книги из ГПНТБ / Берман, А. Г. Ритмичность производства в машиностроении и приборостроении (организационно-экономические вопросы)

несколько наименований (многопредметные), при условии недо­ пущения простоев рабочих, занятых изготовлением i-й группы изделий, и всех рабочих линий; предложена также формула рас­ чета суммарных простоев всех рабочих мест в смену (V, Тпр). Пред­ ставляется возможным в ряде случаев за счет незначительных простоев некоторых рабочих мест довести длину цепи конвейера L или Ш = L/l0 до целесообразных значений, обеспечив при этом минимум Тпр.

Нужно отметить, что МНПЛ для одновременной сборки раз­ личных изделий не нашли пока широкого распространения. Это можно объяснить тем, что при расчетах по формулам, приведе-

Т а б л и ц а 22

Пример расчета МНПЛ с одновременным изготовлением изделий, различных по ритму выпуска

Г Л А В А IV

ОЦЕНКА И ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА НА ПОТОЧНЫХ УЧАСТКАХ И ЛИНИЯХ

1.Понятие надежности производства

ифакторы, определяющие ее уровень

осовременных условиях быстрого развития науки ^ и техники значительно возросли требования к точ­

ности и надежности машин и приборов.

Быстрое развитие теории надежности позволило на основе применения теории вероятностей, законов распределения случай­ ных величин и методов математической статистики разработать принципы и методы определения расчетных и прогнозируемых показателей надежности и эффективные методы ее повышения применительно к различным изделиям приборо-, аппаратостроения и машиностроения.

Надежность деталей, сборочных единиц, комплектующих эле­ ментов прибора или машины определяется их безотказностью, со­ храняемостью, ремонтопригодностью и долговечностью. В ГОСТ 13377—67 сформулировано содержание этих понятий и даны фор­ мулы для определения численных значений показателей надеж­ ности.

Вопросам исследования факторов и причин, определяющих характер и частоту случайных отказов, методов определения и улучшения количественных показателей надежности различ­ ных приборов, машин и их составных частей, ремонтируемых или заменяемых после первого отказа, а также изделий, отказы кото­ рых недопустимы как по условиям безопасности, так и в связи со значительным материальным ущербом, ими вызываемым, посвя­ щена специальная литература. В ней все большее значение при­ дается обоснованию показателей надежности новых и модернизи­ руемых конструкций машин и приборов различного назначения на стадии проектирования, повышению надежности технологи­ ческими методами, проверке действительной надежности с помощью специальных, в том числе ускоренных испытаний, а также на­ коплению и специальной обработке эксплуатационных данных.

Широко обсуждаются теоретические вопросы оценки надеж­ ности, применения для этой цели методов статистического моде­ лирования, определения интенсивности случайных отказов раз­ личных сложных технических систем и постепенных отказов

181

восстанавливаемых технических устройств. Исследуются методы прогнозирования надежности проектируемых механических си­ стем при различной полноте и достоверности информации о надеж­ ности элементов. Большое внимание уделяется вопросам резер­ вирования систем, оптимизации числа резервных элементов при различных способах резервирования, выбора оптимального ва­ рианта распределения избыточности между элементами резерви-

.руемой системы. Начата работа по изучению работоспособности различных систем. Разрабатываются теоретические вопросы диаг­ ностики состояний технических устройств, вопросы диагностиче­ ского контроля, применения физического моделирования для исследования работоспособности и др. В теории надежности за последние годы приобрела развитие методика совмещенной оценки надежности и долговечности машин и приборов.

Научно-технический прогресс предъявляет все большие тре­ бования к повышению надежности технических устройств, в связи с чем разработка показателей надежности и методов их достовер­ ной оценки, выяснение сложного взаимодействия факторов, определяющих уровень надежности и научно обоснованные спо­ собы ее повышения на стадиях конструирования машин и прибо­ ров, разработки технологических методов их изготовления, обес­ печение высокой надежности их в производстве и в эксплуатации приобретают первостепенное значение.

В научно-технической и все больше в учебной литературе находят отражение систематически совершенствуемые методы расчета изменений начальных параметров машины и ее элементов в результате усталости материалов и других процессов, расчета предельных состояний, сроков службы и показателей надеж­ ности машины и ее элементов, оптимизации показателей надеж­ ности и долговечности различных машин и приборов с учетом экономических факторов. Изучаются параметры технологического процесса и организация бездефектного выпуска продукции; тех­ нологические методы (в частности, методы упрочнения) и режимы, обеспечивающие высокую надежность изделий в процессе их про­ изводства; показатели качества технологического процесса, опре­ деляющие надежность изделий (качество материалов и заготовок, качество сборочных процессов и др.). Большое внимание уделяется вопросам организации контроля качества, методам статистиче­ ского контроля, дефектоскопии и интроскопии.

Надежность технологического процесса в большой степени зависит от его стабильности, «управляемости», использования принципа саморегулирования; методы обеспечения этих качеств технологического процесса имеют большое значение.

И наконец, с точки зрения полноценного использования на­ дежности машины, достигнутой на стадиях конструирования и про­ изводства, важное значение имеют прогрессивные методы эксплуа­ тации, обслуживания, ремонта и хранения машин. Поэтому научная разработка всего комплекса вопросов организации эксп-

182

лу атации машин привлекает все большее внимание исследова­ телей. В кратком перечислении можно назвать следующие воп­ росы, относящиеся к этому комплексу: организация и оптимиза­ ция системы ремонта и профилактического обслуживания, раз­ работка прогрессивной технологии ремонтов и межремонтного обслуживания, определение оптимального срока эксплуатации, техническая диагностика состояния машины и контроль в про­ цессе эксплуатации.

Достоверность расчетных и фактических показателей надеж­ ности, несомненно, является весьма важным фактором, опреде­ ляющим экономическую эффективность дополнительных приве­ денных затрат, связанных с повышением надежности различных машин и приборов, а следовательно, влияющих на их себестои­ мость и цену. Поэтому важно, чтобы инженеры, исследующие факторы надежности и методику выбора наиболее эффективных решений по ее повышению, производственники, непосредственно занятые изготовлением и эксплуатацией машин и приборов, и экономисты, изучающие способы повышения экономической эффективности в результате повышения надежности, одинаково трактовали существо показателей надежности и технико-эконо­

мическое содержание и значимость задачи оптимизации их числен­ ных значений.

В результате научно-технической революции и высоких тем­ пов развития производительных сил возникают новые, с неизвест­ ными ранее принципами действия, технические устройства, в ко­ торых применяются новые конструктивные элементы и исполь­ зуются новые материалы и виды энергии. Чем больше число элементов, входящих в изделие, и чем большие требования предъя­ вляются к их точности и надежности, тем менее надежна в эксп­ луатации новая техника (при прочих равных условиях).

Поэтому достижение высоких показателей надежности новой техники является важнейшим условием технического прогресса и экономические аспекты повышения надежности машин и при­ боров приобретают существенное значение.

Между тем определение обоснованных характеристик качества машин и приборов и в первую очередь их надежности и долговеч­ ности, улучшение которых легко проверяется потребителем и должно поощряться, в том числе и повышенной ценой, ведется недостаточно широко [9, 10, 49].

Следует констатировать недостаточность взаимопонимания между инженерами и экономистами в подходе к экономическим аспектам надежности и качества в целом. Нет ясности в понимании существа надежности и значения ее уровня, особенно для таких машин и приборов, безотказная работа которых в течение опреде­ ленного времени является важнейшим условием выполнения ими функциональной задачи. Без должных оснований искажаются трактовки, сформулированные в ГОСТ 13377—67. Так, например, надежность трактуется как «свойство изделия устойчиво, ста-

183

бильно сохранять свою общественную полезность на протяжении всего срока службы» [10]. Такая формулировка не содержит эле­ ментов, численные значения которых могут быть рассчитаны.

Многие экономисты не проводят четкого различия между неисправностью изделий, являющейся средствием их постепен­ ного износа, и бездействием (простоем) в результате случайных отказов, интенсивность которых зависит от конкретных условий в определенном периоде эксплуатации.

Не проводится четкое различие между системой планово-пре­ дупредительного ремонта, предупреждающей выход из строя машин и приборов вследствие постепенного изнашивания, и по­ вышением ремонтопригодности, позволяющим уменьшить дли­ тельность перерыва в функционировании, связанного со случай­ ными отказами, снизить затраты труда на восстановление работо­ способности, а также величину материального ущерба из-за бездействия машин и приборов у потребителей.

Математически ожидаемое число отказов за определенный период времени зависит не только от их интенсивности, но и от регламентированного фонда времени работы машин и приборов различного назначения. В частности, машины и приборы техно­ логического назначения, встроенные в технологические цепочки или поточные линии, могут иметь регламентированный годовой фонд времени работы приблизительно 4000 ч (в две смены), а не­ которые приборы и аппаратура, особенно на борту летательных аппаратов, — 500— 1000 ч.

Именно величина фонда времени работы машин или приборов в год, принимаемая в расчет для определения возможного коли­ чества отказов за этот период, а также затраты на устранение одного отказа и на возмещение материального ущерба из-за пере­ рывов в функционировании, исследуются недостаточно и их числен­ ные значения принимаются без должного обоснования.

Отдельные авторы считают ошибочным включение ремонто­ пригодности в понятие надежности [9] и трактуют ее как само­ стоятельный показатель качества, хоть и влияющий на эффек­ тивность показателя надежности. Отсюда делается вывод, что чем выше уровень ремонтопригодности, тем ниже затраты на устра­ нение отказов, тем ниже требования к надежности; что, если затраты на замену или ремонт незначительны, а потери в смежных производствах при этом невелики, повышать надежность эконо­ мически нецелесообразно; что экономической границы надежности машины практически нет, в то время как экономические критерии оптимальной долговечности несомненны.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что необходима дальнейшая разработка экономических аспектов повышения на­ дежности машин и приборов.

Проблема создания высокопроизводительных автоматических систем машин на основе автоматизации не только технологических переходов и приемов, но и всего производственного процесса

184

в целом выдвинула ряд новых задач, среди которых особое место занимает повышение надежности не только оборудования и кон­ вейерных устройств, но и всего производства в целом.

Применительно к автоматическим линиями в машиностроении теория надежности развивалась на основе и в тесной связи с тео­ рией производительности и эффективности этих линий [29].

Производительность автоматической линии определяется дли­ тельностью ее рабочего цикла. Однако чем ниже надежность

идолговечность (технически и экономически обоснованный срок эксплуатации) автоматической линии, тем меньше ее фактическая производительность по сравнению с цикловой.

Низкая надежность автоматических линий приводит не только

кснижению производительности, но и к увеличению числа опера­ торов и наладчиков, к росту затрат на ремонт и обслуживание.

Поточный регламент, который может быть назван классиче­ ским, характеризуется тем, что за каждый расчетный период ритма на каждом рабочем месте и всей их совокупности обрабаты­ вается штука или пачка одновременно изготовляемых или тран­ спортируемых изделий. За тот же отрезок времени осуществляется перемещение штуки или пачки изделий на следующую операцию. Все операции, включая транспортные, контрольно-измерительные

иучетные, выполняются синхронно и непрерывно. Автоматические линии с жесткой связью между агрегатами

являются высшей стадией развития непрерывно-поточного произ­ водства, в основе которой лежит комплексная автоматизация технологического процесса.

В каждом периоде ритма должен достигаться на каждой по­ зиции и каждом агрегате, на всех жестко связанных между собой агрегатах линии выпуск одинакового (учитывающего коэффи­ циент запуска, диктуемый нормами технологических потерь, если они неустранимы) количества годных изделий. Это значит, что расчетная или заданная надежность всего оборудования и осна­ щения линии должна достигаться в каждом периоде ритма, а не в среднем за определенный период времени. Поэтому важно определить достоверную вероятность случайных отказов, в не­ обходимых случаях осуществить резервирование целой линии, отдельных агрегатов ее или, наконец, наименее надежных меха­ низмов и сборочных единиц каждого агрегата.

Важно также всемерно снижать затраты времени на отыскание причины отказа в каждом случае, на его устранение и на восста­ новление работоспособности агрегата. Это достигается, как из­ вестно, повышением ремонтопригодности и соответствующей орга­ низацией обслуживания агрегатов.

Однако на автоматических поточных линиях недостаточная или неточно установленная надежность оборудования и оснаще­ ния является не единственной причиной нарушений строго рег­ ламентированного расчетного ритма работы и выпуска готовой продукции.

185

Причинами нарушения ритма, как показывает практика, могут быть:

1)нестабильность качества применяемых материалов (заго­ товок), комплектующих изделий, у поставщиков, в процессе подготовки к производству и хранения;

2)меняющаяся во времени интенсивность отказов оборудова­ ния, аппаратуры, средств конвейерного оснащения, а также величина затрат времени на восстановление работоспособности агрегатов, обусловленных постепенным износом или случайными отказами последних;

3)разброс производительности отдельных рабочих, разли­ чия индивидуальной производительности, сверхлимитный брак

и режимов; различные, по неизученным причинам, отклонения от заданного качества и заданных технических характеристик изделия; различный процент выхода годных изделий по разным партиям; недостаточная изученность зависимости устойчивого качества от условий внешней среды — микроклимата, освещен­ ности ит. д.; недостаточная точность режимов (в первую очередь в процессах теплохимической обработки) в зависимости от харак­ теристик сырья и материалов и др.;

5) недостаточная объективность и точность технического контроля качества, зависящие от надежности и точности средств контроля и организациисистемы бездефектного труда.

Отсюда следует, что под надежностью производства на по­ точных участках и линиях следует понимать способность обес­ печивать выпуск продукции заданного качества с заданным ритмом в течение требуемого промежутка времени. Эта способность обу­ словлена рядом факторов и главным образом безотказностью и ремонтопригодностью оборудования и оснащения, а также про­ грессивностью и стабильностью технологических режимов.

Соответственно, показатель надежности производства может

(безотказность и ремонтопригодность) оборудования и конвейер­ ного оснащения; РИП— надежность индивидуальной производи­ тельности труда рабочих линий или участка; РТ— надежность технологического процесса — режимов, нормированных техноло­ гических потерь и брака, условий внешней среды; Рк — надеж­ ность контроля качества (средств и методов контроля).

Нужно подчеркнуть, что надежность оборудования и конвейер­ ного оснащения поточного участка или линии, а также надеж­

186

ность «качества» технологического процесса определяются как интегральная надежность по показателям надежности каждого

подучастка, рабочего места или их совокупности на каждой опе­ рации.

При этом «частные» показатели надежности по факторам, определяющим надежность производства, имеют различное зна­ чение для каждой разновидности участков (линий). Например, на автоматических поточных линиях надежность индивидуаль­ ной производительности труда рабочих имеет меньшее значение, чем на механизированных непрерывно-поточных линиях, так как длительность операций мало зависит от субъективного воздей­ ствия рабочего.

Меньше, как правило, влияет и надежность технологического процесса, регламентация режимов которого четко предопределена принципом действия автоматических агрегатов; можно утвер­ ждать, что на надежность призводства автоматических поточных участков наибольшим образом влияет надежность оборудования и оснащения, определяющая в значительной мере их производи­ тельность и эффективность работы.

Очевидно, что на механизированных поточных участках и линиях надежность производства в большой мере зависит от раз­ броса затрат рабочего времени у отдельных рабочих и от соблю­ дения ими в каждом периоде ритма всех технических требований, предъявляемых к качеству выполнения работ.

В специальной литературе понятие надежности производства трактуется мало и, на наш взгляд, неточно. Так, например [58], под надежностью производства понимается «свойство технологи­ ческих процессов обеспечивать заданный уровень работоспособ­ ности (безотказности) элементов изделий в условиях их эксплуата­ ции». Имеется в виду обеспечение надежности действия (работы) радиоэлектронного оборудования, как «свойства системы (или ее элемента), обусловленного главным образом ее безотказностью и пригодностью к ремонту и обеспечивающего выполнение зада­ ния в установленном для системы объеме». . . , т. е. заданную производительность в эксплуатации.

Под «системой» здесь нужно понимать машину (прибор) в экс­ плуатации. Однако, имея в виду надежность изделия в эксплуа­ тации, автор рассматривает методы обеспечения заданной разра­ ботчиком и конструктором надежности на стадии производства. К ним относятся: определение вероятности брака на каждой опе­ рации изготовления изделия, в том числе и скрытого брака, т. е. дефектов производства, выявляемых только в процессе эксплуата­ ции, в первую очередь за счет повышения регулируемости и саморегулируемости технологического процесса; применение прогрес­ сивных методов и объективных технических средств контроля качества; обеспечение заданной точности схемного решения и точ­ ности изготовления, определяющих повышение эксплуатацион­ ной надежности изделия,

187

Как нетрудно заметить, надежность производства рассматри­ вается вне связи с надежностью оборудования и оснащения, ис­ пользуемых в технологическом процессе, ибо на надежность изделия в эксплуатации может влиять точность оборудования, соблюдение режимов обработки, а не его отказы, вызывающие простои, длительность которых зависит от ремонтопригодности этого оборудования.

Надежность производства трактуется с позиций обеспечения надежности изготовляемых в этом производстве изделий в эксплуа­ тации. И чем меньше вероятность дефектов и брака изделий, чем более объективны и точны средства и методы контроля и чем выше точность изготовления, тем выше эксплуатационная надеж­ ность продукции этого производства, тем ближе она к заданному уровню.

Чтобы обеспечить стабильную надежность изделий в эксплуа­ тации, нужны надежная технология, организация и культура труда, минимальные отклонения от установленных параметров качества, минимальная вероятность брака.

тор обеспечения эксплуатационной надежности изделий, не свя­ зывается с выполнением количественного задания, а тем более, с задачей достижения высокой надежности расчетного ритма работ и выпуска изделий заданного качества.

Тем интереснее подчеркнуть, что, стремясь обеспечить в про­ изводстве необходимую (повышенную) надежность изделий в схем­ ных и конструкторских решениях, автор работы [58] отмечает значительную роль ритмичности производства в решении этой задачи, указывая на то, что лихорадочный режим работы, резкое повышений скорости выполнения каждой операции отрицательно сказывается на точности отдельных элементов изделия и сборочных сопряжений.

Задача, однако, состоит не только в том, чтобы обеспечить вып\ск изделий необходимого качества, одной из важных харак­ теристик которого является надежность в эксплуатации, не только в достижении стабильного качества изделий, но и в выпуске их в определенных, диктуемых потребностями народного хозяйства количествах, в обеспечении минимальных приведенных затрат на единицу изделия. Поэтому важно наилучшим образом исполь­ зовать основные и оборотные производственные фонды, обеспе­ чить на основе поточного регламента высокий уровень произ­ водительности труда, минимизировать эксплуатационные издерж­ ки, связанные с поддержанием работоспособности средств про­ изводства.

Исходя из определения надежности ритмичного производства (см. стр. 186), выбор схемных решений, т. е. выбор типа схемного

188