§ 4, Типы машиностроительных производств и методы работы

В машиностроении различают три типа производства: массовое, серийное и единичное и два метода работы: поточный и не поточный.

В массовом производстве изделия изготовляют не­прерывно в относительно больших количествах и в течение достаточно продолжительного (обычно несколько лет) времени. Характерным приз­наком массового производства является, однако, не количество выпу­скаемых машин, а выполнение на большинстве рабочих мест только од­ной закрепленной за ними постоянно повторяющейся операции. Про­дукция массового производства — это однородные изделия стандарт­ного типа, имеющие широкое применение и выпускаемые на широкий рынок сбыта. Такой продукцией являются автомобили, тракторы, ве­лосипеды, электродвигатели, швейные машины и т.п.

В серийном производстве изготовляют партии дета­лей и серии изделий, регулярно повторяющиеся через определенные промежутки времени. Серийное производство — производство много­номенклатурное. Его характерный признак — выполнение на боль­шинстве рабочих мест по несколько периодически повторяющихся опе­раций. Продукцией серийного производства являются машины уста­новившегося типа (металлорежущие станки, стационарные двигатели внутреннего сгорания, насосы, компрессоры, оборудование для пище­вой промышленности и т. п.), выпускаемые в более или менее значи­тельных количествах.

В единичном производстве выпускаются изделия ши­рокой номенклатуры в относительно малых количествах и часто инди­видуально; поэтому оно должно быть универсальным и весьма гибким для выполнения разнообразных заданий. Изготовление изделий либо совсем не повторяется, либо повторяется через неопределенные про­межутки времени. Характерным признаком единичного производства является выполнение на рабочих местах разнообразных операций без их периодического повторения. Продукция единичного производства — машины, не имеющие широкого применения и изготовляемые обычно по индивидуальным заказам, предусматривающим выполнение специаль­ных требований. Единичное производство присуще тяжелому маши­ностроению, продукцией которого являются крупные гидротурбины, уникальные металлорежущие станки, прокатные станы, металлурги­ческое оборудование и т. п.

Программа выпуска в массовом производстве обусловливает воз­можность узкой специализации рабочих мест, за каждым из которых закреплено выполнение только одной операции, и расположение обо­рудования по ходу технологического процесса в виде поточных линий. На каждой линии производят обработку отдельной детали (сборку от­дельного узла). Если длительность операций на всех рабочих местах одинакова (кратна) и соответствует заданной производительности, то работа на линии выполняется с непрерывным движением объекта про­изводства (непрерывным потоком) с заранее установленным темпом.

Под темпом при поточном методе работы понимают расчетный про­межуток времени, через который с поточной линии происходит выпуск единицы продукции. Размерность темпа — мин/шт.

При заданном режиме работы цеха темп t зависит исключительно от заданного выпуска и определяется как частное от деления фонда времени F (годового, за смену или другой период времени) в часах на программное задание N (выпуск в штуках за тот же период времени)

(5)

Номинальный (или календарный) годовой фонд времени работы оборудования (без учета потерь на его ремонт) составляет: для работу в одну смену – 2070ч , для двух смен – 4140 ч и для трех смен – 6210 ч. Действительный фонд времени получаем, умножая приведенные величины соответственно на коэффициенты 0,98;0,97 и 0,96, учитывающие потери времени на ремонт оборудования. В результате имеем сле­дующие значения действительного фонда времени для одно- , двух- и трехсменной работы: 2030, 4015 и 5465 ч. Следовательно, кален­дарный фонд времени для рабочих составляет 2070 ч и действительный 1860 ч (при 15-дневном отпуске). Соответственно этим значениям фонда времени темп может быть календарным и действительным. При разработке технологических процессов пользуются действительным темпом.

Темп существенно влияет на построение технологического процес­са, так как необходимость привести штучное время каждой операции к величине, равной или кратной темпу, обусловливает необходимость соответствующего расчленения технологического процесса на операции и в некоторых случаях дублирования станков для получения требуе­мой производительности. Несоблюдение темпа работы на каком-либо рабочем месте нарушает нормальную работу непрерывно поточной ли­нии. Время обработки на любом рабочем месте поточной линии не мо­жет быть больше темпа, так как на этом рабочем месте будет накапли­ваться постоянно возрастающее количество необработанных заготовок (узлов), а выпуск всего потока — отставать от заданного. При боль­шом различии штучного времени отдельные рабочие места могут иметь малую загрузку. Для лучшего использования обслуживающих рабо­чих через отдельные рабочие места продукцию пропускают периоди­чески (партиями). В этом случае непрерывность потока (синхронность) нарушается. Такое производство называют прямоточным.

Массовое производство по своей сущности является поточным. Его часто называют поточно-массовым . Темп потока является основной рас­четной величиной, организующей все рабочие места поточных линий в единый производственный механизм. Бесперебойная работа поточных линий обеспечивается тщательно продуманной технологией произ­водства выпускаемых изделий, планомерным питанием линий заготов­ками (деталями и узлами), а также ритмичной работой всех звеньев производственного механизма. Во избежание перебоев в работе поточ­ной линии на рабочих местах предусматривают межоперационные за­пасы заготовок или деталей (заделы). Заделы обеспечивают непрерыв­ность выпуска продукции в случае вынужденной остановки отдельных станков линии.

В настоящее время поточные линии часто проектируют комплексными, на них,помимо операций механической обработки, выполняют процессы сварки, термической обработки, высадки, штамповки, сбор­ки, окраски, гальванопокрытий, мойки, контроля. Высшая форма ор­ганизации поточно-массового производства обеспечивается при исполь­зовании автоматических линий.

При поточном методе работы поштучное перемещение обрабатывае­мых заготовок и собираемых изделий от одного рабочего места к друго­му в соответствии с последовательностью операций технологического процесса осуществляется либо вручную (на тележках, рольгангах, по желобам и т.п.), либо транспортирующим механизированным устрой­ством непрерывного или периодического действия (конвейером или транспортером).

Достигнуть абсолютного равенства штучного времени на всех опе­рациях не удается. Это предопределяет технологически неизбежное различие в загрузке оборудования по рабочим местам поточной линии. Недогрузку рабочих устраняют многостаночным обслуживанием двух, трех (или большего количества) единиц оборудования, с тем чтобы сум­марное время их обслуживания не превышало темпа потока.

Массовое производство экономически целесообразно при достаточно большом выпуске изделий. При малой программе выпуска изделий за­грузка оборудования поточных линий может получиться очень низкой. В этом случае изготовление изделий организуется по принципам серий­ного производства.

Технологические особенности серийного производства изменяются в зависимости от номенклатуры, размера выпуска и трудоемкости изде­лий; поэтому различают мелко-, средне- и крупносерийное производ­ство.

Мелкосерийное производство приближается по своим технологиче­ским особенностям к единичному производству. В нем, как и в единич­ном производстве, применяют преимущественно универсальное обору­дование (с расположением его в цехах по типам станков), нормальный рабочий и универсальный измерительный инструмент. Мелкосерийному производству присуща большая номенклатура выпускаемых изделий и большее количество выполняемых на различных рабочих местах опе­раций .

В крупносерийном производстве наряду с универсальным оборудованием достаточно широко применяют оборудование специального на­значения, а также специальные и агрегатные станки. Оборудование в цехах располагают не по типам станков, а по изготовляемым предме­там и в ряде случаев в соответствии с выполняемым технологическим процессом. Наряду с нормальным применяют специальный рабочий инструмент, предельные калибры и специальные контрольные приспо­собления. Среднесерийное производство по своим признакам занимает промежуточное положение между крупно- и мелкосерийным.

Размер партии в серийном производстве, под которым понимают количество одновременно запускаемых в производство заготовок, уста­навливается в зависимости от ряда производственных факторов; в част­ности на размер партии влияют годовой выпуск изделий, календарные сроки выпуска изделий, длительность производственных процессов и наладки технологического оборудования.

Детали во время работы хранятся у станков, а затем транспорти­руются партией на следующие рабочие места. Хранение деталей перед отдельными видами обработки, а также перед узловой и общей сборкой осуществляется на промежуточных складах или специальных пло­щадках,

В настоящее время основное количество машин (около 80%) вы­пускается серийно. Это обусловило развитие поточных методов работы и в серийном производстве. Поточный метод работы обеспечивает: зна­чительное сокращение (в десятки раз) цикла производства; значительное сокращение межоперационных заделов и незавершенного производст­ва; возможность применения высокопроизводительного оборудования

и, как следствие этого, резкое снижение трудоемкости и себестоимости изделий; простоту планирования движения деталей и управления про­изводством; возможность комплексной автоматизации производствен­ных процессов. При поточных методах работы обычно уменьшаются оборотные фонды, а оборачиваемость вложенных в производство средств значительно повышается. Длительность цикла обработки партии дета­лей из п штук при не поточном методе производства и последовательной их передаче

. Здесь — сумма штучных времен по всему процессу механической

обработки данной детали; Т_хр — время хранения одной партии деталей в промежуточном складе; k — число завозов деталей на промежуточ­ный склад (в самом невыгодном случае равно числу операций i в про­цессе обработки); T_т — время одного транспортирования партии дета­лей от станка к складу (и обратно); количество транспортировании де­талей (2k + 1) учитывает одну перевозку их на сборку. Длительность цикла обработки одной детали (n = 1)

. (7)

При поточном методе длительность цикла обработки одной детали равна произведению темпа на число операций (рабочих мест)

В непрерывно поточном серийном производстве в отличие от непрерывно поточно-массового одна серия изделий сменяет другую, что со­провождается переналадкой оборудования на всех рабочих местах. В прямоточном серийном производстве, как и в обычном, серийном, движение изделий прерывистое, а оборудование располагается прямоточно (по ходу технологического процесса). Для повышения загрузки оборудования в серийном производстве находят применение многоно­менклатурные поточные линии. К ним относятся переменно поточные и групповые линии, а также предметно-замкнутые участки.

При переменно поточной обработке за каждым станком линии за­креплено по нескольку операций для технологически однотипных дета­лей, запускаемых в обработку попеременно . В течение определенного периода времени (обычно несколько смен) на линии ведется поточная обработка одной детали. Затем ее переналаживают для обработки дру­гой прикрепленной детали и т. п. Приспособления для переменно поточных линий конструируют так, чтобы в них можно было устанавливать и закреплять заготовки всей прикрепленной группы обрабатываемых деталей без съема со станков при переналадке линии. При групповой обработке на каждом станке линии одновременно выполняется несколь­ко операций разных технологических процессов. Это обеспечивается применением специальных многоместных приспособлений, в которые устанавливают и закрепляют всю группу деталей, прикрепленных к данной линии. Таким образом, на каждом станке выполняется комплекс операций по технологическим процессам прикрепленных деталей. При групповой обработке повышается загрузка оборудования, а линия работает без переналадки станков. Количество деталей в группе от двух (спаренные линии для обработки специальных деталей, например, вы­пускного и впускного клапанов) до восьми и более.

Основой для проектирования групповых и переменно поточных ли­ний служат тщательно разработанные технологические процессы. Переменно поточную и групповую обработку (сборку) выполняют на обыч­ных и автоматических линиях.

Для обработки конструктивно и технологически сходных деталей применяют также предметно-замкнутые участки. Технологические про­цессы обработки этих деталей имеют одинаковую структуру, однород­ные операции и одинаковую последовательность их выполнения.

Ряд технологических методов, возникших в поточно-массовом производстве, с успехом применяют не только в серийном, но и в единичном производстве. Например, в единичном производстве, как и в массовом, применяют расчленение сборки на узловую и общую.

Планомерно проводимая унификация и стандартизация изделий машиностроения способствует специализации производства. Ограни­чивая число типоразмеров изделий одного назначения минимальным ассортиментом наиболее совершенных образцов, стандартизации при­водит к сужению номенклатуры изделий при значительном увеличении программы их выпуска. Это позволяет шире применять поточные мето­ды работы и автоматизацию производства.

На XXIV съезде партии с исчерпывающей полнотой отмечалось значение специализации производства как важнейшего условия тех­нического прогресса и рациональной организации общественного труда. Отраслевая и технологическая специализации производства повышают производительность труда и радикально улучшают струк­туру машиностроительной промышленности, способствуя концент­рации производства конструктивно и технологически однородных изделий. В связи с этим развитие поточно-массового производства в отечественном машиностроении заметно возрастет уже в ближайшем будущем.

Деление машиностроительных заводов по типам производства яв­ляется условным.

Можно называть производство массовым, если на большинстве ра­бочих мест выполняется одна постоянно повторяющаяся операция и если рабочие места расположены в порядке, соответствующем техно­логическому процессу. Если же на большинстве рабочих мест выпол­няется несколько периодически повторяющихся операций, то такое производство следует считать серийным. Отсутствие периодичности повторения операций на рабочих местах характеризует единичное про­изводство.