Первоначальной функцией управления работой обрабатывающих цехов является их проектирование, в ходе которого решаются следующие основные задачи:

1. проводится расчет необходимого числа единиц оборудования;

2. рассчитываются величины производственных площадей;

3. разрабатываются пространственные планировки подразделений цеха и отдельных рабочих мест.

Расчет необходимого числа единиц оборудования может выполняться детализированным и укрупненным методами. Детализированный расчет основывается на сопоставлении плановой станкоемкости производственной программы деталей, подлежащих обработке анализируемыми станками (токарными, фрезерными и т.д.) в рассматриваемом цехе или на участке, с эффективным фондом времени одного такого станка за соответствующий период, скорректированным на плановый уровень выполнения норм:

;

(9.1)

где n – число видов деталей, подлежащих обработке на станках рассматриваемого типа в рамках планового периода;

N_i – плановый объем выпуска деталей i-го вида за рассматриваемый период времени, шт.;

t_штi – штучное время обработки одной детали i-го вида, мин.;

F^уд_эф – удельная величина эффективного фонда времени работы оборудования в рассматриваемом периоде, мин.;

К_вн – плановый коэффициент выполнения норм.

Детализированный метод расчета применяется в условиях серийного и массового производства, при наличии точно установленной номен­клатуры и объемов выпуска продукции, детально разработанных технологических процессов и норм времени на каждую деталеоперацию.

Укрупненный метод расчетов оборудования применяется в мелкосерийном и единичном производстве в тех случаях, когда точная номенклатура подлежащих обработке деталей неизвестна. В этом случае при определении количества оборудования расчет ведется на основе таких статистически определяемых показа­телей, как: съем продукции с одного станка в натуральном выражении при фиксированном времени работы; съем продукции с одного станка в стоимостном выражении при фиксированном времени работы; станкоемкость обработки 1 тонны деталей и т.д. При использовании данного метода расчет плановой потребности в оборудовании осуществляется на основе сопоставления ожидаемых объемов производства в натуральном, стоимостном или трудовом выражении с соответствующими параметрами работы одного станка по формулам следующих типов (см. формулы 9.2 и 9.4):

;

(9.2)

где П_в – валовый объем выпуска продукции в натуральном или стоимостном выражении в рассматриваемом периоде, ед.;

b_ст - съем продукции с одного станка в натуральном или стоимостном выражении при фиксированном времени работы, ед.;

К_пв – коэффициент пересчета времени работы станков в плановом периоде.

;

(9.3)

где F^уд_эф – удельная величина эффективного фонда времени работы оборудования в плановом периоде, мин.;

F_фикс – величина фиксированного времени работы оборудования, принятая в расчет при установлении съема продукции с одного станка, мин.

;

(9.4)

где t_уд – удельная станкоемкость обработки единичного объема продукции (например, 1000 деталей, 1 тонны деталей и т.д.) в отчетном периоде, мин.

Точность расчетов по укрупненному методу существенно ниже, чем при использовании детализированного метода, и определяется степенью точно­сти исходных нормативов.

Расчеты величины производственных площадей обрабатывающих цехов осуществляются параллельно с разработкой их пространственных планировок и строятся на основе суммирования площадей, необходимых для:

• установки основного технологического оборудования;

• организации внутрицеховых и внутриучастковых проходов и проездов;

• размещения вспомогательных служб цеха.

Площади под технологическое оборудование определяются исходя из принятого числа единиц такого оборудования и их паспортных габаритов с учетом дополнительной площади для организации рабочих мест на базе такого оборудования.

Площади под проходы и проезды устанавливаются исходя из принятой длины таких коммуникационных линий (определяется на основе разработанной планировки цеха и его участков) и их нормативной ширины.

Площади под вспомогательные подразделения цеха могут рассчитываться детализированным и укрупненным методами. При использовании детализированного метода расчеты выполняются:

• для складских служб и кладовых – исходя из необходимого числа стеллажей или исходя из объема хранимых грузов;

• для ремонтных, заточных и контрольных участков – исходя из средней площади, занимаемой одной единицей используемого на таких участках оборудования, и принятого числа единиц такого оборудования, устанавливаемого в процентах от принятого числа единиц оборудования основных участков цеха.

При использовании укрупненного метода площади под вспомогательные подразделения цеха устанавливаются в виде фиксированного процента от площади, занимаемой его основными участками.

Пространственная планировка обрабатывающих цехов разрабатывается в три стадии: на первой из них проектируется размещение на площадях цеха основных участков и вспомогательных служб, на второй – разрабатываются внутриучастковые схемы взаимного размещения рабочих мест, а на третьей – разрабатываются планировки самих этих рабочих мест.

Планировка размещения участков и отделений цеха осуществляется в последовательности, определяемой ходом основного технологического процесса. В начале технологического потока размещаются склады заготовок и материалов совместно с заготовительным отделением. Эти склады обычно располагаются перпендикулярно оси пролетов цеха, что обеспечи­вает минимальную протяженность путей транспортировки заготовок в основные участки. Далее параллельно пролетам цеха размещаются основные участки или (в условиях поточного производства) – основные технологические линии. В конце станочных отделений или технологических линий перпендикулярно пролетам цеха размещаются контрольные отделения и склады готовых деталей. Заточное отделение и инструментально-раздаточная кладовая при поточных формах организации производства располагаются вне основного технологического потока, а в единичном и мелкосерийном производстве - в центре цеха, с таким расчетом, чтобы обеспечить наиболее короткие расстояния до рабочих мест в различных местах цеха.

Размещение рабочих мест в рамках основных участков цехов должно в максимальной степени обеспечивать прямоточность движения предметов труда в процессе их обработки, а также обеспечивать условия для внедрения многостаночного обслуживания. С учетом этого, наибольшее распространение на практике нашли линейная, S-образная и П-образная схемы размещения рабочих мест. Рабочие места с целью облегчения их транспортного обслуживания принято располагать со стороны проходов и проездов.

Планировка рабочих мест должна обеспечи­вать максимальную производительность труда станочника при его минимальной утомляемости. На рабочем месте должны пре­дусматриваться стеллажи для деталей и заготовок при обработке партиями, передвижной инструментальный столик, устройство для местного искусственного освещения, а для тяжелых станков - локальные подъемно-транспортные устройства. Инструмент в процессе работы должен располагаться в по­рядке последовательности применения, определяемой технологи­ческим процессом, либо в соответствии с частотой своего использования.

Основными направлениями совершенствования работы обрабатывающих цехов являются:

1. Сокращение длительности цикла обработки партий деталей за счет применения:

   1. прогрессивных способов сочетания технологических операций (параллельного и последовательно-параллельного);

   2. многоинструментальных методов обработки и многолезвийных инструментов;

   3. интенсивных режимов обработки;

   4. универсальной быстропереналаживаемой оснастки, позволяющей минимизировать подготовительно-заключительное время;

2. Повышение точностных и качественных характеристик обрабатываемых деталей на основе внедрения:

   1. высокоточного технологического оборудования;

   2. методов точной обработки (тонкое точение, хонингование, притирка, отделочное шлифование, электрополирование, электроэрозионная, электро­импульсная обработка и т.д.);

   3. автоматизированных устройств контроля качества обработки деталей и точности работы оборудования;

3. Минимизация величины незавершенного производства и себестоимости процессов обработки деталей за счет использования:

   1. поточных методов производства (поточных линий механической обработки);

   2. средств автоматизации технологического процесса;

   3. групповых технологий обработки деталей различных видов;

   4. методов многостаночного обслуживания;

   5. «вытягивающих» систем производственного планирования, построенных на принципе «точно вовремя».

Вопрос № 12. Основные особенности построения производственного процесса

в сборочных цехах предприятия

Сборочные цеха машиностроительных предприятий выполняют заключительную фазу общего производственного процесса, связанную с комплектованием готовых изделий из ранее изготовленных и обработанных деталей и узлов, их настройку, окраску и упаковку.

Функционирование сборочных цехов имеет ряд специфических особенностей, в значительной мере определяющих используемые в таких цехах формы организации производственного процесса. Основными из таких особенностей являются следующие:

1. Значительные масштабы использования ручного труда, связанные с тем, что трудовые процессы сборки обычно состоят из ряда простых, однако очень разнообразных приемов и движений. Автоматизация таких движений существенно затруднена, поскольку требует применения гибких, легко адаптирующихся к изменяющимся производственным условиям технологических агрегатов, основанных на средствах робототехники. Внедрение же таких автоматизированных сборочных устройств является весьма дорогостоящим и экономически целесообразно только при значительных масштабах производства. В этой связи, в современном машиностроительном производстве доля трудоемкости сборочных процессов в общей трудоемкости изготовления изделий достигает 15-20% в крупносерийном и массовом и 30-40% в единичном и мелкосерийном производствах. Вследствие сложности своей автоматизации, труд рабочих-сборщиков в большинстве случаев имеет относительно невысокую производительность, что вызывает потребность в увеличении численности таких рабочих и наращивании сборочных площадей. Основными направлениями повышения производительности труда на сборке в таких условиях становятся:

   1. комплексная механизация сборочных операций на основе оснащения рабочих мест сборщиков универсальными переносными пневмо- и электроинструментами, малогабаритными доводочными станками и легко переналаживаемой технологической оснасткой;

   2. обеспечение взаимозаменяемости используемых при сборке деталей и узлов за счет расширения использования конструкторской стандартизации и унификации;

   3. внедрение поточных методов сборки, при которых на основе деления сборочного процесса на относительно однородные операции формируются специализированные рабочие места сборщиков, упорядоченные в соответствии с генеральной линией сборки и функционирующие на основе единого ритма (регламентированного или свободного). В современном производстве применяются две основные формы организации потока в сборочных цехах: непрерывно-поточная сборка однотипных изделий на специализированных линиях (применяется в крупносерийном и массовом производствах) и переменно-поточная сборка нескольких изделий, собираемых на универсальных линиях попеременно (применяется в средне- и мелкосерийном производствах).

2. Структурная гибкость сборочных процессов, выражающаяся в относительной легкости разделения операций сборки на отдельные трудовые приемы и движения и их перекомпоновки. Возможность перекомпоновки сборочных операций дает возможность синхронизировать работу отдельных рабочих мест сборщиков за счет выравнивания их трудовой загрузки и создает предпосылки для внедрения поточных форм сборки.

3. Разнообразие методов выполнения сборочных работ, предполагающее возможность организации сборки на подвижных, стационарных рабочих местах, а также сборки с неподвижным предметом труда. Подвижная сборка изделий осуществляется непосредственно на рабочих конвейерах, которые одновременно являются частью рабочих мест сборщиков. В этом случае движение конвейера осуществляются ритмично с остановками на время, равное длительности синхронизированных между собой сборочных операций. При подвижной сборке рабочие могут перемещаться вместе с используемыми ими инструментами по ходу движения конвейера. Сборка изделий на стационарных рабочих местах предполагает использование транспортных или распределительных конвейеров, которые служат только для передачи предметов труда от одного рабочего места к другому, однако не являются часть таких рабочих мест. При данной форме сборки рабочие снимают передаваемые им предметы труда с конвейера, закрепляют их на своих рабочих местах, выполняют все необходимые сборочные операции и возвращают изделия на конвейер для дальнейшей транспортировки. Сборка на стационарных рабочих местах может осуществляться и без применения конвейеров на основе использования транспортных средств дискретного действия. Сборка с неподвижным предметом труда используется при изготовлении крупногабаритных изделий (корабли, локомотивы, турбины, крупные станки и т.д.). При данной форме сборки собираемое изделие не меняет своего положения в пространстве, а рабочие вместе с используемыми ими инструментами и комплектующими деталями перемещаются после выполнения каждой из сборочных операций.

Сборочные цеха являются потребителями деталей, предварительно изготовленных в механообрабатывающих цехах. Точность отработки деталей в механических цехах оказывает существенное влияние на организацию тру­довых процессов и технико-экономическую эффективность ра­боты сборочных цехов. В зависимости от точностных характери­стик используемых комплектующих деталей сборочные цеха делятся на два типа.

К первому типу относятся сборочные цеха, в которых про­исходит как непосредственно сборка изделий, так и подгонка на месте используемых при сборке деталей и узлов. Разбросы размеров деталей в пределах допуска имеют широкие колебания, и это не позволяет организовать в таких цехах сборку изделий без предварительной слесар­ной пригонки комплектующих. Трудоемкость сборочных операций в таких цехах достаточна велика, вследствие чего для этих цехов характерен невысокий уровень разделения труда и стационарная форма организации сборочных работ. Данная форма сборочных цехов наиболее характерна для условий единичного и мелкосерийного производства.

Ко второму типу относятся цеха, в которых сборочные про­цессы строятся на основе полной или частичной взаимозаменяемо­сти деталей. Трудоемкость сборочных операций в таких цехах значительно меньше, так как отсутствует ручная слесарная при­гонка. Узкий предел разброса размеров деталей позволяет орга­низовать сборку по различным формам поточного производства, с глубоким разделением труда и широким фронтом работы, что приводит к снижению трудоемкости. В цехах рассматриваемого типа преобладают подвижные формы организации сборочных работ. Подобная организация сбороч­ных процессов характерна для предприятий крупносерийного и массового про­изводства.

Производственная структура сборочных цехов машиностроительных предприятий состоит из про­изводственных, вспомогательных отделений, служебных и быто­вых помещений.

К производственным отделениям сборочного цеха принято относить участки слесарной обработки, узловой сборки, общей сборки, испытатель­ные участки, участки окраски, сушки и упаковки.

Ко вспомогательным отделениям сборочного цеха относятся промежуточные склады деталей и узлов, вспомогательных материалов, а также инстру­ментально-раздаточные кладовые.

Наиболее важную роль в организации бесперебойной сборки играют такие вспомогательные отделе­ния цеха, как комплектовочные, промежуточные и другие виды складов деталей, покупных изделий и узлов. На таких складах осуществляется хранение необходимого количество деталей для бесперебойного пита­ния основных сборочных отделений. Особенно важную роль играют комплектовочные склады, задача которых сводится не только к хранению деталей, но и к их предварительной сортировке и комплектованию по узлам. Организация ком­плектовочных складов обеспечивает снижение потребности в сборочных площадях и более ритмичную работу основных сборочных участков за счет подачи на сборку не разрозненных деталей и узлов, а уже предварительно сформированных сборочных комплектов.

В том случае, если сборка организована поточными методами, необходимость в организации больших про­межуточных складов между механической обработкой и сборкой отпадает. При поточной сборке необходимы лишь площади для хране­ния текущих, оборотных и страховых запасов деталей, гаранти­рующих равномерность работы сборочных линий в течение определенного времени при перерывах и перебоях в поставке деталей из меха­нического цеха. Помимо этого, необходимыми также являются кладовые для хранения тех нетрудоемких деталей, которые изготовляются не ежедневно, а с пе­риодом запуска в несколько недель или даже месяцев (мелкие штамповки, крепежные детали и т.п.).

Организация труда в сборочных цехах определяется спосо­бами осуществления сборочных работ и может иметь три основные формы: обще­бригадную, операционную и поточную.

При общебригадном методе сборки машина или механизм соби­рается одной комплексной бригадой, в состав которой входят слесари-сборщики разных квалификационных категорий. Этот метод широко при­меняется в единичном и мелкосерийном производстве. Сборка узлов и машин в целом производится на обособленном и закреп­ленном за бригадой участке цеха. При такой форме организации труда отсутствует его глубокое разделение и рабочие бригады выполняют все сборочные операции, начиная от самых простых и кончая самыми сложными. Распределение работ внутри бригады осуществляется в опера­тивном порядке бригадирами на основе плана-графика сборки. При общебригадной форме организации труда важным вопросом является и распределение работы по квалификации между отдельными участниками бригады. Задача заключается в правильном разграничении работы между участниками, т. е. между основными и подсобными рабочими, с тем чтобы основные рабочие были осво­бождены от выполнения малоквалифицированной и второстепен­ной работы. В практике работы сборочных цехов также встречается общебригад­ная сборка с некоторым устойчивым разделением труда. В этих случаях сборка узлов выполняется рабочими, не входящими в со­став бригады, а общая сборка машины производится уже сбороч­ной бригадой. Такая форма организации работ является более прогрессивной по сравнению с обычной общебригадной сборкой, поскольку обеспечивает более высокую производи­тельность труда и сокращение длительности сборочного цикла. Данная форма орга­низации труда рабочих-сборщиков встречается при стационарной сборке в условиях мелкосерийного производства при регулярной повторяемости се­рий.

При операционном методе сборки весь трудовой процесс рас­членяется на отдельные операции, выполняемые либо специали­зированными бригадами слесарей-сборщиков, либо отдельными слесарями. Сборка узлов при такой организации труда, как пра­вило, отделяется от общей сборки и монтажа машин и выполняется отдельными рабочими или небольшими специализированными бригадами. При операционной сборке возникает более глубокое и устойчивое разделение труда со специализацией исполнителей либо технологически (по роду выполняемых сборочных операций), либо предметно (по собираемым узлам). Данная форма организации труда уже обеспечи­вает возможность передачи работы из смены в смену. При операционной сборке исполнители имеют закрепленные рабочие места и выполняют одну либо несколько сборочных опе­раций при подвижном объекте сборки или перемещаются вдоль фронта собираемых машин и выполняют только определенные операции при неподвижном объекте сборки. Организация труда здесь ближе к поточной, но отличается от последней менее жестким регламентом работы.

Наиболее высоко организован труд при поточном методе сборки. Она обеспечивает устойчивую специализацию и эффективное разделе­ние труда. Рабочие выполняют определенные, часто повторяю­щиеся трудовые приемы. Длительности выполнения отдельных опе­раций обычно синхронизованы, т.е. либо равны, либо кратны друг другу. Каждый рабочий, специализирующийся на выполнении той или иной операции, имеет территориально закрепленное за ним рабочее место со всеми необходимыми инструментами и сбороч­ными приспособлениями. Затраты труда при поточном методе сборки строго регламентируются; последовательность выполнения отдельных трудовых операции определяется технологическим процессом сборки, в то время как при общебригадной сборке эта последовательность выбирается рабочим на основании личного опыта либо совета бригадира.

Проектирование сборочных цехов предполагает выбор оптимальной схемы их расположения по отношению к механическим цехам, расчет потребности в оборудовании и сборочных площадях, а также разработку рациональных схем внутрицехового размещения рабочих мест сборщиков.

Размещение сборочных цехов по отношению к механообрабатывающим организуется по трем основным схемам: в одну линию с механообрабатывающими цехами; параллельно механообрабатывающим цехам и перпендикулярно им.

Расположение сборочных цехов в одну линию с механообрабатывающими имеет те преимущества, что при этом обеспечивается возможность расширения цехов как в одну, так и в другую сторону, а также обеспечивается выполнение принципа прямоточности движения предметов труда по ходу производственного процесса.

Параллельное расположение сборочных и механообрабатывающих цехов используется в тех случаях, когда расположение таких цехов в одну линию невозможно из-за ограниченности территории предприятия. Данной схеме присущ ряд существенных недостатков, основными из которых являются:

1. нарушение принципа прямоточности и формирование длительных сложных маршрутов движения предметов труда в производственном процессе;

2. увеличение трудоемкости и стоимости межцеховой транспортировки партий предметов труда за счет невозможности ее осуществления транспортными средствами механообрабатывающих цехов (мостовыми кранами, конвейерными транспортерами и т.д.).

Перпендикулярное расположение сборочных и механообрабатывающих цехов также используется при ограниченности территории предприятия, однако отличается тем основным преимуществом, что позволяет передавать предметы труда в сборочный цех действующими транспортными средствами механообрабатывающего цеха. Помимо этого, при такой компоновке цехов минимизируются отклонения от прямоточного движения предметов труда и сокращаются пути движения последних по стадиям производственного процесса.

Расчет потребности в оборудовании для сборочных цехов зависит от используемой схемы сборки (стационарной или подвижной). Стационарная сборка осуществляется на сборочных стендах, необходимое количество которых устанавливается исходя из принятой производственной программы по формуле:

;

(10.1)

где Т^сб_общ – общая трудоемкость сборки принятой производственной программы изделий, ч.;

F_эф – эффективный фонд времени работы одного сборочного стенда в рассматриваемом периоде, ч.;

n – число видов изделий, подлежащих сборке в рассматриваемом периоде, ед.;

N_i – программа выпуска изделий i-го вида, шт.;

t^сб_i – удельная трудоемкость сборки единицы изделия i-го вида, ч.

Подвижная сборка осуществляется на специализированных сборочных линиях, необходимое число которых определяется исходя из ритмичности их работы по формуле:

;

(10.2)

где r_л – средний ритм (такт) выпуска изделий на каждой сборочной линии (определяется по длительности наиболее трудоемкой сборочной операции, выполняемой на линии), ч.;

R_л – средний ритм (такт) общего выпуска изделий по годовой программе, ч.

;

(10.3)

где F_эф – эффективный фонд времени работы линии в рассматриваемом периоде, ч.;

N – программа выпуска собираемых на линии изделий, шт.

Общая длина сборочной линии рассчитывается по формуле:

;

(10.4)

где С_рм – число рабочих мест сборщиков на линии (принимается равным числу выполняемых сборочных операций, либо числу групп таких операций), ед.;

l_пр – принятое расстояние между двумя смежными рабочими местами сборщиков (определяется исходя из конструктивных особенностей собираемых изделий и габаритов используемого оборудования и инструментов), м.

Площади сборочного цеха могут быть определены методом де­тальной планировки и укрупненно. Расчет площади сборки детализированным методом производится на основе предварительного расчета площади, занимаемой сборочным оборудованием, площади рабочих мост, раз­ного рода устройств, мест для складывания деталей и узлов, проходов и проездов и последующего суммирования полученных значений. При использовании укрупненного метода расчета, площадь сборочного цеха опреде­ляется в процентах от площади механообрабатывающих цехов. В условиях единичного и мелкосерийного производства площади сборочных цехов составляют примерно 50-60% от площади механообрабатывающих, в серийном 30-40%, в массовом 20-30%, а при хорошо организованной поточной сборке 15-20 %.

Внутрицеховое размещение рабочих мест сборщиков осуществляется в соответствии с принципом прямоточности движения собираемых изделий по стадиям сборки с учетом необходимости обеспечения максимально возможной экономии сборочных площадей при одновременном обеспечении:

1. удобства приемки и передачи собираемых изделий на рабочие места с используемых транспортных средств;

2. удобства перемещения рабочих, инструмента и оснастки при подвижных методах сборки.

Построение сборочного процесса во времени может быть основано по любом из трех возможных способов движения предметов труда по операциям: последовательного, последовательно-парал­лельного или параллельного.

Последовательная сборка изделия применяется в том слу­чае, когда все сборочные работы осуществляются одной бри­гадой сборщиков, начиная от первой сборочной единицы до полной сборки и испытания (см. рис. 10.1). Общая продолжитель­ность цикла сборки партии (серии) изделий в этом случае определя­ется по формуле:

;

(10.5)

где t_сб.ед.i – длительность операции сборки i-й сборочной единицы;

m – общее число сборочных единиц, комплектующих готовое изделие.

Сборочная единица	Тсб.ед., ч	Опережение, ч			Время, ч
		выпуска	запуска	1		2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
О бщая сборка	2,0	0,0	2,0
Узел №3	1,5	2,0	3,5
Узел №2	1,0	3,5	4,5
Узел №1	1,5	4,5	6,0

Рис. 10.1. График организации процесса последовательной сборки двух изделий (n_н=2)

Примером параллельно-последовательной сборки мо­жет служить сочетание параллельной сборки узлов и подузлов и последова­тельной общей сборки готового изделия (см. рис. 10.2). Общая продолжительность цикла сборки серии изделий при параллельно-последовательной схеме рассчитывается по формуле:

;

(10.6)

где t^тр.max_узл – длительность операции сборки наиболее трудоемкого узла;

t_об.сб – длительность операции общей сборки изделия.

С борочная единица	Тсб.ед., ч	Опережение, ч			Время, ч
		выпуска	запуска	1		2	3	4	5	6
Общая сборка	2,0	0,0	2,0
Узел №3	1,5	2,0	3,5
Узел №2	1,0	2,0	3,5
Узел №1	1,5	2,0	3,5

Рис. 10.2. График организации процесса последовательно-параллельной сборки двух

изделий (n_н=2)

Не смотря на то важное преимущество последовательно-параллельной схемы сборки, что она обеспечивает существенное сокращение длительности общего сборочного цикла, этой схеме присущ достаточно существенных недостаток – возникновение простоев на тех рабочих местах, где продолжительность цикла узловой сборки меньше продолжительности цикла общей сборки.

При организации процесса сборки по параллельной схеме (см. рис. 10.3) длительность сборочного цикла максимально сокращается и может быть определена по формуле:

;

(10.7)

где τ – время совмещения (параллельности) выполнения операций общей сборки двух смежных изделий партии, мин.

С борочная единица	Тсб.ед., ч	Опережение, ч			Время, ч
		выпуска	запуска	1		2	3	4	5	6
Общая сборка	2,0	0,0	2,0
Узел №3	1,5	2,0	3,5
Узел №2	1,0	2,0	3,5
Узел №1	1,5	2,0	3,5

Рис. 10.3. График организации процесса параллельной сборки двух изделий (n_н=2) без синхронизации сборочных единиц

Т.о., применение параллельной сборки по все­му процессу без синхронизации продолжительности сборки узлов и общей сборки изделия не позволяет полностью ликвидировать про­стои рабочих мест, возникающие из-за некратности про­должительности циклов узловой сборки и общей сборки изде­лия на отдельных рабочих местах. Если же операции сборочного процесса разделить на отдель­ные более мелкие элементы и снова их сгруппировать в новые операции, то можно добиться равенства или кратности их вы­полнения. Для рассматриваемого примера предположим, что при пересмотре технологии установлено, что часть элементов по общей сборке можно перенести на узловую сборку, в частности - на сборку узла № 2. Тогда сборка узлов и общая сборка изделия образуют про­порциональный процесс при той же общей трудоемкости (см. рис. 10.4), который позволяет полностью ликвидировать про­стои на рабочих местах и уменьшить продолжительность про­изводственного цикла.

С борочная единица	Тсб.ед., ч	Опережение, ч			Время, ч.
		выпуска	запуска	1		2	3	4	5	6
Общая сборка	1,5	0,0	1,5
Узел №3	1,5	1,5	3,0
Узел №2	1,5	1,5	3,0
Узел №1	1,5	1,5	3,0

Рис. 10.4. График организации процесса синхронизированной параллельной сборки двух изделий (n_н=2)

Вопрос № 13. Общие основы использования поточных методов производства

Развитие технологической формы специализации цехов и участ­ков приводит к созданию поточного производства - наиболее прогрессивной и эффективной формы организации производ­ственных процессов, основанных на ритмичной повторяемос­ти согласованных во времени основных и вспомогательных операций. Эти операции выполняются на специализированных рабочих местах, расположенных в последовательности техно­логического процесса, которая в максимальной степени по­зволяет реализовать принципы прямоточности, специализа­ции, непрерывности, параллельности, пропорциональности и ритмичности.

Принцип прямоточности предусматривает размещение оборудования и рабочих мест в порядке следования операций технологического процесса. Прямоточность обеспечивает кратчайший путь движения изделия в производстве.

Принцип специализации воплощается в создании специализированных поточных линий, предназначенных для обработ­ки одного закрепленного за данной линией изделия или не­скольких технологически родственных изделий.

Принцип непрерывности проявляется в виде непрерыв­ного (без межоперационного пролеживания) движения из­делий по операциям при непрерывной работе рабочих и обо­рудования. Подобные линии называются непрерывно-по­точными. Непрерывность является прямым следствием принципа пропорциональности, в частности равной произ­водительности на всех операциях линии. Если такого ра­венства нет, то линия называется прерывно-поточной или прямоточной.

Принцип параллельности предусматривает параллель­ное движение изделий, при котором они передаются по операциям поштучно либо небольшими транспортными партиями.

Принцип ритмичности характеризуется ритмичным выпус­ком продукции с линии и ритмичным повторением всех опера­ций на каждом ее рабочем месте. На непрерывно-поточных линиях с поштучной передачей выпуск (запуск) каждого изде­лия осуществляется через один и тот же интервал времени, называемый тактом линии (или поштучным ритмом). Такт ли­нии, как правило, строго согласован с производственной про­граммой и рассчитывается по формуле:

;

(11.1)

где F_эф – эффективный фонд времени работы линии в анализируемом периоде, мин.;

N_з – программа запуска по изделию на рассматриваемый период, шт.

При передаче изделий транспортными партиями ритмичность работы непрерывно-поточной линии характеризуется интервалом времени, определяющим выпуск (запуск) одной такой партии от последующей за ней, т. е. ритмом линии, кото­рый определяется по формуле:

;

(11.2)

где p – число изделий в транспортной партии, шт.

Таким образом, за время каждого ритма на линии и рабочих местах выполняется одинаковый по количеству и составу объем работы.

Чтобы более точно уяснить, почему подобное производство называется поточным, можно рассмотреть следующий пример. Пусть для обработки некой детали требуется технологи­ческий процесс, состоящий из пяти операций, время выполне­ния которых соответственно равно: 2; 6; 4; 2; 4 мин. Задана месячная программа N₃ = 9000 шт. Эффективный фонд времени работы оборудо­вания за месяц составляет 300 ч, или 18 000 мин.

При заданных исходных данных такт линии будет равен 2 мин/шт. (18 000 / 9000), штучное время на всех операциях равно или кратно такту. Следовательно, для согласования ритмичной рабо­ты на 1-й операции необходимо иметь один станок, на 2-й операции - втрое больше станков, чем на 1-й, так как вре­мя выполнения 2-й операции в 3 раза больше. Аналогично рассчитывается потребное число станков на всех остальных операциях. Схематически организация потока для рассмотренного примера представлена на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Пример схемы организации потока

Рисунок 11.1 наглядно показывает, почему такое про­изводство названо поточным. Чем уже русло потока, тем быст­рее его течение и наоборот.

Для организации поточного произ­водства характерны следующие основные признаки:

1. возможность деления производственного процесса из­готовления продукции на более или менее простые операции и закрепление их за отдельными рабочими местами (станками) или за группой одинаковых рабочих мест;

2. оснащение рабочих мест поточной линии специальным оборудованием, инструментом, приспособлениями, обеспечи­вающими высокопроизводительное выполнение закрепленных операций;

3. размещение рабочих мест в строгом соответствии с пос­ледовательностью технологического процесса;

4. транспортная направленность, регламентирующая все производство во времени и в пространстве;

5. высокая степень механизации и автоматизации процес­сов производства;

6. непрерывно повторяющееся единообразие всех произ­водственных факторов - качества и форм материалов, инст­рументов и приспособлений и т. п.;

7. равномерность выпуска продукции на основе единого расчетного такта поточной линии;

8. немедленная (т.е. без межоперационных ожиданий) пере­дача предметов труда с предыдущей операции на последующую поштучно или небольшими партиями, по мере их обработ­ки на предыдущей с помощью специальных транспортных средств.

Условиями для перехода на поточные методы производ­ства являются:

1. достаточный объем выпуска однотипных из­делий, обеспечиваемый за счет максимальной унификации конструкций вы­пускаемых изделий;

2. углубление специализации завода, це­хов, участков и рабочих мест;

3. отработка конструкций изде­лий с точки зрения требований поточной технологичности;

4. разработка технологических процессов, обеспечивающих наибольшую пропорциональность в потоке;

5. в серийном про­изводстве - унификация технологии и применение методов групповой обработки.

Организационные формы поточных линий весьма разнооб­разны, поэтому целесообразно делить их на группы по класси­фикационным признакам.

1. По степени специализации принято различать одно- и много­предметные поточные линии.

Однопредметные поточные линии в большинстве случаев являются постоянно-поточными линиями, для которых характерны:

1. производ­ство одного вида продукции в течение длительного периода времени до смены объекта производства на заводе;

2. посто­янно действующий, несменяемый технологический процесс;

3. большой масштаб производства однотипной продукции.

Такие линии применяются, как правило, в условиях массово­го или крупносерийного производства.

Многопредметные поточные линии создаются в тех случа­ях, когда программа выпуска продукции одного вида не обес­печивает достаточной загрузки комплекта оборудования ли­нии. В зависимости от метода чередования объекта производ­ства многопредметные линии подразделяются на переменно-поточные и групповые.

Переменно-поточная линия - это линия, на которой обра­батывается несколько конструктивно-однотипных изделий разного наименования, обработка ведется поочередно через определенный интервал времени с переналадкой рабочих мест (оборудования) или без их переналадки. В период изготовле­ния предметов определенного наименования такая линия ра­ботает по тем же принципам, что и однопредметная.

Групповая линия - это линия, на которой обрабатывается несколько изделий разных наименований по групповой техно­логии и с использованием групповой оснастки либо одновре­менно, либо поочередно, но без переналадки оборудования (рабочих мест).

2. По степени непрерывности технологического про­цесса выделяются непрерывные и прерывные (прямоточные) линии.

Непрерывно-поточными могут быть как одно-, так и много­предметные поточные линии. На непрерывно-поточных линиях предметы труда с опера­ции на операцию непрерывно передаются поштучно или не­большими транспортными партиями с помощью механизиро­ванных или автоматизированных транспортных средств (кон­вейеров) через одинаковый промежуток времени, равный так­ту или ритму потока. При этом время выполнения всех опера­ций технологического процесса на данном рабочем месте дол­жно быть равно или кратно такту (ритму). Такой технологичес­кий процесс принято называть синхронизированным. Непрерывно-поточные линии используются на всех стади­ях производства. Наибольшее распространение они получили в сборочных процессах, где преобладает ручной труд, поскольку его организационная гибкость позволяет разделить технологический процесс на операции, добиваясь полной син­хронизации.

Прерывно-поточными также могут быть одно- и многопред­метные поточные линии. Они создаются в тех случаях, когда отсутствует равенство или кратность длительности операций такту и пол­ная непрерывность производственного процесса не достига­ется. Для поддержания беспрерывности процесса на наибо­лее трудоемких операциях создаются межоперационные обо­ротные заделы. Прерывно-поточные однопредметные линии наиболее ши­роко применяются в механообрабатывающих цехах массово­го и крупносерийного производства, а прямоточные много­предметные - в механообрабатывающих цехах серийного и мелкосерийного производства.

3. По способу поддержания ритма различают линии с регламентированным и свободным ритмом.

Линии с регламентированным ритмом характерны для не­прерывно-поточного производства. Здесь ритм поддержива­ется с помощью конвейеров, перемещающих предметы труда с определенной скоростью, или с помощью световой или зву­ковой сигнализации при отсутствии конвейеров.

Линии со свободным ритмом не имеют технических средств, строго регламентирующих ритм работы. Эти линии применя­ются при любых формах потока (непрерывной и прерывной), и соблюдение ритма в этом случае возлагается непосредственно на работников данной линии. Его величина должна соответствовать расчетной средней производительности за определенный период времени (час, смену).

4. По виду использования транспортных средств выделяются линии со средствами непрерывного действия (конвей­ерами), с транспортными средствами дискретного действия и линии без транспортных средств.

Линии с транспортными средствами непрерывного дей­ствия в зависимости от функций, выполняемых этими средствами, подразделяются на:

1. линии с транспортным конвейе­ром;

2. линии с рабочим конвейером;

3. линии с распределительным конвейером.

Транспортные конвейеры поточных линий (ленточные, пла­стинчатые, цепные, подвесные и др.) предназначены для транс­портировки предметов труда и поддержания заданного ритма работы линии.

Рабочие конвейеры поточных линий являются не только транспортными средствами непрерывного действия, выпол­няющими функции транспортных конвейеров, но и представ­ляют собой систему рабочих мест, на которых осуществляют­ся технологические операции без снятия предметов труда.

Распределительные конвейеры применяются на поточных линиях с выполнением операций на стационарных рабочих местах (станках) и с различным числом рабочих мест -дубле­ров на отдельных операциях, когда для поддержания ритмич­ности необходимо обеспечить четкое адресование предметов труда по рабочим местам.

Линии с транспортными средствами дискретного действия в зависимости от разновидности этих средств могут быть под­разделены на несколько видов. К транспортным средствам дискретного действия относятся: бесприводные (гравитаци­онные) транспортные средства (рольганги, скаты, спуски и др.), подъемно-транспортное оборудование циклического действия (мостовые краны, монорельсы с тельферами, электротележ­ки, электрокары и др.).

Линии без наличия транспортных средств - это линии с не­подвижным предметом труда. Как правило, такие линии организуются при сборке круп­ных объектов.

5. По характеру движения конвейера принято различать линии с непрерывным и пульсирующим движением конвейера.

Линии с непрерывным движением конвейера создаются в тех случаях, когда по условию технологического процесса опе­рации должны выполняться на стационарных рабочих местах (транспортный конвейер) или во время движения рабочего кон­вейера без снятия предметов труда с рабочих мест.

Линии с пульсирующим движением конвейера создаются в тех случаях, когда по условию технологического процесса опе­рации должны выполняться при неподвижном объекте произ­водства на рабочем конвейере. В этом случае, привод конвей­ера включается автоматически через заданный интервал вре­мени только на время, необходимое для перемещения изде­лий на следующую операцию.

6. По уровню механизации процессов поточные линии делятся на авто­матические и полуавтоматические.

Автоматические поточные линии характеризуются объеди­нением в единый комплекс технологического и вспомогатель­ного оборудования и транспортных средств, а также автома­тическим централизованным управлением процессами обра­ботки и перемещения предметов труда. На этих линиях все технологические, вспомогательные и транспортные процес­сы полностью синхронизированы и действуют по единому так­ту (ритму).

Полуавтоматические поточные линии компонуются из специальных станков-полуавтоматов (с последовательным, последовательно-параллельным и параллельным агрегатиро­ванием).

Вопрос № 14. Источники, оценка и пути обеспечения эффективности использования поточных производственных линий

Основанием для выбора вида поточной линии, как прави­ло, служит тип производства и технологический процесс из­готовления продукции. Если производство является массовым или крупносерийным, целесообразно выбрать однопредметную поточную линию, так как выпуск продукции одного наименования будет значительным и это позволит обеспечить доста­точно высокую загрузку всех рабочих мест. Если же тип произ­водства серийный или мелкосерийный, то, как правило, выби­рается многопредметную поточную линию, так как выпуск про­дукции одного наименования в этом случае не позволяет обеспечивать пол­ную загрузку всех рабочих мест линии.

После того, как сделан выбор типа поточной линии (однопредметной или многопредметной) на основании технологии и но­менклатуры изготавливаемой продукции устанавливается степень непрерывности. Она определяется исходя из сопос­тавления времени выполнения отдельных операций техноло­гического процесса и такта потока. Если их отношение равно или кратно (допускается отклонение в пределах 5-7 %), то тех­нологический процесс считается синхронизированным и вы­бирается непрерывно-поточная линия (одно- или многопред­метная). Если же процесс не синхрони­зирован, то выбирается прерывно-поточная линия (одно- или многопредметную).

Базовое условие синхронизации технологического процесса мож­но записать следующим образом:

;

(12.1)

где t_i – нормы штучного времени по операциям технологического процесса, мин.;

С_рмi – число рабочих мест по операциям технологического процесса;

r_н.л – такт непрерывно-поточной линии, мин/шт.

При обосновании вида поточной линии особое внимание уделяется возможности превращения прерывно-поточного производства в непрерывно-поточное путем проведения синхронизации. Основными направлениями синхронизации операций на поточных линиях обрабатывающих цехов явля­ются рационализация операций и изменение режимов обра­ботки.

Синхронизация операций путем повышения режимов обработки, как правило, требует дополнительных затрат на инстру­мент, оснастку, а также на амортизацию оборудования. В то же время, этот подход обеспечивает снижение затрат на заработную пла­ту, экономию оборотных средств за счет исключения оборот­ных заделов и сокращение накладных расходов. Синхронизация операций может быть достигнута также за счет снижения режимов обработки на отдельных операциях до необходимого уровня. В результате этого увеличивается ма­шинное время, а следовательно, и штучное время, ко­торое может быть доведено до величины, равной или кратной такту потока. Увеличение доли машинного времени повышает возможность внедрения многостаночного обслуживания, что может дать экономию на заработной плате, поскольку расцен­ка на изготавливаемое изделие возрастает непропорциональ­но увеличению числа обслуживаемых станков.

Основным направлением синхронизации на поточных линиях сборочных производств является деление технологичес­кого процесса на операции, по продолжительности равные или кратные такту потока.

В зависимости от номенклатуры выпускаемых изделий и технологии их изготовления выбираются:

1. многопредметные непрерывно-поточные линии с последовательным изготовле­нием (переменно-поточные) или с параллельным изготовле­нием (многорядные), либо групповые, если технологический процесс изготовления изделий разного наименования синх­ронизирован и при переходе с изготовления одного изделия определенного наименования на изготовление другого изде­лия не требуется переналадка оборудования;

2. многопредмет­ные прерывно-поточные линии (переменно-поточные или груп­повые), если процессы изготовления изделий не синхронизи­руются.

После выбора вида поточной линии определяют тип оборудования и транспортных средств. Выбор типа технологического оборудования для формиро­вания поточной линии предопределяется характером техноло­гического процесса, составом, сложностью и назначением вхо­дящих в него операций, габаритами, массой изготовляемого изделия и требованиями, предъявляемыми к его качеству.

При выборе транспортных средств поточно-механизированного и автоматизированного производства учитываются конфигурация, габаритные размеры, масса, особенности вы­полнения операций и их синхронизация, объем и постоянство выпуска изделий, а также функции, выполняемые транспортными устройствами и системами, их технические и эксплуатационные возможности.

Исходя из многообразия указанных факторов, при форми­ровании поточных линий могут быть использованы:

1. средства периодического транспорта - мостовые краны, монорельсы с тельферами, электротележки, электрокары и др.;

2. беспривод­ные средства непрерывного транспорта - рольганги, скаты, спуски и др.;

3. приводные средства непрерывного транспорта - ленточные, пластинчатые, цепные, подвесные и другие транспортеры (конвейеры);

4. роботизированные транспортные сред­ства - роботы-манипуляторы, роботы-электрокары, различные транспортно-накопительные автоматизированные системы.

1 – оборудование (рабочие места); 2 – операторы; 3 – рольганг; 4 – подвесной конвейер;

5 – скат; 6 – кольцеобразный рабочий конвейер; 7 – транспортный конвейер

Рис. 12.1. Схема возможной компоновки и планировки поточных линий

После выбора технологического оборудования и вида транспортных средств производится компоновка поточной линии. При этом желательно добиваться прямолинейного рас­положения оборудования (рис. 12.1 а, б), если это позволяют про­изводственные площади и тип выбранных (разработанных) транспортных средств. При отсутствии достаточных площадей нередко целесообразны компоновки с Г- и П-образными, зигзагообразными (рис. 12.1 в) или кольцеобразными (рис. 12.1 г) внешними контурами. Расположение оборудова­ния у транспортного средства в два ряда или в шахматном порядке (рис. 12.1 б, д) позволяет более рационально использо­вать производственную площадь цеха и экономить средства в за счет применения транспортных средств (конвейеров) мень­шей длины.

Выбор рациональной структуры и компоновка являются важной предпосылкой разработки оптимальных планировок поточных линий. Оценка оптимальности варианта планировки линии произ­водится по таким технико-экономическим показателям, как:

1. доля площади, занятой непосредственно технологическим оборудованием;

2. выпуск продукции на 1 м² производственной площади:

3. длина пути, проходимого за смену рабочими при обслуживании ими нескольких единиц оборудования, и др.

Широкое распространение поточных методов производ­ства объясняется их высокой эффективностью. Для поточно­го производства характерны: широкое применение высокопро­изводительного специального оборудования, высокий уровень механизации и автоматизации ручных работ и транспортных операций и наиболее полное использование оборудования, материалов и прочих средств производства.

Эффективность поточных методов выражается в повыше­нии производительности труда, увеличении выпуска продук­ции, сокращении продолжительности производственного цик­ла обрабатываемой продукции, снижении использования про­изводственных площадей, меньшем числе межцеховых и це­ховых кладовых, экономии материалов, снижении себестои­мости продукции и т. д.

На повышение производительности труда при поточном производстве оказывает влияние ряд факторов, среди кото­рых можно отметить следующие:

1. освобождение рабочих от затрат излишнего и тяжелого физического труда. Доставка на рабочие места материалов и полуфабрикатов, а также дальнейшее перемещение предме­тов труда осуществляются с помощью специальных транспорт­ных средств;

2. ликвидация или сведение к минимуму простоев рабочих из-за переналадок оборудования, неравномерной загрузки, непропорциональности мощностей рабочих мест;

3. приобретение рабочими производственных навыков вследствие того, что они в течение длительного времени вы­полняют одну и ту же операцию или ее часть;

4. повышение точности заготовок и материалов, в результа­те чего сокращается время на обработку и изготовление про­дукции;

5. снижение трудоемкости процессов производства за счет применения в потоке передовой технологии и техники и опти­мальных режимов работы оборудования.

На снижение себестоимости влияют следующие факторы;

1. сокращение заработной платы на единицу изделия благо­даря повышению производительности труда и снижению тру­доемкости продукции;

2. уменьшение затрат на основные материалы и полуфаб­рикаты в результате рационального выбора этих материалов, установление более экономичных размеров и допусков ма­териалов и припусков на полуфабрикаты, применение наибо­лее эффективных методов централизованного метода рас­кроя с учётом максимального использования отходов произ­водства;

3. сокращение удельных расходов инструментов благодаря применению техники обоснованных типов и размеров инстру­ментов, оптимальных скоростей, установленных режимов ра­боты оборудования, организации принудительной смены и цен­трализованной заточки;

4. экономное расходование в результате интенсификации процессов и увеличение выпуска продукции;

5. наиболее полное использование оборудования, зданий и сооружений благодаря целесообразной планировки оборудо­вания, непрерывности и равномерности процессов про­изводства, пропорциональности мощностей и сведения простоев оборудования до минимума;

6. сокращение брака в результате тщательной разработки технологического процесса, постоянства применения матери­алов и режимов работы, освоения рабочими технологических процессов.

Внедрение поточного производства приводит к значитель­ному сокращению продолжительности производственного цик­ла, уменьшению заделов и общего объема незавершенного производства.

Вместе с тем, переход на поточное производство влечет за собой и рост капитальных вложений. В связи с этим, важной задачей управления поточным производством становится определение размера капитальных вложений и расчет их экономического эффекта.

Расчет экономического эффекта от внедрения поточных методов производств рекомендуется вести в следующей последовательности.

1. Выбирается и обосновывается базовый вариант для срав­нения.

2. Рассчитывается производительность техники по вари­антам.

3. Определяются капитальные вложения по вариантам (ба­зовому и проектируемому). В общий объем капитальных вложений по вариантам, как правило, включаются:

1. затраты на технологическое оборудова­ние;

2. затраты на дорогостоящий инструмент и технологическую осна­стку;

3. затраты на доставку, монтаж и пусконаладочные ра­боты технологического оборудования и оснастки;

4. затраты на производственную площадь, занимаемую оборудо­ванием;

5. затраты на транспортные средства;

6. затраты на предотвращение загрязнения окружающей среды и на создание необходимых условий труда для рабочих-операторов поточной линии.

Помимо этого, в состав капитальных вложений по проектиру­емому варианту также включаются: затраты на научно-исследователь­ские и опытно-конструкторские работы с учетом фак­тора времени; убытки от списания недоамортизированной ба­зовой техники; затраты, связанные с необходимостью пополнения обо­ротных средств.

4. Рассчитывается себестоимость выпускаемой продукции - производимой с помощью оборудования базового варианта и с помощью анализируемой поточной линии.

5. Устанавливается тождественность по объему выпуска в базовом и проектируемом вариантах.

6. Определяются сумма приведенных затрат и годовой эко­номический эффект от внедрения поточного производства. Расчет годового экономического эффекта основывается на следующей базовой формуле:

;

(12.2)

где З_пр1 и З_пр2 – приведенные затраты по базисному и анализируемому вариантам производства, д.е.;

С₁ и С₂ – себестоимость годового выпуска продукции соответственно по базовому и анализируемому вариантам производства, д.е.;

К₁ и К₂ – капиталовложения по базовому и анализируемому вариантам производства, д.е.;

Е_н – коэффициент приведения затрат.

Вопрос № 15. Сущность, значение и специфика организации

автоматизированного производства

Автоматизация производства в машиностроении развивается в направлении созда­ния автоматических станков и агрегатов, автоматических по­точных линий, автоматических участков, цехов и даже заводов.

Степень автоматизации производственных процессов может быть различной. При частичной автоматизации часть функций по управлению оборудованием автоматизирована, а часть - выполняется рабочими-операторами (полуавтоматические комплексы). При комплексной автоматизации все функции управления автоматизированы, рабочие только налаживают технику и контролируют ее работу (автоматиче­ские комплексы).

При комплексной автоматизации производственных про­цессов должна применяться такая система автоматических машин, при которой процесс превращения исходного матери­ала в готовый продукт происходит от начала до конца без фи­зического вмешательства человека. Для этого требуется ав­томатизация не только технологических, но и всех вспомога­тельных и обслуживающих операций. Комплексная автоматизация производственных процессов является главным направлением технического прогресса, обеспечивающим дальнейший рост производительности тру­да, снижение себестоимости и улучшение качества продукции.

Этапы развития автоматизации производства определяются развитием средств производства, электронно-вычислитель­ной техники, научных методов технологии и организации про­изводства. Исторически первыми были созданы автоматические линии с жесткой кинематической связью. Для второго этапа развития автоматизации характерно появление электронно-програм­много управления: были созданы станки с ЧПУ, обрабатываю­щие центры и автоматические линии, содержащие в качестве компонента оборудование с программным управлением. Переходом к третьему этапу развития автоматизации по­служили новые возможности ЧПУ, основанные на примене­нии микропроцессорной техники, что позволило создавать принципиально новую систему машин, в которой сочетались бы высокая производительность автоматических линий с требованиями гибкости производственного процесса. Более высокий уровень автоматизации характеризуется создани­ем автоматических заводов, оснащенных обору­дованием с системами искусственного интеллекта.

Наиболее распространенным вариантом комплексной автоматизации производства является использование автоматических производственных линий (АЛ).

Автоматическая линия - это система согласованно работа­ющих и автоматически управляемых станков (агрегатов), транспортных средств и контрольных механизмов, размещенных по ходу технологического процесса, с помощью которых обрабатываются детали или собираются изделия по заранее заданному технологическому процессу в строго определенное время, называемое тактом АЛ.

Роль рабочего на АЛ сводится лишь к наблюдению за рабо­той линии, к наладке и подналадке отдельных механизмов, а иногда - к подаче заготовки на первую операцию и снятию гото­вого изделия на последней операции. Это позволяет рабочему одновременно управлять значительным числом машин и механизмов. Харак­тер труда рабочего при этом меняется коренным образом и все более и более приближается к труду техника и инженера.

Основным параметром (нормативом) АЛ является произ­водительность. Производительность линии определяется по произ­водительности последнего выпускающего станка. Принято различать тех­нологическую, цикловую, фактическую, потенциальную произ­водительность линии.

Технологическая производительность АЛ характеризует возможное число полных рабочих ходов линии в единицу времени и определяется по формуле:

;

(13.1)

где t_м – машинное время непосредственной обработки детали, т.е. время рабочих ходов станков линии или т.н. основное время (t_о), мин.

Цикловая производительность АЛ характеризует возможное число рабочих циклов линии в единицу времени и рассчитывается по формуле:

;

(13.2)

где Т_ц – продолжительность одного рабочего цикла линии, мин.

;

(13.3)

где t_х – время холостых ходов рабочих машин, связанных с загрузкой и разгрузкой, межстаночным транспортированием, зажимом и разжимом деталей, т.е. вспомогательное время (t_в), мин.

t_оп – оперативное время обработки одной детали, мин.

Для большинства АЛ продолжительность рабочего цикла и всех его элементов остается неизменной в процессе работы машины, в связи с чем значения технологической и цикловой производительности являются постоянными величинами. В реальных условиях периоды бесперебойной работы рабочих машин АЛ чередуются с простоями, вызванными различными причинами. Вследствие этого, фактическая производительность АЛ отклоняется от цикловой и определяется по формуле:

;

(13.4)

где К_и.в – коэффициент использования рабочих машин линии по времени:

;

(13.5)

где F_эф – эффективный фонд времени работы рабочих машин АЛ в анализируемом периоде, мин.;

Т_пр – время простоев рабочих машин в этом же периоде, мин.;

t_пвц – время внецикловых простоев, приходящихся на единицу продукции, мин.

;

(13.6)

где t_пр – время собственных (режимных) простоев АЛ, мин.;

t_пр – время организационно-технических простоев АЛ, мин.

Учитывая выражения 13.5 и 13.6, формулу 13.4 можно переписать в виде:

;

(13.7)

Собственные (режимные) простои линии функционально связаны с ее конструкцией и режимом работы. Их величина определяется конструктивным совершенством линии, ее надежностью, квалификацией обслуживающего персонала. К ним относятся простои, связанные с регулировкой механизмов, подналадкой и текущим ремонтом оборудования линии, сменой инструмента на рабочих машинах и т.п.

Организационно-технические простои обусловлены внешними причинами, функционально не связанными и не зависящими от конструкции АЛ и системы ее обслуживания. К таким причинам относятся отсутствие заготовок, неявки рабочих, брак на предыдущих стадиях производственного процесса и т.п.

С учетом потерь времени только по причинам режимного характера, определяется потенциальная производительность АЛ:

;

(13.8)

Соотношение различных показателей производительности позволяет определить эффективность работы АЛ. Для этого принято рассчитывать т.н. коэффициент технического использования АЛ (К_т.и) и коэффициент ее общего использования (К_о.и):

;

(13.9)

;

(13.10)

Автоматические линии с гибкой связью как правило оснащаются независимым межоперационным транспортом, по­зволяющим передавать детали с операции на операцию неза­висимо от другой пары операций. После каждой операции на линии создается бункерное устройство (магазин) для накопления межопераци­онного задела, за счет которого осуществляется непрерыв­ная работа станков.

В современных условиях развития автоматизации произ­водства особое место принадлежит использованию промышлен­ных роботов.

Промышленный робот - это механическая система, вклю­чающая манипуляционные устройства, систему управления, чувствительные элементы и средства передвижения. С помо­щью промышленных роботов можно объединять технологи­ческое оборудование в отдельные робототехнические комплек­сы различного масштаба, не связанные жестко планировкой и числом комплектующих агрегатов. Принципиальными отличиями робототехники от традици­онных средств автоматизации являются ее широкая универ­сальность (многофункциональность) и гибкость (мобиль­ность) при переходе на выполнение принципиально новых операций.

Промышленные роботы находят применение во всех сфе­рах производственно-хозяйственной деятельности. Они ус­пешно заменяют тяжелый, утомительный и однообразный труд человека, особенно при работе в условиях вредной и опасной для здоровья производственной среды. Они способны воспро­изводить некоторые двигательные и умственные функции че­ловека при выполнении ими основных и вспомогательных про­изводственных операций без непосредственного участия ра­бочих. Для этого их наделяют своеобразными сенсорными способностями, а также способ­ностью к самоорганизации, самообучению и адаптации к внеш­ней среде.

Промышленный робот - это перепрограммируемая авто­матическая машина, применяемая в производственном про­цессе для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям человека, при перемещении предметов труда или технологической оснастки.

В историческом развитии промышленных роботов выделяются три базовых ступени. Роботы первого поколения (автоматические манипулято­ры), как правило, работают по заранее заданной «жесткой» программе (например, в жесткой связи со станками, оснащен­ными ЧПУ). Роботы второго поколения оснащены системами адаптив­ного управления, представленными различными сенсорными устройствами (например, техническим зрением, очувствленными схватами и т.д.) и программами обработки сенсорной информации. Роботы третьего поколения наделены искусственным ин­теллектом, позволяющим выполнять самые сложные функции при замене в производстве человека.

Разнообразие производственных процессов и условий про­изводства предопределяют наличие различных типов роботи­зированных технологических комплексов (РТК) - ячеек, участ­ков, линий и т. д.

Классификация РТК по типу роботизированного подразде­ления основывается на количественной характеристике вы­полняемых комплексом технологических операций.

Простейшим типом РТК, который положен в основу более крупных комплексов, вплоть до целых роботизированных предприятий, является роботизированная технологическая ячейка (РТЯ), в которой выполняется небольшое число технологических операций. Примером РТЯ может быть роботизированная единица технологического обору­дования с ЧПУ.

Более крупным роботизированным комплексом является роботизированный технологический участок (РТУ). Он выпол­няет ряд технологических операций и включает несколько еди­ниц РТЯ. Если операции осуществляются в едином техноло­гическом процессе на последовательно расположенном обо­рудовании, то в таком случае комплекс представляет собой роботизирован­ную технологическую линию (РТЛ).

Структурно РТК может быть представлен в виде цеха, со­стоящего из нескольких РТУ, РТЛ, автоматизированных скла­дов и связывающих их транспортных промышленных роботов (робоэлектрокаров). Высшей формой организации производ­ства является создание комплексно роботизированного заво­да.

В зависимости от вида роботизированного производствен­ного процесса, РТК могут быть предназначены для получения заготовок, механической обработки деталей, выполнения процессов сборки, либо для реализации контрольно-сортировочных и транспортно-перегрузочных операций, в том числе - для внутрицехового транспортирования и складских операций.

Проектирование РТК осуществляется в два этапа. На первом осуществляется анализ производственных проблем, выбираются возможные объекты роботизации, состав основного технологи­ческого оборудования, вид движения деталей, система рацио­нального автоматизированного управления технологическим процессом и функциональными задачами. На втором этапе осу­ществляется непосредственное проектирование РТК, предполагающее:

1. форми­рование структуры, определение количества и характеристик промышленных роботов и технологического оборудования;

2. разработку рациональных планировок оборудования РТК в производственном помещении;

3. составление и отлаживание алгоритмов и программных систем управления РТК..

Компоновочные варианты РТК зависят от решаемых тех­нологических задач, уровня автоматизации, числа и типажа промышленных роботов, их технических и функциональных возможностей. Как правило, компоновочные варианты РТК ос­новываются на принципах индивидуального и группового об­служивания оборудования промышленными роботами.

Возможны три основных варианта индивидуального обслуживания:

1. робот встраивается в тех­нологическое оборудование;

2. робот размещается рядом с оборудо­ванием;

3. несколько роботов обслуживают единицу оборудова­ния.

При групповом обслуживании робот взаимодействует с несколькими единицами технологического оборудования, при этом возможны два варианта компоновки:

1. линейное расположение обору­дования вдоль робота;

2. круговое расположение оборудования вокруг робота.

Выбор оптимальных параметров и рациональных конструк­торских решений в период проектирования РТК производится с учетом ряда организационно-экономических факторов, таких, в частности, как про­изводительность РТК, ожидаемый уровень его надежности и эффективности функционирования и т.д.

К числу основных параметров РТК относятся:

1. проектная потенциальная производительность;

2. фактическая производительность;

3. уровень надежности;

4. такт РТК.

Одним из важных показателей, характеризующих эффективность функционирования РТК является уровень его надежности. Этот показатель рассчитывается по формуле:

;

(9.3.7)

где t_ом – время, затрачиваемое на техническое и организационное обслуживание РТК в анализируемом периоде;

t_отк – наработка РТК на отказ за период;

t_вос – среднее время восстановления работоспособности РТК в случае его отказа.

Вопрос № 16. Сущность и особенности использования гибких производственных систем

На сегодняшний день сфера распространения поточ­ных форм организации производства и соответствующих ви­дов поточных линий (ОНПЛ, ОППЛ, МНПЛ, МППЛ, АЛ, РЛ) огра­ничена в основном массовым и крупносерийным типами про­изводства, доля которых в общем объеме производства относительно невелика и постоянно уменьшается под воздействи­ем ряда факторов, порождаемых научно-техническим прогрес­сом. К числу таких факторов относятся частая сменяемость выпускаемых изделий, возрастание многономенклатурности производства изделий, деталей и сборочных единиц и т.д.

Развитие радиоэлектроники, вычислительной тех­ники и программирования, серийное производство высокопро­изводительных многоцелевых станков с ЧПУ (обрабатываю­щих центров), робототехника и использование групповой тех­нологии обусловили создание базы для автоматизации серий­ного, мелкосерийного и единичного производств, а также для перехода к гибкому автоматизированному производству и массовому внедрению гибких производственных систем (ГПС).

В общем случае под гибкой производственной системой по­нимается автоматизированное производство, построенное на современных технических средствах (станках с ЧПУ, роботи­зированных технологических комплексах, гибких производ­ственных модулях, транспортно-накопительных и складских системах и т.д.), способное обеспечивать выпуск широкой но­менклатуры продукции, однородной лишь по своим основным конструктивным и технологическим параметрам и способное безынерционно переходить на выпуск новых изделий любого наименования.

К числу основных факторов, обусловливающих эффективность функционирования ГПС, относятся:

1. групповая технология обра­ботки деталей.

2. комплексная автома­тизация всех основных и вспомогательных технологических операций;

3. программная переналадка технологического обо­рудования;

4. автоматизация конструкторско-технологической и организационной подго­товки производства;

5. автоматизация управления производ­ственно-технологическими процессами, осуществляемого в режиме реального времени;

6. оптимизация опе­ративно-производственного планирования, позволяющая по­лучить максимальную загрузку оборудования, минимизировать производственный цикл и обеспечить комплектность деталей и сборочных единиц для сборки.

В отличие от поточных и автоматических линий, имеющих узкую специализацию на изготовление определенного вида изделий, использование ГПС направлено на обеспечение выпуска серийных и мелкосерийных изделий дискретными партиями, номенклатура и размеры которых могут меняться во времени. При этом, использование ГПС должно способствовать сохра­нению для многономенклатурного производства преимуществ массового производства (непрерывности и ритмичности) и существенному повышению производительности труда и качества выпускаемой продукции при сокращении численности рабочих-операторов.

Гибкие производственные системы отличаются от техни­ческих систем, состоящих из универсального оборудования и автономно работающих станков с ЧПУ и от производств, обо­рудованных линиями (АЛ, РЛ и др.) с механической связью. От первых ГПС отличаются высокой производительностью оборудования и труда как за счет одновременного выполнения многих опера­ций производственного процесса с одной установки обраба­тываемого предмета труда, так и за счет того, что ГПС может работать в автоматическом режиме круглосуточно. От авто­матических линий ГПС отличается более высокой гибкостью, позволяющей обрабатывать широкую номенк­латуру изделий и осуществлять быструю смену объектов производства.

Степень гибкости, как ключевая характеристика работы ГПС, может быть определена вели­чиной затрачиваемого времени или количеством необходимых дополнительных расходов, требующихся для перехода на выпуск изделий определенного наименования, а также широтой номенклату­ры выпускаемой продукции.

Степень гибкости производственной системы является многокритериальным параметром. В зависимости от специфики решаемой задачи, принято выделять раз­личные типы гибкости ГПС:

1. машинная гибкость - простота перестройки технологи­ческого оборудования для производства заданного множества изделий каждого наименования;

2. технологическая гибкость - способность системы про­изводить заданное множество деталей каждого наименования с использованием разных вариантов технологического процесса;

3. структурная гибкость - возможность расширения ГПС за счет введения новых дополнительных технологических моду­лей, а также возможность объединения нескольких систем в единый комплекс;

4. гибкость по объему выпуска - способность системы эко­номично изготавливать изделия каждого наименования при разных размерах партий запуска (характеризуется минимальным размером партии изделий, при котором использо­вание системы остается экономически эффективным);

5. гибкость по номенклатуре - способность системы к об­новлению выпускаемой продукции. (характеризуется сроками и стоимостью подготовки производства деталей нового наиме­нования). Для обеспечения данного типа гибкости важное значение имеет унификация конструктивных и технологических ре­шений, достигаемая за счет автоматизации процессов конст­руирования изделий и технологической подготовки производ­ства, а также широкого применения принципов групповой тех­нологии.

Действие указанных факторов обеспечивается за счет комплекса функциональных элементов ГПС, делящихся на две укрупненные части:

1. производственно-технологические функциональные эле­менты.

2. информационно-вычислительные и управляющие элементы.

Производственно-технологическая часть ГПС предназна­чена для выполнения всех основных и вспомогательных тех­нологических процессов и операций над элементами материального потока. При ее проектировании используется блочно-модульный прин­цип построения организационных уровней системы

Основными элементами производственно-технологиче­ской части ГПС являются: гибкий производственный моду­ль (ГПМ), роботизированный технологический комплекс (РТК) и система обеспечения (СО).

Гибкий производственный модуль - это единица тех­нологического оборудования с ЧПУ, предназначенная для производства изделий про­извольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик, автономно функционирующая, авто­матически осуществляющая все функции, связанные с изго­товлением продукции, имеющая возможность встраиваться в более сложную ГПС. В состав ГПМ входят:

1. специальное технологическое обору­дование (от одного до трех станков с ЧПУ);

2. контрольно-изме­рительная аппаратура и установки;

3. промышленные роботы и манипуляторы;

4. средства автоматизации технологического процесса;

5. средства идентификации деталей, заготовок, инст­румента и оснастки.

Роботизированный технологический комплекс - это совокупность единиц технологического оборудования от 3 до 10 станков с ЧПУ, роботов и средств их оснащения. Этот комп­лекс автономно функционирует и осуществляет многократные циклы. Предназначенные для работы в ГПС, роботизированные комплексы должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраиваться в ГПС. В качестве средств осна­щения они могут быть устройствами накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и т.д.

Основными характеристиками ГПМ и РТК являются:

1. способность работать автономно, без участия человека;

2. способность автоматически выполнять все основные и вспомогатель­ные операции производственного процесса;

3. гибкость, удовлетворяющая требованиям единичного и мелкосерийного производств;

4. простота наладки, устранения отказов основного обору­дования и системы управления;

5. совместимость с оборудованием традиционного и гибко­го производства;

6. большая степень завершенности обработки деталей с одной установки;

В настоящее время создаются и эксплуатируются ГПС пол­ного технологического цикла, на которых детали или изделия обрабатываются (изготавливаются) со 100%-й готовностью, и ГПС неполного цикла, когда для завершения изготовления детали требуются дополнительные операции, выполняемые вне данной системы. В соответствии с этим, создаются более сложные ГПС в виде гибких производственных комплексов (ГПК), гибких автоматизированных линий (ГАЛ), гибких авто­матизированных участков (ГАУ), гибких автоматизированных цехов (ГАЦ) и гибких автоматизированных заводов (ГАЗ).

Система обеспечения функционирования ГПС в общем случае включает:

1. ав­томатизированную транспортно-складскую систему - систе­му взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств с установкой в транспортной таре для временного накопления, распределения и доставки предме­тов производства и технологической оснастки к ГПМ, РТК или другому технологическому оборудованию в ГПС;

2. автома­тизированную систему инструментального обеспечения (АСИО), осуществляющую подготовку, хранение и автомати­ческую замену инструмента;

3. автоматизированную систе­му слежения за износом и поломками инструмента (АССИ);

4. автоматизированную систему обеспечения надежности, осуществляющую слежение за состоянием оборудования (АСОН);

5. автоматизированную систему управления каче­ством продукции (АСУКП);

6. автоматизированную систему удаления отходов производства (АСУОП).

Информационно-вычислительная и управляющая части ГПС обеспечивают управление и координацию деятельнос­ти производственно-технологических функциональных эле­ментов системы, реализующиеся иерархией ЭВМ. В общем случае, информационно-вычислительная и управляющая части ГПС могут включать в свою структуру следующие элементы:

1. систему автоматизирован­ного проектирования (САПР);

2. автоматизированную систему тех­нологической подготовки производства (АСТПП);

3. автоматизи­рованную систему управления технологическими процессами (АСУТП);

4. автоматизированную систему научных исследований (АСНИ);

5. локальные системы управления (ЛСУ);

Вопрос № 17. Назначение, структура и общие особенности работы

ремонтного хозяйства предприятия

Современные промышленные предприятия оснащены широким комплексом разнообразного дорогостоящего оборудования, установками, роботизиро­ванными комплексами, транспортными средствами и други­ми видами основных фондов. В процессе работы эти средства труда теряют свои рабочие качества, главным образом из-за износа и раз­рушения отдельных деталей, что выражается в снижении точности, мощности, производительности и других их параметров. Для компенсации износа и поддержания оборудования в нормальном работоспособном состоянии требуются его систематическое техническое обслуживание, выполнение необходимых ремонтных работ и проведение мероприятий по технической диагностике. О значении ремонтного обслуживания производства можно судить по следующим показателям. Годовые затраты на ремонт и техническое обслуживание обо­рудования на современных предприятиях составляют в среднем 10-25% его первона­чальной стоимости, а их доля в себестоимости продукции до­стигает 6-8%. Численность ремонтных рабочих колеблется в пределах 20-30% от общей численности вспомогательных рабочих.

Техническим обслуживанием принято называть комплекс операций по поддержанию работоспособности или исправности оборудования при его использовании по назначению, во время ожидания, хранения и транспортирования.

Ремонт - это комплекс операций по восстановлению ис­правности, работоспособности или ресурса оборудования либо его составных частей.

Основными задачами ремонтных служб предприятия являются:

1. сохранение оборудования в рабочем, технически исправном состоянии, обеспечиваю­щем его высокую производительность и бесперебойную ра­боту;

2. сокращение времени и затрат на обслуживание и все виды ремонтов.

Решение этих задач требует организации правильной эк­сплуатации, текущего обслуживания, своевременного выпол­нения необходимого ремонта, а также модернизации обору­дования. Для выполнения всех видов работ по организации рацио­нального обслуживания и ремонта оборудования и других ви­дов основных фондов на предприятиях создаются ремонтные службы. Их структура зависит от ряда факторов: типа и объе­ма производства, технических характеристик выпускаемой продукции, степени развитости кооперирования при выполнении ремонтных работ, системы централизации управления и др.

При анализе и оценке работы ремонтной службы предприятия могут быть использованы следующие технико-экономические показатели:

1. Время простоя оборудования в ремонте, приходящее­ся на одну ремонтную единицу. Этот показатель определяет­ся делением суммарного простоя оборудования в ремонте на число ремонтных единиц оборудования, которое подвер­гается ремонту в данном плановом периоде.

2. Число ремонтных единиц установленного оборудования, приходящееся на одного ремонтного рабочего. Этот показатель ха­рактеризует производительность труда ремонтных рабочих.

3. Себестоимость ремонта одной ремонтной единицы, определяемая делением всех расходов (включая накладные) по ремонту в течение определенного времени (например, в течение года) на число ремонтных единиц оборудования, ремон­тируемого за этот же плановый период. Оборачиваемость парка запасных деталей, равная отно­шению стоимости израсходованных запасных деталей к сред­нему остатку их в кладовых.

4. Число аварий, поломок и внеплановых ремонтов на еди­ницу оборудования, характеризующее эффективность систе­мы ППР.

Рациональная организация выполнения ремонтных работ позволяет сократить время простоя оборудования в ремонте и повысить коэффициент его использования. Оптимизация работы ремонтного хозяйства предприятия может реализовываться по следующим направлениям:

1. снижение трудоемкости ремонта при внедрении прогрес­сивной технологии и форм организации ремонтных работ, комплексной механизации и автоматизации ремонтных процессов;

2. снижение ремонтной сложности оборудования при его модернизации;

3. осуществление комплексной подготовки ремонтных работ;

4. расширение фронта работ по каждому объекту и увели­чения сменности при выполнении работ сквозными ремонтными брига­дами;

5. специализация рабочих мест ремонтного персонала;

6. внедрение узлового и последовательно-узлового мето­дов ремонта;

7. организация выполнения ремонтов в нерабочие дни и смены.