Исходные данные

Показатель		Первая цифра варианта
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Месячная программа запуска, тыс. шт	А	8	7,2	2	2,2	6	3	1,9	7	4	2
	Б	5,6	4	4	9,1	3,3	8,3	9,4	6,4	7,8	3,8
	В	3	1,8	6,5	5	8,7	4,5	6	2	3,1	9
Коэффициент допустимых потерь времени на переналадку		0,04	0,05	0,03	0,08	0,07	0,06	0,11	0,09	0,1	0,04
Количество смен		2	2	1	3	2	1	3	2	2	1

Таблица 18

Исходные данные

№ операции	Изделия	Вторая цифра варианта
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
		Норма времени, мин
1	А	1,2	1,1	1,09	1,5	1,6	3,2	7,5	3,6	8,5	1,9
	Б	1,2	1,15	1,21	1,35	1,35	1,5	8,6	3,4	5,7	1,3
	В	1,2	1,22	1,03	1,4	1,21	2,0	5,8	3,3	7,1	3,2

Продолжение табл. 18

2	А	5,7	7,15	5,8	5,2	3,65	3,15	1,8	2,0	3,9	1,15
	Б	8,4	6,0	8,3	6,9	3,0	3,5	3,0	1,5	3,5	1,1
	В	7,2	8,45	6,95	7,0	3,2	3,7	1,5	2,9	3,35	1,2
3	А	3,2	3,1	4,0	1,9	7,1	1,22	3,72	1,2	2,85	3,3
	Б	3,4	3,0	3,5	1,8	5,6	1,1	3,4	1,1	2,0	3,3
	В	3,7	3,64	3,6	1,3	8,4	1,3	3,16	1,12	1,4	3,6
4	А	1,9	2,0	1,8	3,7	7,2	7,2	1,3	5,8	1,1	5,8
	Б	3,1	1,5	3,0	3,1	5,7	8,3	1,2	8,2	1,25	8,3
	В	1,3	3,2	1,2	3,2	8,4	5,8	1,2	7,2	1,2	7,4

Тема 4. Проектирование цехов основного производства

Цель занятия: приобретение практических навыков проектирования системы организации производства одного из цехов машиностроительного предприятия.

Вопросы для самоподготовки:

1. Современные подходы к организационному проектированию производственных систем /1,c. 414/

2.Cостав организационного проекта цеха машиностроительного предприятия /1, с. 415/

3. Функциональная схема САПР организации производства /1, с. 420/

4. Задачи проектирования производственной системы /1, с. 412/

Методические указания

Исходные данные для проектирования участка механического цеха. Проектирование участков механических цехов имеет целью установить техническую возможность и экономическую целесообразность предлагаемого решения, выбора наилучшего и наиболее экономического обоснования преимущества этого решения перед другими.

Решение этих вопросов не ограничивается знанием методов обработки на различного рода станках и требует изучения и знания целого комплекса вопросов, связанных с расчетом мощностей, выбором организационных форм и методов выполнения производственного процесса, определением рабочего состава, площадей и всем устройством участка и цеха; необходимо также учитывать уровень развития данной отрасли машиностроения, динамику измерителей производительности труда, новой техники и другие факторы.

Исходными данными для проектирования участка механического цеха являются: рабочие чертежи изделия и технические условия на его изготовление, режим работы участка, производственная программа, технологический процесс и технологический маршрут, данные в действующем (при расширении или реконструкции) производстве (планировка оборудования, план и разрез цеха), схема коммуникации всех видов энергии (электричество, пар, газ, воздух и т.д.), а также сроки и очередность ввода мощностей на участке.

Режим работы участка и фонды времени. Календарный годовой фонд времени работы оборудования Ф_копределяют по формуле:

, (21)

где д – число календарных дней в году;

в – число выходных дней;

n_пр– число праздничных дней;

с – число смен работы участка;

ч – промышленность смены в часах;

ч_р– величина сокращения промышленности смены в праздничные дни в часах.

Действительный годовой фонд времени работы оборудования в часах Ф_д, то есть фонд времени с учетом простоя оборудования в ремонте, определяют по формуле:

, (22)

где К – коэффициент простоя оборудования (для расчета принимается не менее 0,85)

Действительный фонд времени рабочих мест слесарей, сборщиков, контролеров и т.п. принимают равным календарному фонду времени Ф_к.

Фонд времени рабочего определяют с учетом неизбежных потерь, составляющих 8 ÷ 10 %, невыхода по болезни, выполнение общегосударственных обязанностей, отпуск и другие.

Производственная программа. Производственная программа определяет количество годных деталей, подлежащих выпуску с рабочего места, участка (или цеха) в течение года. Годовую производственную программу рассчитывают по формуле:

, (23)

где П_т– годовая программа выпуска завода в готовых машинах (изделиях);

n– количество деталей на одну машину (изделие);

а – количество запасных частей от общего количества деталей, %.

Цеховая программа запуска определяет количество заготовок или полуфабрикатов, подлежащих поставке на производственный участок или рабочее место.

Программа запуска П_з, как правило, превышает программу выпуска на число деталей, необходимых для наладки оборудования и на выполнение трудно управляемых техпроцессов (технологические потери)

, (24)

где б – количество дополнительных деталей на технологические потери, %.

В зависимости от вида производства и характера выпускаемой продукции производственная программа может быть точной, проведенной и условной.

Точная производственная программа полностью характеризует номенклатуру и количество заготовок, обрабатываемых на данном участке. Так как проектирование участка по точной производственной программе требует подетальной разработки технологических процессов, что является трудоемкой и длительной работой, то этот вид программы применяют при разработке проекта участка крупносерийного или массового производства при ограниченной номенклатуре обрабатываемых заготовок.

Приведенную производственную программу определяют по типовым «представителям» - деталям, к которым условно приводят все детали, подлежащие изготовлению.

В качестве «представителя» выбирают деталь по конструктивным и технологическим признакам наиболее близкую остальным деталям, выпуск которой в общей номенклатуре составляет наибольшее количество.

Приведение натуральных единиц к типовому представителю осуществляют с помощью коэффициента проведения К, характеризующего отношение трудоемкости детали Т_дк трудоемкости типового представителя Т_п;

; (25)

; (26)

где К₁– коэффициент весового соотношения;

К₂– коэффициент сложности конструкции;

К₃– коэффициент программы выпуска.

Коэффициент весового соотношения К₁определяют по формуле:

, (27)

где q_д– вес приводимой детали;

q_п– вес типового представителя.

Коэффициент сложности конструкции К₂ находят из сравнения типового представителя проводимой деталью по всем параметрам, характеризующим технологичность конструкции. Если приводимая деталь сложнее, чем типовой «представитель», то К₂> 1, и, наоборот, если деталь проще, чем типовой «представитель», то К₂< 1.

Величина коэффициента программы выпуска К₃ изменяется в зависимости от роста выпуска. Так, если производственная программа приводимой детали будет больше, чем производственная программа типового представителя, то К₃< 1.

Условная производственная программа обычно характеризует отсутствие точной номенклатуры изготовляемых деталей. В этом случае в качестве условных представителей выбирают такие детали, по которым имеются исходные данные для проектирования, близкие по конструктивным и технологическим признакам к намеченным для изготовления на данном участке.

Расчет оборудования. Количество оборудования определяется из станкоемкости одного изделия, годовой программы выпуска изделий и действительного годового фонда времени работы оборудования по формуле:

, (28)

где С_р– расчетное количество оборудования;

Т_ст– станкоемкость обработки одного изделия, станко-час;

П_у– годовая программа выпуска изделий, шт;

Ф_д– действительный годовой фонд времени работы металлорежущего оборудования.

При загрузке станка несколькими операциями, для обработки одной или нескольких заготовок, при расчете оборудования определяют суммарную станкоемкость обработки на всех операциях.

Расчетное количество станков обычно получается дробным, и поэтому его округляют до целого числа, например С_р= 0,78 ≈ 1. Если расчетное число станков больше единицы, то округлять целесообразно в меньшую сторону (например С_р= 1,17 ≈ 1), добиваясь снижения станкоемкости Т_стпутем внедрения организационно-технических мероприятий.

Количество станков, полученное после округления, называется принятым количеством станков С_пр.

Степень занятости оборудования работой, закрепленной за ним, характеризует коэффициент загрузки оборудования К_заг. Этот коэффициент определяют из отношения расчетного количества оборудования к принятому

. (29)

Для серийного производства К_заг= 0,75 ÷ 0,85, а для поточного производства К_заг= 0,65 ÷ 0,75.

Степень использования оборудования по машинному времени характеризуется коэффициентом использования К_и, который представляет собой отношение машинного времени к штучному (Т_шт):

. (30)

Для единичного и серийного производства К_и≈ 0,6, а для массово-поточного производства К_и≈ 0,7.

Коэффициент использования оборудования по машинному времени следует максимально повышать, сокращая подготовительно-заключительное время (Т_пз), время контрольных операций непосредственно на станке (Т_кон), время обслуживания и ремонта станка (Т_о), время перерывов, обусловленных режимами труда (Т_пр).

Определение необходимого числа основных производственных рабочих-станочников. Число рабочих-станочников цеха или участка определяется исходя из трудоемкости станочных работ, действительного годового фонда рабочего и коэффициента многостаночности по формуле:

, (31)

где Р_ст– расчетное число производственных рабочих-станочников, чел;

Т_ст– годовая трудоемкость станочных работ (станкоемкость) для данного типа оборудования, станко-час;

Ф – действительный годовой фонд времени одного рабочего, ч;

К_м– коэффициент многостаночности, для крупносерийного типа производства 1,5 ÷ 1,8, среднесерийного 1,3 ÷ 1,5, мелкосерийного и единичного 1,1 ÷ 1,2.

Если станочник работает на одном станке, занятость рабочего в течение смены будет соответствовать загрузке рабочих мест. Так рассчитывается явочное число рабочих, которые должны ежедневно выходить на работу в плановом порядке. Списочное число рабочих – это число рабочих, которые должны обеспечить функционирование оборудования в течение плановой продолжительности его работы.

Для участков серийного производства число рабочих определяется по каждой профессии и разряду работающих исходя из трудоемкости работ:

, (32)

где П_вj– программа выпуска деталейj-го наименования, шт.;

К_д– количество наименований деталей;

t_штij– штучное время выполненияi-й операции (станкоемкость для данного типа оборудования) по обработкеj-й детали, мин;

К_о– количество операций;

Ф_эф– эффективный фонд времени одного работающего, ч;

К_в– коэффициент выполнения норм.

При определении потребности в рабочих необходимо выявить возможность перевода рабочих на многостаночное обслуживание. Основным фактором, обеспечивающим возможность многостаночного обслуживания при механической обработке, является повышение времени машино-автоматической работы над временем ручной работы. Чем больше это соотношение, тем большее количество станков может обслуживать один рабочий.

Если многостаночная возможна по характеру выполнений операции, количество станков, которое может обслуживать один рабочий, определяется путем расчета и составления циклограмм.

При организации многостаночной работы необходимо учитывать коэффициент оптимальной занятости рабочего. Рабочие, обслуживая несколько станков, осуществляют переходы от станка к станку с грузом и без него. На основе исследований установлено, что коэффициент оптимальной занятости уменьшается с увеличением массы обрабатываемых деталей, расстояния их перемещения и числа детале-операций.

Нормативное количество станков, обслуживаемых одним рабочим (С_н) можно определить по формуле:

, (33)

где t_ма– время машино-автоматической работы, мин;

t_вн– вспомогательное неперекрывающееся время, включая время активного наблюдения, мин;

t_вп– вспомогательное перекрывающееся время, мин;

t_пер– время перехода рабочего от станка к станку, мин.

Расчетное количество станков округляется до ближайшего меньшего числа. Если на станках выполняются разные операции принимается значение t_матого станка, для которого оно меньше.

Длительность цикла при многостаночном обслуживании

, (34)

где t_пр– время простоя станка, мин.

На непрерывно-поточной линии длительность цикла при многостаночной работе пропорционально равна такту поточной линии:

, (35)

где ч = такт поточной линии, мин;

n– 1,2,3 …

Численность рабочих-станочников по каждой операции с учетом многостаночного обслуживания

, (36)

где m_р– расчетное число рабочих мест по данной операции.

Кроме параллельного многостаночного обслуживания, на прерывно-поточной линии возможно последовательное обслуживание полностью загруженных рабочих мест.

Последовательное обслуживание рабочих мест одним рабочим возможно в том случае, если общая занятость рабочего в течение смены не превышает 100 %. Например, в одной из операций расчетное количество рабочих равно 1,32. Следовательно, занятость в течение смены одного рабочего – 100 %, а второго 32 %. Второму можно поручить последовательное обслуживание еще одного рабочего места, если это не будет жестко связано по времени с последующими операциями, и занятость в течение смены по которому не должна превышать 68 %.

Численность рабочих вспомогательного производства можно рассчитать на основе трудоемкости работ или норм обслуживания. Число наладчиков, контролеров, ремонтников, транспортников и других рабочих можно определить расчетом отдельно для каждого вида работ или принять общим числом в процентном отношении к производственным рабочим. В цехах серийного производства оно составляет 30 ÷ 40 %, крупносерийного - 40÷ 60, массового – 50 ÷ 70 %.

Численность инженерно-технических работников, младшего обслуживающего персонала, счетно-конторского персонала определяют из штатного расписания или укрупненно 8 ÷ 12 %, 1 ÷ 2 %, 2 ÷ 6 % от общего числа рабочих цеха (производственных и вспомогательных).

Определение площадей участка. Площадь участка механического цеха состоит из производственной и вспомогательных площадей, из бытовых и конторских помещений.

Производственной площадью называется площадь, занятая производственным оборудованием (включая места для рабочих и хранения заготовок), рабочими местами для слесарных работ и межоперационного транспорта, а также под проходы и проезды между станками и рабочими местами.

Размеры производственной площади определяют расчетом по укрупненным показателям – удельной площади в квадратных метрах на единицу производственного оборудования (принятое количество) и на рабочее место, а также при планировке оборудования и рабочих мест.

Ниже приведены укрупненные показатели средней удельной площади для станков различных размеров.

Таблица 19

Показатели средней площади станков

Размеры станков	Средняя удельная площадь на один производственный станок м2
Мелкие	5 ÷ 9
Средние	10 ÷ 16
Крупные	18 ÷ 60
Особенно крупные	70 ÷ 170

Вспомогательной площадью называется площадь, предназначенная для склада заготовок, ремонтных служб, инструментальных кладовых и других вспомогательных помещений.

При расчете площади участка по укрупненным показателям вспомогательную площадь учитывают в общей площади на один производственный станок, а при планировке оборудования и рабочих мест ее определяют путем планировки вспомогательного оборудования соответствующих служб участка.

Площади бытовых и конторских помещений рассчитывают по укрупненным показателям: так, площадь бытовых помещений на одного списочного рабочего при средней сменности 1,5 (отношение всего количества работающих к работающим в наибольшей смене) и производственных процессах, вызывающих загрязнение рук, составляет 0,52 м²при открытом хранении одежды и 1,26 м²при закрытом хранении одежды.

Площадь конторских помещений определяют из расчета 3 м²на каждого работника.

Все вышеперечисленные нормативы уточняются при выполнении конкретного проекта с учетом нормативных требований, действующих на момент внедрения проекта в действие.

Методы проектирования участков механических цехов. Рациональное расположение оборудования на производственном участке, как правило, определяют объемом и организацией производства, характером изготовляемых деталей и технологическим процессом. Оно характеризуется наименьшими заработками труда на межоперационную транспортировку деталей с соблюдением требований техники безопасности и пожарной охраны, а также эффективным использованием производственной площади.

Металлорежущие станки производственных участков могут быть расположены по признаку однородности обработки, то есть по видам оборудования (токарные, фрезерные, шлифовальные, сверлильные и другие группы станков), и в порядке последовательности выполнения технологического процесса, то есть по потоку.

Расположение оборудования по одному из этих способов зависит от объема и организации производства.

По первому способу, характерному для единичного и мелкосерийного производства, а также для изготовления отдельных деталей в серийном производстве станки располагают по признаку однородности обработки для большинства типовых деталей.

Так, в начале производственного процесса для обработки заготовок, имеющих форму тел вращения, обычно размещают токарные станки, а при обработке плоских заготовок – продольно-строгательные и продольно-фрезерные. При размещении станков исходят не только из осуществления прямоточности движения обрабатываемых заготовок, но и из эффективности использования подкрановых площадей и транспортировки стружки с черновых операций.

Как правило, станки для отдельных операций располагают в конечной части участка, завершая процесс обработки на данном участке.

В средней части участка обычно располагают группы фрезерных, зуборезных и сверлильных станков, так как для большинства типовых деталей эти виды обработки являются промежуточными.

Второй способ расположения оборудования характерен для крупносерийного и массового производства. Здесь станки располагают в последовательности выполнения технологических операций, и каждый станок выполняет обработку одноименных (массовое производство) или нескольких разноименных, но схожих по признаку однородности обработки заготовок (крупносерийное производство).

Группы станков (линии), обрабатывающие одну заготовку, размещают на участке с учетом оптимального пути движения обрабатываемой заготовки, то есть без обратных кольцевых или петлеобразных движений, создающих встречные потоки и вызывающих затруднения для внутрицелевого транспорта.

Допускают зигзагообразные движения заготовки, то есть движения в пределах пролета из одного ряда станков в другой, расположенный параллельно первому.

Передача детали из одного пролета участка в другой для выполнения какой-либо операции обычно вызывает транспортные затруднения и допускается только в крайних случаях.

Последовательное расположение станков создает предпосылки для механизации межоперационного транспорта и более рационального использования обычных транспортных средств (кранов, тельферов, тележек, рольгангов, монорельсов и др.)

Станки участка располагают последовательно на планировке по номерам операций для каждой детали, для чего предварительно по спецификации оборудования, пользуясь паспортными данными, вычерчивают габариты станков в соответствующем масштабе. При этом учитывают крайние положения движущихся частей, что дает более правильное представление о необходимой площади.

Расположение станков на планировке должно обеспечивать не только технологические требования, но и рациональную организацию рабочего места (удобное положение рабочего, место для хранения материала, заготовок, инструмента и вспомогательных приспособлений к станкам), а также требований техники безопасности.

Как правило, планировку участка вычерчивают в масштабе 1:100, а крупных цехов в масштабе 1:200.

На планировке должны быть изображены все станки и устройства, относящиеся к рабочему месту, а также грузоподъемные и транспортные устройства, все проходы и проезды (штрих - пунктиром), колонны с осями и обозначениями номера каждой колонны, очертания оснований колонн, наружные и внутренние стены (включая перегородки), окна, ворота и др.

Правилами охраны труда и удобства эксплуатации станков регламентированы размеры расстояний (разрывов) между станками в продольном и поперечном направлениях, размеры расстояний от стен и колонн, размеры рабочего места и размеры продольных проходов, предназначенных для транспортирования материалов, заготовок и другие. Эти размеры установлены с учетом крайних положений движущихся частей станка для мелких, средних и крупных станков.

Ширина прохода или проезда между станками регламентируется в зависимости от характера движения – одностороннего или двухстороннего, а также от вида транспорта.

Несколько отличается расположение револьверных станков и автоматов для кругловой работы, а также протяжных, горизонтально-расточных и других станков подобного типа. Эти станки в елях лучшего использования площади размещают под углом в 15- 20загрузочной стороной к проходу.

При многостаночной работе установка станков с учетом размещения органов их управления определяется наиболее удобным для рабочего положением, при минимальной затрате времени на проходы от станка к станку.

Задание7. Рассчитайте потребность в оборудовании, если исходные данные следующие (т-токарная операция, п-протяжная, с – сверлильная, ф – фрезерная, з - зенкеровальная, ш – шлифовальная; N – номер операции, t_мин – время операции, мин):

Таблица 20