книги из ГПНТБ / Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства

Развитие массового производства повлекло за собой создание специальных сборочно-сварочных машин и установок, каждая из которых зачастую заменяет десятки простых универсальных или однооперационных машин и в то же время исключает межоперацион­ ный транспорт изделий, что весьма существенно снижает трудоем­ кость вспомогательных работ. Поэтому в современном массовом производстве стремятся, где это возможно, к сосредоточению (кон­ центрации) операций в одной или в группе связанных между собою машин на основе их автоматизации. Такая группа машин представ­ ляет уже автоматическую линию.

Комплексная автоматизация производства и ее главная особен­ ность — передача функций управления машине,— как правило, влечет за собой объединение операций. Если до недавнего времени развитие машинной индустрии и, в частности, сварочного произ­ водства в основном характеризовалось расчленением производст­ венного процесса на простейшие операции, исполняемые отдель­ ными машинами, то автоматизация ведет к комбайнированию всех операций, обеспечивает техническое единство процесса. Возника­ ет, таким образом, интегрированная система машин, взаимно свя­ занных в одно целое (агрегат или линию); происходит комбайнирование сборочно-сварочных машин.

В зависимости от характера и типа сварочного производства мож­ но рекомендовать следующие организационно-технические формы комплексной механизации и автоматизации.

1. Для единичного и мелкосерийного производства тяжелых и громоздких сварных изделий — параллельно работающие стацио­ нарные, механизированные сборочно-сварочные стенды или кон­ дукторы, на которых производится сборка и сварка поочередно; при этом бригады сборщиков и сварщиков поочередно переходят от одного стенда к другому в порядке последовательности выполне­ ния операций технологического процесса. Сборка и сварка_производятся в одном и том же кондукторе или стенде.

Такие комплексные сборочно-сварочные стенды, во-первых, да­ ют возможность во многих случаях производить сборку без прихва­ ток и, во-вторых, исключают необходимость межоперационного транспорта, что особенно важно при изготовлении громоздких конструкций. Оба эти обстоятельства существенно влияют на сни­ жение трудоемкости вспомогательных и транспортных операций.

Недостатком такой системы является необходимость перехода рабочих с одного места на другое со всеми вытекающими отсюда последствиями. Этот недостаток, однако, является существенным лишь при сравнительно коротких циклах работы, когда переходы становятся слишком частыми.

В отдельных случаях этот недостаток может быть устранен тем,

20

что к каждому стенду прикрепляется одна комплексная бригада универсальных рабочих (сборщиков-сварщиков), последовательно выполняющих операции сборки и сварки на этом стенде без всяких переходов. Важное преимущество такой организационной системы (с прикрепленными комплексными бригадами) заключается также в том, что отпадает необходимость в строгой синхронности работы сборщиков и сварщиков на разных стендах и, следовательно, нет простоев из-за неодновременности начала и окончания работ сбор­ щиков и сварщиков, что естественно повышает их производитель­ ность. Кроме того, при такой системе обеспечивается более четкая ответственность каждой бригады за качество выпускаемой ею про­ дукции, независимо от причины его нарушения — по вине сборки или по вине сварки. Наконец, при системе комплексных бригад, каждая из которых прикреплена к своему стенду, создаются благо­ приятные предпосылки для повышения производительности труда путем социалистического соревнования между отдельными бригада­ ми, так как они не связаны между собою требованиями синхроннос­ ти работы. Эти требования иногда вынуждают равняться по узкому месту технологической цепи. В случае взаимосвязанных специали­ зированных бригад это может привести к равнению на наименее производительную бригаду.

К недостаткам системы комплексных бригад следует отнести: необходимость более высокой квалификации рабочих по сравнению со специализированными бригадами сборщиков и сварщиков; по­ требность в большем количестве сварочного оборудования, так как оно должно быть закреплено за каждым стендом и не может пооче­ редно работать на разных стендах (как в первом варианте), вслед­ ствие этого снижается коэффициент использования сварочного обо­ рудования (оно простаивает во время сборки).

Целесообразность того или иного варианта решается в каждом конкретном случае технико-экономическим анализом.

В обоих вариантах сварка преимущественно должна быть ме­ ханизированная или автоматизированная: в первом случае — в виде передвижных машин и устройств; во втором — возможны и ста­ ционарные сварочные установки.

2. Для серийного и крупносерийного производства наиболее целесообразны механизированные поточные линии, представляющие собой комплексные производственные участки, состоящие из меха­ низированных или автоматизированных рабочих мест, расположен­ ных в строгой последовательности выполнения технологического процесса. Синхронизация всех операций, выполняемых на линии, и поддержание заданного ритма осуществляются системой транспор­ та, построенного по одному из следующих принципов: специальные межоперационные транспортные устройства (механизированные или

21

автоматизированные), связанные между собой общей системой управ­ ления и блокировки, и транспортирующие изделия от одного рабо­ чего места к другому либо непосредственно, либо через накопите­ ли и питатели; распределительный конвейер, осуществляющий по­ дачу изделий, заготовок и деталей к рабочим местам через каждый ритм; рабочий конвейер (линейный, круговой или роторный), на котором непосредственно выполняются производственные опера­ ции и который одновременно служит средством поддержания на ли­ нии заданного ритма.

3. В массовом производстве весьма эффективны: автоматически поточные линии, рекомендуемые для выполнения большого ком­ плекса операций; автоматизированные агрегаты-комбайны (для ог­ раниченного комплекса операций); единичные машины-автоматы для выполнения небольшого комплекса операций (например, сборки и сварки малогабаритных изделий, состоящих из двух деталей и имею­ щих всего лишь один шов).

Особенно эффективно применение автоматизированных машинкомбайнов, в которых выполнение нескольких разнородных опера­ ций совмещено во времени и пространстве и, следовательно, пре­ вращено в одну комплексную операцию, например, в операцию «вальцовка — сборка — сварка», осуществляемую в производстве сварных труб, профильных балок, кузовов шахтных вагонеток, ото­ пительных радиаторов и др.

Синхронность работы отдельных элементов автоматической ли­ нии обеспечивается системой межоперационного транспорта, свя­ зывающего между собой входящие в линию автоматы. В зависи­ мости от системы транспортной связи следует различать:

1) линии, сблокированные из автоматов в единый агрегат. Связь между автоматами жесткая и поэтому отказ в работе какого-либо элемента линии влечет за собой ее остановку на все время устране­ ния неполадки. Такие линии-агрегаты рекомендуется применять для производства сравнительно простых массовых изделий, напри­ мер, сварных труб, цепей и пр.;

2) линии, расчлененные на отдельные автоматы, имеющие гиб­ кую связь между собой в виде буферных накопителей межопера­ ционных заделов, обеспечивающих бесперебойность работы линии во время устранения повреждения отказавшего элемента или во время его замены. Такая система межоперационной связи рекомен­ дуется для многооперационной и многоэлементной автоматической линии, вероятность неполадок в которой сравнительно велика (благодаря большому количеству взаимосвязанных элементов). Эти линии по сравнению с линиями, имеющими жесткую связь, несом­ ненно сложнее по конструкции и дороже по первоначальным затра­ там, так как, кроме транспортных устройств, они должны иметь си­

22

стему накопителей и питателей у каждого автомата, входящего в состав линии;

3) линии с комбинированной связью, т. е. расчлененные на отдельные участки (секции или группы) жестко сблокированных между собой автоматов. Связь между автоматами данного участка же­ сткая, а между участками — гибкая, при помощи накопителей, обес­ печивающих бесперебойность работы линии, либо значительное со­ кращение ее простоев при отказе в работе какого-либо ее элемента. Эти линии рекомендуется применять для производства сложных изделий.

§ 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И АНАЛИЗ УРОВНЯ

КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ

И АВТОМАТИЗАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

С точки зрения функционального назначения механизации и сте­ пени его выполнения главным показателем, характеризующим ее в количественном и качественном аспектах, является так называе­ мый уровень механизации и автоматизации производственного про­ цесса.

Так как мы рассматриваем механизацию вдвух аспектах — коли­ чественном и качественном, то уровень механизации и автоматиза­ ции сварочного производства следует определять двумя показате­ лями: количественным У* и качественным У2 [33, 34]. Первый из них Ух характеризует степень охвата механизацией данного про­ изводственного процесса:

У і ~ ТмП + Тр 100

где Тм— трудоемкость работ, выполняемых механизированным способом; Тр — то же, ручным способом; П — коэффициент по­ вышения производительности труда на данном оборудовании, опре­ деляемый как отношение трудоемкостей изготовления деталей или трудоемкостей данной производственной операции до и после ее механизации.

Коэффициент П показывает во сколько раз производительность механизированной сварки (или сборки) выше ручной. Следователь­ но, он является показателем (индексом) роста производительности труда, вызванного механизацией и автоматизацией.

Если производительность механизированного труда повышается только за счет сокращения времени рабочего цикла машины, то коэффициент производительности Я можно определить как соотно­ шение между базовым временем рабочего цикла t0 и рассматривае-

23

мым ta:

(2)

Вформуле (1) и последующих коэффициент производительности

Песть в то же время коэффициент приведения трудоемкости меха­

низированного способа производства к трудоемкости исходного,

•базового способа; в частности, для сварочных и сборочных работ — это коэффициент приведения механизированной сварки или сборки к ручной.

Суммарная трудоемкость работ на данном рабочем месте, трудо­ емкость изготовления данной детали или выполнения данной произ­ водственной операции Т0 = Тк -f Тр. Трудоемкость, приведен­ ная к базовому варианту, например, к ручной сварке или сбор­ ке, определяется по формуле Гопрнв = ТЫП + Тр.

При наличии нескольких разнородных машин в комплексном ■производственном потоке формула (1) приобретает следующий вид:

Показатель Ух с достаточной точностью определяет долю м е х а ­ н и з и р о в а н н ы х р а б о т е данном сварочном производстве, ■однако он недостаточно характеризует качественную сторону меха­ низации, ее техническое совершенство. Так, например, при увели­ чении производительности машин и, следовательно, при техниче­ ском совершенствовании их показатель уровня механизации Ух, вычисленный по формуле (1), остается неизменным.

Таким образом, показатель У1 в этом случае не реагирует на из­ менение главнейшего, принципиально важного фактора механиза­ ции — повышения производительности машин и труда. Поэтому

•он не может служить критерием качественной оценки уровня ком­ плексной механизации. Он дает лишь количественную характери­ стику: степень оснащения производства машинами, количественный -охват механизацией, иногда машиновооруженность рабочих.

ном производственном процессе, т. е. долю трудоемкости ручных работ, сэкономленных вследствие их механизации или автоматиза­ ции. Так как механизация по своей сущности и по общепринятой терминологии — это процесс замены рабочих машинами, то степень этой замены, т. е. мера вытеснения живого труда машиной, и долж­ на служить вторым и наиболее важным показателем уровня механи­ зации. Показатель У2 всегда реагирует на повышение производи-

24

тельности машин и труда; его можно определить из выражения

<4 >

Для к о м п л е к с н о г о производственного процесса, выпол­ няемого с помощью многих разнородных машин, выражение (4) при­ обретает следующий вид:

(5>

Этот же показатель может быть выражен формулой

где т — коэффициент, оценивающий долю участия данного рабоче­ го места или данной операции в рассматриваемом производствен­ ном комплексе (потоке).

Коэффициент т равен отношению приведенной трудоемкости ра­ бот, выполняемых на данном рабочем месте, к общей'приведеннои трудоемкости всего комплекса (потока), включая и все ручные опе­ рации:

Подставив это выражение в формулу (6), после соответствующих преобразований получим формулу (5).

Результаты расчетов по формулам (5) и (6) будут идентичны, так. как каждая из них определяет удельный объем затрат труда, за­ мененного машинной работой.

Во всех приведенных формулах значения трудоемкостей Ти и Тр, можно заменить соответствующими числами, характеризующих количество рабочих, занятых в производстве Ры и Рр или иными величинами, пропорциональными трудоемкости. Результаты при этом не изменятся, если расчет вести по фактическим трудозатра­ там, а не по нормочасам.

Если известен численный состав занятых в производстве рабочих,, то уровень к о м п л е к с н о й механизации и автоматизации сва­ рочного производства может быть определен следующими выраже­ ниями:

где Рыи Рр — соответственно численность рабочих, занятых меха­ низированным и ручным трудом.

25

Связь между показателями уровня комплексной механизации <Уа

иимеет весьма простой вид:

Средний коэффициент повышения производительности предусмо­ тренных в проекте механизированных способов работ по сравнению с ручным (или базовым) их выполнением

При определении трудоемкостей Гм и Тр необходимо учитывать, что трудоемкость механизированных работ Тм, выполняемых с по­ мощью машины, а следовательно, и рабочее время людей /ц, заня­ тых на этой машине (время станочников), как правило, состоит из двух компонентов: машинного времени th,аш, например, времени горения сварочной дуги, т. е. собственно времени сварки, и вспо­ могательного времени tB, например, времени вспомогательных ра­ бот автосварщика — закорачивания электрода, засыпки флюса, установки сварочной головки на начало шва и т. д. Соотношение между ними называется коэффициентом машинного времени и ха­

рактеризует степень использования машины: К = І'!аш ■Для сва- ‘ц

рочного оборудования на машиностроительных предприятиях этот коэффициент в среднем равен 0,5.

Основой для определения величин Тми Ры является п о л н о е

Машинное время tKаш зависит только от параметров машины и режима ее работы, например, от скорости сварки. Вспомогательное время tBмало зависит от скоростного режима машины и в большин­ стве случаев затрачивается на ручные операции управления и уста­ новки. Тем не менее, когда речь идет об определении трудоемкости механизированных работ Тыи соответственно численности рабочих Ры, то учитывается полное время рабочего цикла машины неза­ висимо от того, как выполнялись оператором или автосварщиком вспомогательные сварочные операции — вручную или с помощью специальных механизированных устройств. Практически почти не­ возможно и во всяком случае нецелесообразно учитывать труд авто­ сварщика или станочника отдельно по машинному времени и по вспомогательному, так как трудоемкость механизированной опера­ ции определяется общей затратой труда оператора (автосварщика или станочника).

Что касается трудоемкости работ Тр, выполняемых ручным спо­ собом, и соответствующей численности занятых рабочих Рр, то

26

здесь речь идет главным образом о тех работах, которые произво­ дятся вне машин и без помощи машин, например, о ручных подсоб­ ных и транспортных работах, о ручной сборке деталей под сварку и т. д. Типичным примером может служить процесс сварки какойлибо конструкции, часть швов которой выполняется с помощью машин, и трудоемкость их сварки вместе со вспомогательными*

Таблица 6

Примерный расчет коэффициента производительности и уровня механизации трубосварочного участка при разных машинных скоростях сварки

П р и м е ч а н и я ; 1. Рабочий цикл трубосварочной машины равен циклу изготовления стандартной трубы длиной 12 м.

2.Машинное время цикла / мащ — — мин.

3.Коэффициент производительности определялся для каждой скорости сварки как соот­

ношение между начальным (базовым) временем рабочего цикла (45 мин) и рассматриваемым

для данной скорости; П =

*ц ‘

сварочными операциями равна Ты, а часть швов сваривается вруч­ ную (трудоемкость Тр).

Таким образом, следует четко различать ручные, немеханизиро­ ванные работы Тр от ручных вспомогательных операций на машинах, которые, хотя и производятся вручную, но включаются в объем механизированных работ с трудоемкостью Тм.

Ниже приведен пример расчета уровня механизации трубосва­ рочного производства. Расчет произведен при различной произво­ дительности трубосварочных станов и скоростях сварки.

На производственном участке установлено несколько одинаковых станов, работающих параллельно. Трубосварочные станы периоди­ чески совершенствовались, и их производительность повышалась путем увеличения скорости сварки от ѵ = 0,3 м/мин, равной скорос­

27

Машинное же время ішш сокращалось в соответствии с ростом ско­ рости сварки, а следовательно, уменьшалась трудоемкость Т„ и число рабочих Ри, занятых механизированным трудом. Кроме того, на этом участке несколько рабочих было занято немеханизиро­ ванными операциями по сборке и подготовке труб к сварке.

Рис. 2. Кривые зависимости уровня механизации У2 от производительности машин:

а — при постоянном значении У1 = 90% (табл. 6, для трубо­

сварочного участка); б при разных значениях Уь

а

Численность этих рабочих Рр оставалась неизменной за весь период совершенствования сварочных машин (Рр — 10 человек). Все рас­ четы сведены в табл. 6.

По результатам расчетов, приведенным в табл. 6, построены кри­ вые изменения показателей уровня механизации ^ и У, в зависи­ мости от производительности сварочных машин (рис. 2, а).

28

Показатель Ух, вычисленный по формуле (8), остается неизмен­ ным при разных скоростях сварки и, следовательно, не зависит от

изменяется в зависимости от производительности машин и, следова­ тельно, дает не только количественную, но и качественную характе­ ристики. С увеличением производительности машин он возрастает, ассимптотически приближаясь к значению Уѵ Ассимптотический характер кривой У2 свидетельствует о том, что при некоторой, до­ статочно высокой производительности машин становится практи­ чески невозможным дальнейшее увеличение уровня механизации путем наращивания скорости машин. Здесь уже необходимо идти по пути снижения трудоемкости немеханизированных операций Тр.

Расчетные кривые У2, подобные приведенным на рис. 2, 3, помо­ гают определить оптимальные пути развития комплексной механи­ зации и автоматизации производственных процессов.

Итак, основным критерием к а ч е с т в е н н о й оценки уровня механизации и автоматизации сварочных процессов должен служить показатель У2, который может быть положен в основу классифика­ ции сварочного оборудования.-

Для определения качественного уровня комплексной механиза­

Этот показатель определяет (в цифрах), какую степень комплекс­ ной механизации обеспечивает одна данная машина или агрегат в рассматриваемом производственном комплексе или потоке, какой ее вклад в комплексную механизацию потока.

Местный (локальный) уровень механизации той же машины У2л

определится выражением (12), если подставить в него т — 1:

Из приведенных выражений и соотношений (7, 12 и 13) следует,

что

Таким образом, уровень комплексной механизации, обеспечивае­ мый данной машиной, как правило, меньше локального уровня, так как т всегда меньше единицы.

В случае нескольких машин

29