Инноватика

Глава 14. Методы развития технологий

14.2. Технологическое перевооружение

Ранее уже было сказано, что технологическое перевооружение рассматривается как основа более масштабных проектов – проектов реконструкции, так и самостоятельных проектов коренного переустройства технологий – проектов технического перевооружения.

Технологическое перевооружение относят к комплексным формам развития технологий, которые сочетают в проекте:

−работы по постановке новой продукции (продуктовых инноваций) на производство на основе применения единых технологий, обеспечению применения новых технологий у потребителя этой продукции;

−техническое перевооружение производственных подразделений, в которых намечен выпуск новой продукции, что вызывает необходимость практического применения новых и принципиально новых технологий (технологических

инноваций) для изготовления новой продукции.

Разработка инновационных проектов технического перевооружения производства основана на применении системного подхода, системотехнического проектирования с использованием специальных научных закономерностей в проектах для оптимизации разработок.

***

Справочные данные. Установлено существование экстремумов7, которые характеризуют точки оптимальных решений при разработке проектов технического перевооружения (рис. 14.4–14.6), что предполагает достижение этих оптимумов в инвестиционных и/или инновационных проектах.

Решение системы оптимизационных задач при разработке комплектов проектно-технологической документации, высокая сложность проектов не позволяют свести проблему технологического проектирования к тривиальной оптимизации решения только одной локальной задачи. Результативность всего

7 Реконструкция предприятий машиностроения / Г. В. Пешков, В. М. Смирнов, И. Д. Спектор, А. Г. Мокроносов. М.: Машиностроение, 1988. 160 с.; Цыгичко А. Н. Повышение эффективности производства (макроэкономические проблемы замены основных производственных фондов). М.: 1982. 159 с.; Системное проектирование интегрированных производственных комплексов/ А. Н. Домарацкий, А. А. Лескин, В. М. Пономарев и др. Л.: 1986. 319 с.

371

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

комплекса проектно-технологических работ по техническому перевооружению зависит от итогов оптимизации различных входящих в систему разработок (проектных технологических процессов, комплектов средств технологического оснащения, чертежей технологических планировок оборудования, других документов системы технологической подготовки технического перевооружения производства).

В; Э

Э

В

Рис. 14.4. Зависимость изменения прироста выработки В и экономического эффекта Э от коэффициента выбытия основных фондов k

V; K

V

max K

aopt a

Рис. 14.5. Зависимость изменения объема выпуска продукции V и величины капиталовложений K от уровня автоматизации производства a

372

Глава 14. Методы развития технологий

Рис. 14.6. Закономерности изменения энтропии производственной программы (Ни) и парка оборудования (Ноб) производственных участков

Закономерности таких преобразований, осуществляемых в ходе выполнения проектов технического перевооружения производства, зависят от изменения энтропии производственной программы и структуры парка технологического оборудования производственных участков (рис. 14.6).

Из данных рис. 14.6, которые получены по результатам анализа многих десятков производственных участков на предприятиях в основном авиационного двигателе-, приборо-, агрегатостроения, видно, что энтропия производственной программы и структуры парка оборудования не может быть сколь угодно большой:

i =1

373

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

где i=1,m ; m – количество признаков, по которым исследуется однородность элементов совокупности (в данном случае производственной программы изделий Ни и структуры парка оборудования Ноб); pi= ni / n – частота появления элементов с i-м признаком однородности; ni – число элементов совокупности, обладающих i-м признаком; n – общее количество элементов, входящих в исследуемую совокупность.

Использование приведенных закономерностей позволяет обоснованно подходить к решению задачи о выборе рациональных форм организации технологических процессов и компоновок производственных участков в проектах технического перевооружения и реконструкции производства и улучшать тем самым технико-экономические показатели производства по критериям роста производительности труда, снижения технологической себестоимости изготовления изделий и улучшения качества изготовляемой продукции. Рассмотрим более подробно способы применения данных рис. 14.6.

***

Основным объектом проектирования в проектах технического перевооружения производства является производственный участок. Участок является основным структурным компонентом для создания более сложных организационных структур – цехов. Из цехов компонуют производственные корпуса. Несколько производственных корпусов могут составить площадку предприятия.

На рис.14.7 приведены две классификации производственных участков:

1)по правилам формальной логики участки разделены на 4 основных класса (они обозначены цифрами: 1 – участки с технологической формой специализации (единичное и мелкосерийное производство); 2 – участки группового производства (преимущественно серийное производство); 3 – участки поточного производства (крупносерийное и массовое производство) и 4 – участки с подетальной специализацией рабочих мест (крупносерийное и массовое производство простейших деталей – это обычно автоматные участки);

2)по правилам математической логики в сегментах окружностей на классификации отмечены промежуточные структуры, которые имеют свойства смежных классов (1.2; 2.1; 2.3 и т.д.).

374

Глава 14. Методы развития технологий

Из приведенной классификации можно сделать вывод о том, что на участках с технологической формой специализации (рис. 14.8) обычно изготавливают разнотипные изделия посредством выполнения определенного вида работ или операций – это, например, только сварочные либо только токарные, либо только слесарные работы и т.д. В условиях единичного и мелкосерийного типа производства так поступают только потому, что группировки изделий в этом случае являются неустойчивыми во времени, а группировки работ соответственно на сварочных, токарных, слесарных, термических и других участках, между которыми передают изделия, более устойчивы во времени.

Рис. 14.7. Классификация основных структур производственных участков

375

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

1

3

2

Рис. 14.8. Фрагмент производственного участка с технологической формой специализации: 1,2,3 – технологическое оборудование одного типа, но разных размеров

Групповая форма организации технологических процессов и участков группового производства на рис. 14.7 обозначена цифрами 2.1; 2; 2.3. В отличие от участков с технологической формой специализации участки группового производства характеризует совместное изготовление или ремонт групп изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками. Такие участки отличает использование разнотипного оборудования для возможно полного изготовления нескольких групп (типов) близких по конструктивно-технологическим признакам изделий. По этой причине их нередко называют предметно-замкнутыми участками. Структуру участков группового производства поясняет планировка

(рис. 14.9).

376

Глава 14. Методы развития технологий

Рис.14.9. Фрагмент технологической планировки оборудования участка группового производства:

М – кабина мастера; НИБ – кабина наладчика инструментальных блоков к мехатронным станкам (станкам с ЧПУ); 21...28 – номера по спецификации разнотипного технологического оборудования; 57...62 – номера по спецификации дополнительного нерасчетного оборудования (шлифовальные бабки, верстаки, стеллажи, установки местного вентиляционного отсоса у шлифовальных станков, стационарные пеновоздушные установки и т.д.).

377

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

Структурные превращения участков группового производства при реконструкции или техническом перевооружении производства возможны путем перехода от группового расположения оборудования (например, группа токарных, группа фрезерных, группа шлифовальных станков и т.д. в рамках участка с групповым расположением оборудования, рис. 14.9) к «цепному» расположению оборудования. В этом случае технологическое оборудование располагают по ходу группового технологического процесса или по ходу технологического процесса изготовления «изделия-представителя» группы близких по конструктивнотехнологическим признакам изделий.

Такую форму организации группового производства характеризуют: нарушения принципа прямоточности, наличие «петель» в движении партий деталей по участку (цеху), пропуски необязательных согласно документации технологического процесса рабочих мест, выход партий изделий в смежные производственные подразделения, например, на термообработку, гальванопокрытия и другие особенности, которых, чаще всего, нет в поточном производстве.

Устранение названных «нарушений» в структуре участка группового производства позволяет перейти к многономенклатурным групповым поточным линиям и другим поточным формам организации технологических процессов, в структуру которых могут быть включены групповые технологические операции. Такой переход возможен не только в серийном, но и в крупносерийном и даже массовом производстве. Инновационная рыночная экономика в настоящее время в качестве важнейшего требования к организации производства новой продукции выдвигает требование гибкости, т.е. возможности быстрой переналадки производства с одного типа изделий на другой тип или новую модификацию изделий, которые более востребованы рынком. Этому требованию в наибольшей мере соответствуют групповые технологии и групповое производство.

Групповой метод в сравнении с предыдущими формами организации технологических процессов на участках с технологической формой специализации позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели по критериям

378

Глава 14. Методы развития технологий

снижения себестоимости, роста производительности труда, повышения качества продукции.

Групповой метод, кроме того, создает предпосылки для комплексной автоматизации производственных процессов. В значительной мере этому способствует создание на основе участков группового производства и групповых технологических процессов роботизированных производственных участков и гибких производственных систем8.

Дальнейшее снижение коэффициента закрепления операций на основе увеличения серийности изготавливаемой продукции и перехода к выпуску на производственном участке только одного типа изделий позволяет создать поточное производство9, т.е. производство, характеризуемое расположением средств технологического оснащения в последовательности выполнения операций технологического процесса и определенным интервалом выпуска изделий (рис. 14.10,а– в).

Высокую ритмичность в поточном производстве обеспечивают путем создания условий синхронизации операций технологического процесса. Если условие синхронизации в проектах поточных линий выполнено, то создают непрерывные поточные линии, если нет – то проектируют прерывные поточные линии.

8 Гибкие производственные системы характеризует свойство, которое позволяет осуществлять автоматизированную переналадку оборудования с одной партии изделий на другую. Важно только, чтобы эти партии были из одной близкой по конструктивнотехнологическим признакам группы изделий. Автоматизированную переналадку можно делать за счет применения гибких производственных модулей, робототехнических комплексов, станков с программным управлением или мехатронных станков, которыми управляет ЭВМ. Гибкие производственные системы обычно оборудованы автоматизированной транспортно-складской системой и другими средствами автоматизации, которые могут быть организованы в так называемую «безлюдную технологию».

9 Поточную форму организации технологических процессов характеризует закрепление за каждым рабочим местом определенных изделий и операций, расположение оборудования строго по ходу технологического процесса, ритмичность производства на основе постоянства такта выпуска изделий.

379

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

центральный комплектовочный склад

главный сборочный конвейер

поточная линия узловой сборки

кольцевой конвейер агрегатной сборки и монтажа агрегата на изделие

а)

оборудо-

накопи- вание конвейер тель

б)

Рис. 14.10. Структуры поточных линий:

а) компоновочная схема комплекса сборочных поточных линий; б) структура автоматической поточной линии

Главная особенность непрерывной поточной линии заключается в том, что синхронизация операций технологического процесса создает условия для использования на потоке рабочего конвейера. Такой конвейер работает либо в режиме непрерывного перемещения изготавливаемого на нем изделия, либо в некоторых случаях создают пульсирующий рабочий конвейер. Пульсирующий конвейер в течение времени, равному такту, остается неподвижным, далее после завершения выполнения всех операций на поточной линии по команде он перемещается на один шаг и фиксируется. При этом каждое изделие на поточной линии

380