4.2. Технологическая подготовка производства

Технологическая подготовка предприятия к освоению производства нового изделия начинается с момента получения изготовителем конструкторской документации и представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия к выпуску изделия заданного уровня качества. При этом заранее устанавливаются заказом или договором объемы выпуска продукции и предельные затраты на ее производство[20]. В состав технологической подготовки входят следующие этапы:

• обеспечение технологичности конструкции,

• разработка технологических процессов,

• проектирование и изготовление технологического оснащения,

• наладка и внедрение технологических процессов.

Технологичность конструкции. Практика работы передовых предприятий показала, что лучше всего отрабатывать конструкцию на технологичность в процессе проектирования самой конструкции (с учетом возможностей завода-изготовителя). Совершенство конструкции изделия характеризуется не только ее соответствием современному уровню требований потребителей, но и в какой мере в ней учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления. Оценку технологичности конструкции по сравнению с лучшими аналогами производят путем сопоставления их трудоемкости, материалоемкости и, в конечном счете, себестоимости. При конструировании изделий необходимо предусматривать возможность использования технологических методов, обеспечивающих повышение надежности и долговечности продукции. Важнейшими средствами достижения технологичности конструкции являются:

• широкое применение в новой конструкции нормализованных и стандартных деталей и узлов, а также узлов, механизмов и агрегатов, входивших в ранее изготавливаемые изделия, надежность которых проверена эксплуатацией,

• применение освоенных в производстве способов получения заготовок, обработки материалов, сборки, контроля и испытаний деталей, узлов и изделия в целом,

• унификация видов, способов и режимов технологических процессов,

• возможность использования типовых и групповых техпроцессов,

• возможность механической обработки заготовок деталей за одну установку,

• задание конструкторских размеров и их координат таким образом, чтобы обеспечить машинное проектирование технологической оснастки,

• унификация с ранее выпускавшимися деталями и изделиями материалов и сортового проката, стандартизованных размеров фасок, канавок, отверстий, закруглений, поднутрений,

• возможность механизации и автоматизации всех этапов производственного процесса и др.

Дополнительную оценку технологичности проводят по рациональному ее расчленению на конструктивные и технологические узлы, достигнутому уровню взаимозаменяемости элементов изделия. Улучшением технологичности конструкций можно значительно увеличить выпуск продукции при тех же средствах производства, сократить трудоемкость ее изготовления на 15-20%, а себестоимость – на 5-10%. Недооценка технологичности конструкции продукции приводит к необходимости корректировки рабочих чертежей после их составления, удлинению сроков подготовки и дополнительным издержкам производства.

Разработка технологических процессов и технологического оснащения. Технологический процесс (ТП) изготовления изделия должен выполняться с наиболее полным использованием технических возможностей средств производства при наименьшей затрате времени и наименьшей себестоимости. Из нескольких возможных вариантов ТП изготовления одного и того же изделия, равноценных с позиции достижения необходимых показателей качества, заложенных в конструкторской документации, выбирается наиболее эффективный (производительный) и рентабельный вариант, а при разных производительностях – наиболее рентабельный. Очевидно, что чем выше показатели качества проектируемого изделия по сравнению с изготавливаемым, тем меньше вероятность унификации ТП. На большинстве ведущих российских предприятиях разработка ТП сегодня ведется с использованием современных информационных технологий (САПР ТП), позволяющих значительно сократить сроки разработки ТП, что уменьшает длительность периода подготовки производства и сокращает непроизводительные расходы.

В то же время за рубежом, особенно в США и в Японии, уже более 20 лет применяют новый исключительно эффективный метод QFD (структурирование функции качества) для формирования технического задания на разработку продукции, в том числе и на разработку технологий. Применяя изложенную в разделе 2.4 технологию QFD, можно сформировать задания на разработку технологий изготовления узлов и агрегатов изделия, конструкции которых проработаны на этапе проектирования. Здесь не надо опрашивать потребителей, так как разработка технологий – чисто профессиональная работа. Естественно, что при разработке технологий особое внимание должно быть обращено на выбор методов получения заготовок, методов их обработки и сборки изделий, выбор установочных баз и маршрута обработки поверхностей, средств технологического оснащения, от технического уровня которых во многом зависит качество реализации технологических процессов.

В качестве примера допустим, что для изготовления корпусной детали из чугуна необходимо выбрать наиболее эффективный метод получения заготовки литьем. Для обоснования выбора применим некоторую модернизацию метода QFD, связанную с тем, что надо выбрать не ряд инженерных характеристик, а только один метод.

На основе опроса специалистов предприятия определяем ряд технических требований к методу получения заготовки литьем для корпусной детали из чугуна весом до 100 кг:

• технологичность литейных свойств материала заготовки,

• точность конструктивной формы необрабатываемых поверхностей заготовки,

• точность размеров обрабатываемых поверхностей,

• шероховатость поверхностей,

• коэффициент использования материала,

• производительность процесса.

Рассмотрим этапы выбора метода получения заготовки литьем.

1. Определим рейтинги (веса) R_ттi технических требований к заготовке путем парного их сравнения между собой на предмет большей относительной важности. Сведем наименования технических требований и полученные экспертным путем рейтинги в табл. 4.1. При этом соблюдаем условие, что сумма рейтингов равна 1.

2. Выбираем ряд методов получения заготовок литьем с учетом материала и веса заготовки:

• литье в землю при ручной формовке по деревянным моделям или шаблонам в опоках (№1),

• литье в землю при машинной формовке по деревянным или металлическим моделям (№2),

• литье в стержневые формы (№3),

• центробежное литье (№4),

• литье в кокиль (№5).

3. Определяем экспертным путем рейтинг (вес) R_метj каждого метода путем парных сравнений эффективности методов между собой для конкретного технического требования. Сведём порядковые номера методов литья и их рейтинги в табл. 4.1. Выполняем условие, что сумма рейтингов равна 1.

4. Определим интегральный рейтинг (эффективность) каждого метода литья по всем техническим требованиям по формуле

(4.1)

где N – число технических требований.

5. Заносим значения Э_j в табл.4.1.

6. Определяем себестоимость производства корпусной детали из заготовок, изготовленных перечисленными выше методами литья для мелкосерийного производства, используя зависимости, приведенные в [41]. Занесем в табл.4.1 не сами себестоимости, а их относительный вес. Следует учесть, что себестоимость метода литья рассчитывалась, исходя из следующих посылок:

• принимались в расчет только издержки заготовительного цеха по каждому методу литья,

• из перечисленных выше технических требований в расчет себестоимости вошла только производительность метода литья, то есть во внимание не принимались факторы удовлетворения технических требований по коэффициенту использования материала, шероховатости обрабатываемых поверхностей заготовки, точности конструктивной формы и качеству необрабатываемых поверхностей заготовки, технологичности литейных свойств материала заготовки.

7. В нижнюю строку в табл. 4.1 занесем, для сведения, среднее значение суммарного рейтинга по каждому методу литья.

8. На основании анализа последних трех строк табл. 4.1 выбираем наиболее подходящий (эффективный) метод получения заготовки для корпусной детали.

На наш взгляд, несмотря на относительно большие капитальные затраты на реализацию центробежного литья, преимущество следует отдать этому методу, так как оценка относительной эффективности методов по методике QFD, учитывающая возможность удовлетворение всех технических требований к заготовке, более точно отражает перспективность выбранного метода.

Следует, к сожалению, отметить, что экономическое обоснование того или иного мероприятия чаще всего на практике проводится по затратам, а не по преимуществам, которые не вошли в расчет по причине сложности их учета.

Таблица 4.1

Оценка эффективности методов литья с применением метода QFD

№ п/п	Наименование потребительского требования	Rпт	Рейтинг методов по отношению к потребительским требованиям
			№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
1	Технологические литейные свойства	0,15	0,15	0,15	0,20	0,25	0,25
2	Точность формы необрабатываемых поверхностей	0,20	0,10	0,15	0,15	0,30	0 .30
3	Точность размеров обрабатываемых поверхностей	0,30	0,10	0,15	0,15	0,30	0,30
4	Шероховатость поверхностей	0,20	0,15	0,15	0,15	0,30	0,25
5	Коэффициент использования материала	0,15	0,10	0,15	0,15	0,30	0,30
Интегральный рейтинг (эффективность) метода, Эj			0,12	0,16	0,16	0,29	0,27
Рейтинг при расчёте относительной себестоимости Cc при мелкосерийном производстве			0,25	0,21	0,22	0,16	0,16
Средний рейтинг по двум оценкам			0,185	0,185	0,19	0,225	0,215