последовательный лий; б — с временным уменьшением суммар­ ного выпуска изделий (линия 3 характеризует суммарный выпуск изделий в период освоения); в — параллельно-поэтапный метод перехода на

выпуск нового изделия

высоких темпов роста выпуска осваиваемого изделия. Эти потери значи­ тельно меньше, чем при прерывно-последовательном варианте освоения, следовательно, меньше и величина условно-постоянных расходов, при­ ходящихся на единицу изделия. Однако организация освоения по этому варианту в организационно-технологическом отношении значительно сложнее. Требуется высокая степень законченности работ по технологи­ ческой подготовке производства нового изделия к началу его освоения. Желательно опробовать до 80% технологических процессов, иметь до 95% смонтированного на новых местах оборудования.

Осуществление этого варианта в массовом производстве требует, как правило, наличия резервных (либо дополнительных) производственных площадей для выполнения подготовительных работ по обеспечению вы­ пуска новой продукции. Лишь при высоком уровне унификации «нового»