7.3.2. Макропроектирование пс

Проектирование и строительство новых объектов производства целесообразно тогда и только тогда, когда имеются достоверные данные маркетинговых исследований рынка о стабильном, долговременном спросе на планируемую к производству продукцию.

Другими словами, это означает, что жизненный цикл товара должен в полной мере окупить все затраты, связанные с проектированием, строительством и эксплуатацией производства.

Базой для создания нового производства являются спрос (объемы производства) и трудоемкость продукции. Практика производства доказала, что наиболее эффективно работают те участки, на которых детали имеют высокую степень конструктивно-технологического подобия. Имеется множество методов определения подобия различных объектов между собой. Наиболее простым и менее трудоемким, на наш взгляд, является метод определения подобия (меры близости) с использованием потенциальной функции, разработанный д. э. н., профессором В. А. Петровым.

Использование потенциальной функции при формировании участков позволяет выделить две стадии в их проектировании: макропроектирование и инженерное проектирование.

Макропроектирование содержит четыре последовательных этапа.

1-й этап. Анализ конструктивно-технологической общности состава продукции выполняют с помощью классификации деталей по всей номенклатуре. Цель классификации – получение неделимых наборов однородных по конструкции и технологическим процессам обработки деталей.

Необходимо отметить, что от тщательности выполнения рассматриваемого этапа зависят результаты проектирования ПС и эффективная работа ее в будущем.

Положительный результат анализа во многом зависит от выбора классификационных признаков.

Под классификационными признаками понимают тот набор параметров и характеристик исследуемых объектов, который в полной мере отражает отличительные свойства, присущие всей этой совокупности.

Чем больше набор признаков, тем точнее отбор схожих объектов.

Однако чрезмерный набор признаков увеличивает трудоемкость проведения анализа и последующих необходимых расчетов.

Учитывая вышесказанное, отметим, что набор классификационных признаков должен быть минимально достаточным и позволяющий разбить всю совокупность (номенклатуру изделий) на группы схожие по всем параметрам.

В условиях приборо- и машиностроения к числу основных таких признаков относят: вид заготовки (Р1), габаритные размеры деталей (Р2), основной пооперационный технологический маршрут (Р3), конструктивный тип детали (Р4).

Первый признак предопределяет общий характер обработки и выбор вида оборудования. В результате классификации по этому признаку всю совокупность деталей разбивают на классы, например классы деталей, изготавливаемых из поковок, литья, катаного круглого или полосового материала.

Второй признак обуславливает габаритные размеры и мощность потребного для обработки оборудования.

Третий признак учитывает пооперационный технологический процесс обработки деталей. По этому признаку детали распределяются по рабочим местам, оснащенным технологическим оборудованием, в соответствии с технологическим процессом.

Четвертый признак устанавливает в конечном счете состав групп деталей.

Кроме того, конструктивный тип деталей определяет и выбор видов и моделей технологического оборудования.

Результатами первого этапа является:

• во-первых, разбивка всей номенклатуры деталей на минимально необходимое число конструктивно однородных групп;

• во-вторых, возможность правильного отбора и закрепления деталей за участками и формирование профиля их специализации.

2-й этап. Анализ определяющих планово-организационных характеристик деталей.

К числу основных планово-организационных показателей следует отнести трудоемкость производства детали (t) и объем выпуска N.

От этих факторов в значительной степени зависит стабильность производственных условий на рабочих местах и характер движения деталей в производстве, то есть временная структура производственной системы.

Для группирования деталей по трудоемкости их изготовления и объемам их выпуска, отражающим степень стабильности производственных условий на рабочих местах, используется показатель относительной трудоемкости деталей К_gi. Он определяет расчетное суммарное количество единиц обезличенного оборудования, необходимого для обработки i-й детали при заданных объемах выпуска, технологии и режиме сменности работы. Процедура расчета представлена в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Расчет показателя относительной трудоемкости деталей

Наименование расчетной величины	Формула для расчета
Годовой эффективный фонд рабочего времени станка, ч
Годовой объем запуска i-й детали, шт.
Показатель относительной трудоемкости детали-представителя
Показатель относительной трудоемкости по типогруппе деталей

Условные обозначения к табл. 7.1:

D – количество рабочих дней в году (D = 261); f – продолжительность смены, ч. (f = 8,2 ч.); C – число смен в сутки (двухмесячный режим работы); К_р – средний коэффициент сокращения фонда времени на плановый капитальный ремонт (0,95 ≤ К_р ≤ 0,98); N_в – годовой объем планового выпуска i-й детали, шт. (см. информационную карту); Δ_зч – процент деталей, идущих на запасные части; Δ_бр – процент потерь производства от брака; t_штij – штучное время обработки i-й детали по j-й операции в нормо-мин.; К_oi – число операций по основному технологическому процессу i-й детали; К_в – средний коэффициент выполнения норм времени (1,0 ≤ К_в ≤ 1,2); m_i – количество деталей (номенклатурных позиций), входящих в данную типогруппу.

3-й этап. Расчет меры близости между двумя группами деталей.

Одним из условий высокоэффективной работы предприятия является проектирование его цехов и участков по принципу предметной, а еще лучше, – по подетальной форме их специализации. Выполнение этого условия достигается методом дальнейшей детализации и анализа сформированных на втором этапе однородных по конструктивно-технологическим и организационно-плановым признакам групп деталей. Решение этой задачи строится на положениях теории распознавания образов с помощью потенциальной функции, которая устанавливает меру близости между группами деталей. Эта функция имеет следующий вид:

,

где : K_xixj – мера близости между группами деталей (x_i x_j)_;

R_xixj – мера расстояния между x_i и x_j группами деталей по ряду признаков;

Λ – коэффициент пропорциональности величины меры близости.

Значение коэффициента пропорциональности λ выбирается для всей совокупности деталей группы, исходя из следующего алгоритма:

0,1, если R²=1÷9

λ = 0,01, если R²=10÷99

0,001, если R²=100÷999 и т. д.

В свою очередь, R²(xixj) есть квадрат меры расстояния между базовой деталью-представителем (x_i) и всеми другими деталями (x_j), которая рассчитывается по значениям кодов, в следующей зависимости:

R²_(xixj) = (x_1i– x_1j)² + (x_2i–x_2j)² + (x_31i–x_31j)² + (x_32i–x_32j)² +…+ (x_3ri–x_3rj)² + (x₄–x_4j)² + (x_5i–x_5j)²,

где:(x_1i–x_1j); (x_2i–x_2j); (x_4i–x_4j); (x_5i–x_5j) - разность кодов между базовой деталью-представителем x_i и деталями-представителями x_j по признакам Р₁; Р₂; Р₃; Р₄; Р₅.

Мера расстояния (Rx_ix_j) между деталями, входящими в сформированные на первом этапе группы, осуществляется через систему кодификации параметров или особенностей каждого принятого признака.

Код признака – численное значение, присваиваемое каждому параметру, выбранному для характеристики выделенных признаков.

Например, по признаку габаритные размеры (Р₂) могут быть выделены в отдельные группы деталей с границами предельных размеров. Размеры Ø10÷50 – 1-я группа, Ø>50÷100 – 2-я группа и т.д. Или вид заготовки (Р₁) – 1-я группа, из прутка и проката, – 2-я группа – листовой материал.

При кодировании необходимо выполнять следующие правила:

• код для различных деталей, входящих в одну группу, должен быть одним числом в рамках одного признака;

• величина кодов для разных групп в составе одного признака должна отличаться друг от друга не менее 15%;

• величина кодов в составе разных признаков может иметь одинаковое значение.

При расчете меры расстояния в каждой группе деталей выбирается деталь-представитель, с которым и сравниваются все детали, входящие в эту группу.

Как правило, в качестве детали-представителя берется самая трудоемкая деталь группы с наибольшим количеством технологических операций производственного процесса.

Все действия и результаты расчетов заносятся в форму 7.1.

В качестве примера рассмотрим фрагмент кодирования и расчета меры близости между деталями сформированной группы.

По результатам анализа конструктивно-технологической общности деталей сформированы однотипные группы-валы, шестерни, корпуса и т. д.

Пусть в группе валов имеется наиболее трудоемкая деталь А (деталь-представитель) со следующими параметрами по признакам:

вид заготовки (Р₁) – стальной прокат;

габаритные размеры (Р₂) – Ø 85 мм;

пооперационный технологический маршрут (Р₃) – токарная (Т) – фрезерная (Фр) – сверлильная (Св) – закалка (З) – шлифовальная (Шл) –- слесарная (Сл);

Конструктивный тип (Р₄) – ступенчатый вал.

В эту группу входит деталь Б с параметрами: Р₁ – поковка; Р₂ – Ø 45 мм; Р₃ – токарная – фрезерная – сверлильная – шлифовальная; Р₄ – простой вал.

Применяя правила кодирования, заполняется форма 7.1. по всем признакам с присвоением кода (численного значения) каждому параметру.

Форма 7.1.

Группы		Признаки												Rxixj
		Р1		Р2		Р3						Р4
		Прокат	Поковка	5÷50 мм	51÷100 мм	Т	Фр	Св	З	Шл	Сл	Ступ. Вал	Прост. вал
Валы	А	1	-	-	3	1	2	3	4	6	8	3	-	1
	Б	-	2	2	-	1	2	3	-	6	-	-	2	0,91

По значениям кодов определим меру расстояния между деталями А и Б:

Определим меру близости деталей А и Б через потенциальную функцию:

.

Затем проводятся расчеты меры близости изделия-представителя (А) со всеми деталями, входящими в эту группу.

Такие же расчеты проводятся по остальным конструктивно-технологическим группам, выделяя в них деталь-представитель для сравнения с другими деталями рассматриваемой группы.

Результаты расчетов служат базой для проведения следующего этапа работ по закреплению деталей за цехами и участками.

4-й этап. Синтез результатов анализа. Задачей этапа является отбор деталей в группах с высокой мерой близости, то есть с одинаковыми или близкими значениями К_xixj.

Практика показала, что достаточное подобие деталей определяется расхождением величины К_xixj не более 15%. Такие детали объединяются в обособленные группы и являются основой для стадии инженерного проектирования.