12.3 Технологическая подготовка производства

Выпуск нового продукта на основе разработанной конструкции возможен лишь при наличии тщательно проработанной технологической документации и с использованием средств технологического оснащения производственных процессов. Технологическое обеспечение нового производства осуществляется в рамках самостоятельного комплекса работ, составляющих содержание технологической подготовки производства.

Технологическая подготовка производства (ТПП) – это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия к выпуску нового продукта в установленные сроки, с заданными параметрами качества, объемом производства и уровнем затрат.

Основные задачи ТПП:

• обеспечение технологичности конструкции изделия;

• выбор и разработка технологических процессов по всем стадиям производства и составным элементам нового продукта;

• проектирование и изготовление средств технологического оснащения производственных процессов;

• управление процессами технологической подготовки нового производства.

Технологическая подготовка производства осуществляется в соответствии с требованиями стандартов Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП).

Технологическая подготовка производства, начинающаяся с проверки чертежей на отдельные детали и сборочные единицы в отношении их максимальной технологичности, заключается в основном в проектировании рациональных и прогрессивных способов их изготовления и обеспечении прямоточности технологических маршрутов при максимальном использовании оборудования и производственных площадей.

Для соблюдения строгой последовательности проведения всего комплекса работ по технологической подготовке производства и для их взаимной увязки необходимо четко определить ее отдельные этапы и содержание работ на основе задач, определенных ЕСТПП:

а) технологический контроль чертежей заключается в проверке технологичности конструкции и проводится по мере изготовления чертежей, то есть на стадии конструкторской подготовки производства;

б) составление межцеховых технологических маршрутов (расцеховка). На этом этапе для каждой детали разрабатывается пространственная схема ее движения, причем технологи стремятся обеспечить максимальную прямоточность такого движения, избегая повторных заходов в одни и те же цехи;

в) разработка технологии получения заготовок. Технологические карты на изготовление заготовок в зависимости от характера этих заготовок различаются по форме и по содержанию.

Например, многооперационный процесс получения литых заготовок связан с выбором определенного состава шихты, способа формовки, типа оснастки (модели, кокиля, прессформы), способа очистки литья и пр. В технологической карте приводятся все эти данные и технические нормы времени на отдельные операции;

г) разработка технологических процессов механической и термической обработки. Составление технологических карт для процессов механической обработки характеризуется еще большей детализацией инструктажных указаний, призванных обеспечить применение прогрессивных режимов резания с целью получения требуемой точности обработки и чистоты поверхности;

д) разработка процессов сборки ведется после составления маршрутных карт механической обработки. На этом этапе производится комплектовка технологических сборочных единиц изделия, для чего предварительно составляются схемы сборки по каждому механизму, входящему в изделие;

е) проектирование оснастки, к которой относятся специальный режущий и мерительный инструмент, модели, кокили и другая литейная оснастка, штампы, станочные, сварочные и сборочные приспособления, проводится по заданиям соответствующих технологических бюро;

ж) изготовление оснастки – наиболее трудоемкий и дорогой этап технологической подготовки производства. До 60 % всех затрат, связанных с подготовкой производства, падает на изготовление оснастки;

з) окончательная доработка технологии производится на основе изучения процессов изготовления опытных образцов и изделий опытных серий, проверки эффективности изготовленной оснастки, отладки процессов сборки и разборки и проведения «контрольных сборок». После этого подготовленная документация сдается в производство;

и) нормирование элементов производственного процесса.

Основные этапы технологической подготовки изготовления новых изделий в зависимости от производственных условий и требований могут изменяться и дополняться. Так, например, может возникнуть необходимость в перепланировке оборудования, в дополнительных расчетах пропускной способности отдельных цехов и участков, в расчете поточных линий и пр.

Последовательные этапы технологической подготовки производства отражаются в соответствующей документации. На предприятиях применяются следующие формы технологической документации:

а) технологические карты – основной документ, где фиксируются проектируемые технологические процессы. На предприятиях в зависимости от требуемой степени детализации технологического процесса, что обычно связано с типом производства, применяются три типа карт: маршрутные, операционные и инструкционные.

Маршрутные карты содержат перечень технологических операций с указанием оборудования, технологического оснащения, разряда работы и нормы времени по каждой операции.

Операционные карты включают перечень переходов (изменений режимов при той же операции) с указанием оборудования для выполнения операции, режимов обработки и технологического оснащения по каждому переходу, разряда работы, нормы времени по элементам и в целом на операцию.

В инструкционных картах даются подробные указания по выполнению технологической операции вплоть до отдельных приемов работы, а также эскизы наладок, способы крепления и измерения деталей.

б) ведомости и спецификации играют важную роль в подготовке производства. Формируются, например, такие документы, как ведомость расхода материала на единицу изделий, спецификации заготовок, покупных изделий, инструментальные карты, карты технического контроля и др.;

в) карты расчета мощностей и загрузки. Периодическая и проводимая в связи с внедрением в производство новых изделий работа по расчету пропускной способности отдельных цехов и участков, основанная на сопоставлении имеющегося фонда времени с потребностью в нем для выполнения заданной программы по новому изделию, представляет собой весьма ответственную работу, выполняемую отделом главного технолога (ОГТ). Ее результатом может стать изменение технологического процесса, перепланировка оборудования, доукомплектование станочного парка.

В разных типах производства применяются централизованная, децентрализованная и смешанная системы организации служб технологической подготовки.

Централизованная система ТПП применяется на предприятиях серийного и массового производства, где процесс освоения новой продукции осуществляется периодически.

Централизованная система ТПП предполагает создание на предприятии единой технологической службы – отдела главного технолога, который:

– разрабатывает технологическую документацию;

– проектирует средства технологического оснащения (СТО);

– разрабатывает материальные нормативы;

– разрабатывает и контролирует выполнение графика работ по подготовке производства;

– участвует во внедрении новых технологических процессов;

– решает текущие вопросы технологии изготовления заготовок, деталей, сборочных единиц непосредственно в цехе.

В цехах имеются технологические бюро, которые также участвуют в решении организационно-технических вопросов.

Децентрализованная система ТПП применяется на предприятиях единичного и мелкосерийного производства. Ее особенность в том, что разработка технологических процессов и решение текущих задач, связанных с изготовлением деталей или сборочных единиц, выполняются технологическими бюро цехов. ОГТ разрабатывает межцеховые маршруты, занимается вопросами разработки групповых и типовых технологических процессов, инструментальной подготовкой производства, унификацией и стандартизацией оснастки, осуществляет методическое руководство и контроль за работой цеховых технологических бюро.

Смешанная система ТПП характерна для предприятий с серийным типом производства. При смешанной системе ТПП разработка новых технологических процессов и их внедрение возложены на отдел главного технолога. Цеховые технологические бюро выполняют работу по созданию технологических процессов, которые могут быть разработаны на основе ранее применяемых процессов и не имеют с ними существенных различий.

В практике нередко считают основным критерием оптимальности технологического процесса наименьшую трудоемкость. Это неверно, потому что снижение трудоемкости часто сопровожда­ется увеличением затрат овеществленного труда (затрат по экс­плуатации оборудования, на оснастку, транспорт и пр.). Глав­ным показателем экономичности предлагаемого варианта тех­нологического процесса должен быть уровень затрат основных элементов живого и овеществленного труда, то есть той части издержек производства, которая непосредственно связана с вы­полнением данного технологического процесса. Сумма таких затрат образует так называемую технологическую себестоимость. Она и служит критерием для экономической оценки технологических вариантов и выбора оптимального.

В отличие от полной себестоимости изделия технологическая себестоимость включает только те затраты, которые изменяются при замене одного варианта технологического процесса другим. Например, если рассматриваются два варианта механической обработки одной и той же заготовки, то себестоимость самой заготовки не должна приниматься в расчет.

Общая формула технологической себестоимости имеет вид:

С_т = а · П_г + в,

где а – переменные затраты, исчисляемые на единицу изделия;

П_г – годовой объем производства;

в – условно-постоянные затраты, исчисляемые на год и в известных пределах от объема производства не зависящие.

Переменные затраты на единицу изделия включают затраты на основные материалы, технологическое топливо и энергию, заработную плату основных производственных рабочих, расходы по эксплуатации оборудования и др.

Состав элементов приведенной формулы в зависимости от того, для какого процесса определяется технологическая себестоимость, может значительно меняться.

Если годовой объем производства известен, то, определив для каждого из сопоставляемых вариантов его технологическую себестоимость, нетрудно установить, какому из вариантов следует отдать предпочтение.

Если же решается задача о выборе экономически целесообразного варианта для различных величин годового выпуска, то следует найти такое его «критическое значение» (П_кр), при котором оба варианта будут равноценны. Для этого нужно решить два уравнения:

С¹_т = а₁ · П_г + в₁ и С²_т = а₂ · П_г + в₂.

При условии, что С¹_т= С²_т , получим

П_кр = ( в₂ – в₁) : (а₁ – а₂).

Значение П_кр будет соответствовать тому объему годового выпуска, до которого более экономичен первый вариант, требующий меньших первоначальных затрат на наладку и оснастку, и наоборот, после достижения которого выгоднее будет второй, более дорогой по этим затратам вариант.

Понятно, что такая задача возникает лишь в том случае, когда а₁ > а₂, в₁< в₂. Если же а₁ > а₂ и в₁> в₂, то второй вариант будет целесообразнее первого при любом объеме производства.

В технологической подготовке производства большое значение уделяется проектированию и изготовлению специальной оснастки, обеспечивающей сокращение длительности цикла изготовления изделий. К специальной оснастке относятся штампы, приспособления, модельная и литейная оснастка, специальный инструмент и др.

Количество необходимой оснастки по каждому i-му виду (О_i) определяется на основе коэффициента оснащенности (К_iосн) с учетом количества деталей для проектируемого изделия (Д _изд):

_осн ,

Количество конструкторов для проектирования оснастки рассчитывается по формуле:

,

где Q_к – объем работ по проектированию оснастки (час.);

F_к – фонд рабочего времени одного конструктора за период проектирования (час.);

К _в.н. – коэффициент выполнения норм.

Объем работ ,

где t_i – средняя трудоемкость проектирования единицы i-го вида оснастки (час.).

Фонд рабочего времени одного конструктора за период проектирования:

,

где Д _ср – средняя продолжительность рабочего дня (час);

Р _пр – число рабочих дней, в течение которых выполняется проектирование.

Пример. Для изделия, имеющего 1000 оригинальных деталей, необходимо за 2 месяца спроектировать штампы и приспособления. Коэффициент оснащенности для штампов 0,2, для приспособлений 1,7. Средняя трудоемкость проектирования одного штампа 20 час., приспособления 10 час. Среднее число рабочих дней в месяце 21, средняя продолжительность рабочего дня 8 час. Нормативы перевыполняются на 10%. Тогда количество штампов равно 0,2×1000 = 200 шт., приспособлений 1,7 × 1000 = 1700 шт. Объем работ составит: 200 × 20 + 10 × 1700 = 21000 час. Фонд времени одного конструктора: 8 × 21 × 2 = 336 час. Количество конструкторов для проектирования: =57 чел.