Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 5

 

Тема: Расчет и проектирование механосборочного цеха

Рассматриваемые вопросы:

1.    Определение трудоемкости по технологическому процессу, по методу сравнения, по технико-экономическим показателям, по данным действующих цехов.

 

1.  Определение трудоемкости по технологическому процессу, по методу сравнения, по технико-экономическим показателям, по данным действующих цехов.

В зависимости от этапа проектирования, типа и формы организации производства, вида производственной программы и других факторов трудоёмкость (станкоёмкость) изготовления детали или сборки изделия можно определить различными способами.

Определение трудоёмкости по технологическому процессу путём нормирования затрат времени на выполнение отдельной операции осуществляют, в основном, при малономенклатурном крупносерийном и массовом производстве и расчёте цеха или МП по точной программе.

Норму времени на i-ю операцию определяют по следующим зависимостям:

для крупносерийного и массового производства

для единичного, мелко- и среднесерийного производства

где Т шт и Т шт.к – соответственно штучное и штучно-калькуляционное время, мин;

Тд, Тв ,То , – основное, вспомогательное и дополнительное время, мин;

Тпз – подготовительно-заключительное время, мин;

Nо – число заготовок одного наименования в партии, шт.;

n – число технологических операций.

Для определения трудоёмкости обработки одной заготовки, когда известны трудоёмкость обработки другой геометрически подобной заготовки из одинакового материала, а также массы двух сравниваемых заготовок, пользуются следующим равенством:

где Тх, Тпр, Мх и Мпр – соответственно трудоёмкость, мин, и масса, кг, приводимого изделия и изделия-представителя.

Когда необходимо вести сопоставления не по общей трудоёмкости (станкоёмкости) изделия, а по удельной трудоёмкости (станкоёмкости) 1 т массы изделия, используют другое выражение:

где hx – искомая трудоёмкость (станкоёмкость) 1 т заготовок деталей, ч;

hпр – трудоёмкость (станкоёмкость) обработки 1т заготовок деталей изделия-представителя, чел. ч. (ст.ч).

Для более точного сопоставления при определении трудоёмкости (станкоёмкости) пользуются общим коэффициентом приведения с учётом коэффициентов на массе (К1), серийности (К2) и сложности (К3):

В практике проектирования указанные зависимости используют для сравнения трудоёмкости не только отдельных деталей, но и сборочных единиц.

Определение трудоёмкости методом сравнения находит применение, в основном, при проектировании цеха по приведенной программе.

При укрупнённом проектировании цехов по условной программе трудоёмкость (станкоёмкость) определяют по заданным технико-экономическим показателям.

Наиболее часто заданием на проектирование цеха по условной программе предусматривается годовой объём выпуска изделий производства по суммарной массе или стоимости.

Когда выпуск изделий производства задан по массе, используют среднеотраслевые нормы станкоёмкости изготовления 1 т аналогичных деталей или трудоёмкости сборки близких по сложности изделий.

В этом случае годовая станкоёмкость деталей, подлежащих выпуску,

где Тмi  станкоёмкость изготовления 1 т деталей, ст. ч;

Мi – годовой выпуск деталей;

i - конструктивно-технологической группы, т;

р - число конструктивно-технологических групп деталей.

Аналогично определяют трудоёмкость сборки изделий.

Когда выпуск изделий задан по стоимости, годовая станкоёмкость деталей, подлежащих выпуску,

где D – стоимость годового выпуска деталей, руб.;

Кс – коэффициент, учитывающий долю стоимости 1 ст.ч в общей стоимости деталей, подлежащих изготовлению в проектируемом цехе;

Cч – средняя тарифная часовая ставка станочников цеха (в соответствии с планируемым средним разрядом рабочих-станочников), руб./ч.

Аналогично определяют трудоёмкость сборки изделий.

При разработке проектов новых МП и цехов единичного и мелкосерийного производства, а также при реконструкции или расширении действующего производства и при укрупнённых расчётах станкоёмкость можно определить по данным действующих цехов и предприятий, выпускающих ту же или аналогичную продукцию.

В основу расчёта принимают фактическую (достигнутую) трудоёмкость Т^ф аналогичных или данных изделий с учётом коэффициента ужесточения за счёт принятой более прогрессивной технологии:

где Т^н – действующая на предприятии норма трудоёмкости, чел. ч;

В – средний уровень выполнения норм, %.

Фактическая станкоёмкость

где Кмо – средний коэффициент многостаночного обслуживания.

Фактическая (достигнутая) станкоёмкость предприятия для целей проектирования должна быть дополнительно ужесточена путём умножения на коэффициент ужесточения Ку:

Для определения коэффициента ужесточения разрабатывают новые технологические процессы изготовления нескольких деталей-представителей и определяют проектную станкоёмкость обработки техническим нормированием расчётно-аналитическим методом. Полученные данные сопоставляют с заводскими нормами на однотипные детали. Сопоставление ведут по видам ра24 26 бот, т. е. отдельно для токарных, сверлильных, фрезерных и других работ, и, таким образом, определяют соответствующие коэффициенты ужесточения. Принятые Ку распространяют на остальные детали и изделия.

Коэффициент ужесточения можно определить также по формуле

где Т ^пр _пр, Т ^н_пр – соответственно трудоёмкость изготовления детали-представителя проектная и нормируемая (по данным предприятия);

Кпн – планируемый коэффициент перевыполнения норм.

Величина Ку характеризует степень совершенствования разработанных технологических процессов в сравнении с процессами, действующими на базовом предприятии. Значения Ку не должны быть больше 0,85, в противном случае новые технологические процессы следует переработать

Вопросы для контроля:

1.    Какими методами можно определить трудоемкость?

2.    На чем основано определение трудоёмкости по технологическому процессу?

3.    В чем различие в определение трудоемкости по технологическому процессу для крупносерийного и массового производства и для единичного, мелко- и среднесерийного производства?

4.    На чем основано определение трудоёмкости методом сравнения?

5.    Как производится определение трудоемкости по заданным технико-экономическим показателям?

6.    Как производится определение трудоемкости по данным действующих цехов?

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 6

 

Тема: Расчет и проектирование механосборочного цеха

Рассматриваемые вопросы:

1.    Технологическое оборудование. Расчет количества единиц основного оборудования.

2.    Расчет количества единиц вспомогательного оборудования.

1.    Технологическое оборудование. Расчет количества единиц основного оборудования.

Технологическое оборудование цеха подразделяют на основное и вспомогательное.

К основному технологическому оборудованию относят оборудование, выполняющее технологические операции обработки заготовок и сборки изделий, предусмотренные номенклатурой изделий и производственной программой цеха, участка или МП, и расположенное на производственных площадях проектируемого подразделения механосборочного производства.

Вспомогательное оборудование предназначено для обслуживания основного оборудования производственных участков и размещается во вспомогательных службах цеха или МП.

Расчёт количества единиц основного оборудования зависит в основном от типа производства и осуществляется двумя основными методами:

-   по расчётной станкоёмкости механической обработки заготовок;

-   по технико-экономическим показателям.

Расчёт по станкоёмкости производят при детальном проектировании участков и цехов или МП серийного и массового производства.

Расчёт по технико-экономическим показателям производят главным образом при проектировании подразделений единичного и мелкосерийного машиностроительного производства, когда станкоёмкость механической обработки подробно не рассчитывают, а также при укрупненном проектировании подразделений всех типов производства.

При проектировании механических цехов, участков и МП с поточной формой организации производства количество основного оборудования для каждой конкретной операции определяют по формуле

где Тт – такт выпуска, мин.

Для однопредметной поточной линии:

где Fдо – действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч.

Значение Fдо принимают по нормативам.

Общее количество станков в поточной линии Собщ определяют как сумму принятых для отдельных операций станков Сpi:

При проектировании механических цехов, участков и МП группового производства (единичного, мелкосерийного, серийного), а также при укрупнённом проектировании подразделений крупносерийного и массового производства, количество основного технологического оборудования определяют по общей (годовой) станкоёмкости всей номенклатуры изготовляемых деталей:

где Кз – коэффициент загрузки оборудования. Средние значения Кз = 0,8… 0,9 принимают для единичного и мелкосерийного производства, для серийного производства - 0,75…0,85, для массового и крупносерийного - 0,65… 0,75.

Полученное по вышеприведённым формулам дробное (расчётное) число округляют до целого и находят принятое число единиц технологического оборудования. При этом, если дробная часть числа составляет менее 10 % от расчётной величины, то ее отбрасывают; если больше, то число увеличивают до ближайшего большего целого числа. Состав оборудования по типам станков определяют по процентному соотношению различных станков в технологическом процессе изготовления изделия-представителя или в цехе (МП), с аналогичным производством (табл. 1).

Таблица 1 – Процентное соотношение различных типов станков в цехах, участках и МП механосборочного производства

При проектировании сборочных цехов и участков или МП количество основного технологического оборудования при его значительной загрузке определяют по зависимостям, используемым при проектировании механических цехов. При незначительном объёме работ для сборочного цеха, участка или МП принимают минимальный комплект оборудования, необходимого для выполнения технологического процесса сборки. Число рабочих мест (стендов) для сборки определяют по выражению

где Т^сб_г - трудоёмкость сборки годовой программы изделий всех наименований в МП, цехе, участке, чел.ч;

m – средняя плотность работы (число человек, одновременно работающих на одном рабочем месте). При работе на верстаке m = 1, а при работе на стендах для узловой и общей сборки m = 2, 3, 4 и т. д. в зависимости от габаритных размеров, сложности сборки и других особенностей собираемого изделия.

Для поточного производства число рабочих мест Срс определяют, исходя из штучного времени на операцию и такта выпуска:

Полученное по вышеприведённым зависимостям дробное (расчётное) число округляют до целого и находят принятое число рабочих мест.

2.    Расчет количества единиц вспомогательного оборудования.

Расчёт количества единиц вспомогательного оборудования (станков), устанавливаемого в ремонтной базе, заточном отделении и в мастерской по ремонту технологической оснастки и инструмента цеха или МП ведут разными методами в зависимости от типа производства и степени детализации проектных решений.

При укрупненных расчётах количество станков, устанавливаемых в ремонтной базе, определяют по нормам технологического проектирования в зависимости от общего количества основного технологического оборудования, установленного в цехе или МП (табл.2).

При детальных расчётах, осуществляемых в процессе проектирования механосборочных цехов или МП крупносерийного и массового производства, количество станков в ремонтной базе определяют по годовой ремонтоёмкости основного технологического оборудования и с учётом формы организации ремонтных работ на предприятии.

Таблица 2 – Нормы количества станков в ремонтной базе

Заточное отделение рекомендуется создавать с расчётом обслуживания, как правило, всех цехов производственного корпуса или МП. Количество универсальных станков общего назначения в заточном отделении определяют по процентному отношению к числу обслуживаемых: для МП или цехов массового и крупносерийного производств с количеством обслуживаемых станков до 200 – 4 %, свыше 200 – 3 %; для цехов или МП среднесерийного, мелкосерийного и единичного производств – 3 % , для всех вспомогательных цехов - 2 %.

Если в составе обслуживаемого заточным отделением станочного парка имеются многошпиндельные или агрегатные станки, то расчёт оборудования заточного отделения ведут по приведённому числу станков С^п:

где Са и См – соответственно количество шпинделей агрегатных и многошпиндельных станков;

Ка и Км – коэффициенты, учитывающие неодновременность работы шпинделей: Ка = 0,15; Км = 0,4 .

Количество специальных заточных станков определяют по нормам технологического проектирования (табл. 3). Кроме того, в состав вспомогательного оборудования заточного отделения входят обдирочно-шлифовальный станок, заточные станки для дисковых пил и центровочных сверл, ручной пресс.

Количество станков мастерской (отделения) по ремонту технологической оснастки и инструмента определяют по нормам технологического проектирования (табл. 4).

Таблица 3 – Нормы для расчёта количества специальных заточных станков

Таблица 4 – Нормы для расчёта количества станков мастерской ремонта технологической оснастки и инструмента

В состав отделений по ремонту технологической оснастки, кроме основных станков, входит вспомогательное оборудование в количестве примерно 40 % от числа основных станков этих отделений, но не менее 3 и не более 11 единиц. В число вспомогательного оборудования входят обдирочношлифовальные станки, настольное точило, настольно-сверлильные станки, прессы (ручной и гидравлический), электроэрозионный станок для извлечения сломанного инструмента из отверстий и др.

Вопросы для контроля:

1.    Что можно отнести к основному технологическому оборудованию?

2.    Для чего предназначено вспомогательное оборудование?

3.    Какими основными методами осуществляется расчёт количества единиц основного оборудования?

4.    Как производят расчет по станкоёмкости?

5.    Как производят расчет по технико-экономическим показателям?

6.    Какими методами производят расчёт количества единиц вспомогательного оборудования?

7.    Как определяется число станков заточного отделения?

8.    Как определяется число станков отделения по ремонту технологической оснастки и инструмента?

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 7

 

Тема: Расчет и проектирование механосборочного цеха

Рассматриваемые вопросы:

1.    Состав работающих механосборочного цеха.

2.    Расчет численности основных производственных рабочих.

3.    Расчет численности вспомогательных рабочих, инженерно-технических работников, служащих и младшего обслуживающего персонала.

1.    Состав работающих механосборочного цеха.

Состав и численность работающих в цехах и на МП механосборочного профиля определяется характером производственного процесса и степенью его автоматизации, уровнем специализации вспомогательных служб и другими факторами.

В общем случае в состав работающих в МП и цехах механосборочного профиля входят: производственные (основные) рабочие, вспомогательные (подсобные) рабочие, инженерно-технические работники, служащие (счётно-конторский персонал), младший обслуживающий персонал.

К производственным рабочим механических и сборочных цехов или МП относят станочников и наладчиков оборудования, слесарей для выполнения ручных и механизированных операций механической обработки и сборки, мойщиков деталей и других рабочих, занятых непосредственно выполнением операций технологического процесса обработки заготовок и сборки машин, предусмотренных заданием на проектирование и специализацией подразделений механосборочного производства.

К вспомогательным рабочим относят транспортных и складских рабочих цеха или МП, рабочих вспомогательных служб, операторов механизмов по уборке стружки и производственных помещений, рабочих-контролёров и др.

К категории инженерно-технических работников (ИТР) относят руководителей цеха или МП (начальника цеха – директора МП, его заместителей, начальников участков, отделений, мастеров), а также инженеров-технологов, техников, экономистов, нормировщиков, диспетчеров, механиков, энергетиков и др.

К служащим относят работников бухгалтерии (цеховой или предприятия), осуществляющих расчёты, относящиеся к данному цеху или МП.

К младшему обслуживающему персоналу (МОП) относят операторов уборочных машин (уборщиков) административно-конторских и санитарно-бытовых помещений, работников цеховых и заводских хранилищ (архивов) технической документации и др.

Всё более широкое применение в цехах и МП автоматизированного оборудования приводит к уменьшению удельного веса производственных рабочих. Одновременно возрастает доля высококвалифицированных (в том числе с инженерным и среднетехническим образованием) вспомогательных рабочих, занятых обслуживанием сложного технологического оборудования.

Расчёт числа работающих в зависимости от вида производственной программы и степени детализации проектных решений ведут различными методами.

2.    Расчет численности основных производственных рабочих.

При расчёте цехов, участков и МП механосборочного производства по точной программе численность рабочих-станочников поточных линий определяют для каждой операции в отдельности по количеству станков и коэффициенту многостаночного обслуживания:

где mc – число смен работы;

Кs – коэффициент, учитывающий среднее число рабочих-станочников, находящихся в отпусках, не работающих вследствие временной нетрудоспособности и др.; Кs = (0,12…0,20).

Величину коэффициента многостаночного обслуживания можно определить расчётным и графическим методами.

При определении Кмо расчётным методом для каждой операции, насчитывающей С станков,

где Тма – машинное автоматизированное время;

Твн – вспомогательное, не перекрываемое машинным, время;

Твп – вспомогательное, перекрываемое машинным, время;

Тп – время на переход от одного станка к другому.

Если величина Кмо получается больше единицы и дробной, то дробь отбрасывают. При Кмо > С предусматривается совмещение профессий и обслуживание одним станочником нескольких операций.

Более точно величину Кмо можно определить путем построения графиков (циклограмм), на которых для каждого станка откладывают по горизонтали составляющие штучного времени Тма, Твн, Твп, Тп. Путем совмещения времен Тма, Твн и Тп можно получить несколько вариантов обслуживания станков каждой операции и выбрать из них лучший. При определении коэффициента многостаночного обслуживания графическим методом проектант одновременно выдает станочнику рекомендации по рациональной организации труда на рабочих местах.

При построении циклограмм для каждого станка из группы, обслуживаемой одним рабочим-станочником, в выбранном масштабе составляется график выполнения технологической операции во времени. В тех случаях, когда станочник обслуживает одинаковые станки для выполнения одной технологической операции (станки-дублёры), построение циклограммы не вызывает затруднений (рис. 1).

Если станочник обслуживает несколько станков, выполняющих разные технологические операции, построение циклограммы начинают со станка с наибольшим машинным автоматизированным временем. Как видно из циклограммы (рис. 2, а), в начале цикла два станка будут простаивать в течение времени Тс, затем простои будут сведены к минимуму и, практически, не вызовут уменьшения общего коэффициента загрузки оборудования.

Рис.  1 – Циклограмма многостаночного обслуживания

При многостаночном обслуживании могут объединяться станки с большим различием машинного автоматизированного времени. В этом случае станочник, обслуживающий станки с меньшим значением Тма (по сравнению с тактом), для повышения коэффициента многостаночного обслуживания догружается обслуживанием дополнительного оборудования с иным циклом работы (рис. 2, б).

Рис.  2 – Циклограмма многостаночного обслуживания станков, выполняющих разные операции обработки: а - при небольшом различии машинного автоматизированного времени Тма нескольких станков-дублёров, занятых выполнением одной операции; б - при значительном различии машинного автоматизированного времени нескольких станков, занятых выполнением разных операций: Тц1, Тц2, Тц3 - соответственно, время цикла 1, 2 и 3 станка; Тс1, Тс2, Тс3 - время простоя, соответственно, 1, 2 и 3 станка

Расчёт численности рабочих-сборщиков поточных линий Rсб осуществляется для каждой операции в отдельности:

Общую численность основных рабочих механосборочного цеха, участка или МП рассчитывают путём суммирования расчётного числа станочников и слесарей для каждой операции в отдельности. При небольшом объёме слесарной механической обработки в цехе, на участке или МП число рабочих-слесарей определяют по годовой трудоёмкости слесарных работ Т^сл_г:

где Fдр - действительный годовой фонд работы рабочих, ч (принимается по нормативам).

Если данных о годовой трудоёмкости слесарных работ цеха, участка или МП нет, то число разметчиков и слесарей межоперационной сборки принимают в процентах от количества рабочих-станочников основного производства. Для массового и крупносерийного производства – 1…3 %, для среднесерийного – 5 %, для мелкосерийного и единичного – до 10 %.

В условиях крупносерийного и массового производства для обслуживания механизированных и автоматических поточных линий в составе основных рабочих предусматривают наладчиков, число которых определяют по нормам обслуживания, установленным для оборудования каждого типа. Так, например, в зависимости от точности и сложности обработки, один наладчик может обслужить: токарных станков – 11 - 18; агрегатно-сверлильных – 5 - 12; универсально-шлифовальных – 8 - 16; токарных с ЧПУ – 4 - 10; сверлильных и фрезерных с ЧПУ – 8 - 16; многоцелевых станков и роботизированных технологических комплексов – 3 - 6; сборочных полуавтоматов и автоматов – 5 - 8; сборочных гибких переналаживаемых модулей (ГПМ) – 4 - 6. При определении числа наладчиков специальных автоматических и механизированных поточных линий можно использовать данные табл. 1. Число операторов автоматической линии определяют по данным табл. 2.

Таблица 1 – Нормы численности наладчиков автоматических и механизированных поточных линий в расчёте на одну смену

Таблица 2 – Нормы численности операторов автоматических линий при работе в одну смену

При расчёте участка, цеха и МП по приведённой программе (в основном – расчёты цехов и МП среднесерийного и мелкосерийного производства, а также укрупненные расчёты участков, цехов и МП крупносерийного производства) число рабочих-станочников определяют по годовой станкоёмкости:

Среднее значение Кмо определяют статистическим путем (по нормативно-технической документации или с использованием данных табл. 3).

Таблица 3 – Средние значения коэффициента многостаночного обслуживания для отдельных групп станков в МП и цехах механосборочного производства

Аналогичным путем определяют численность слесарей-сборщиков:

где Т^сбг - годовая трудоемкость сборочных работ, чел.ч.

При расчёте механизированных и комплексно-механизированных участков, цехов и МП единичного, мелко- и среднесерийного производства, а также при расчёте участков из обрабатывающих центров в производствах всех типов учитывают, что рабочие-станочники имеют высокую квалификацию и сами выполняют наладку. Поэтому дополнительного штата наладчиков в этом случае, как правило, не предусматривают.

В автоматизированном производстве к числу производственных рабочих относят наладчиков-операторов гибких производственных систем (ГПС). Их численность определяют в зависимости от числа ГПМ в их составе. Один оператор-наладчик обслуживает следующее число ГПМ: токарных – 3 - 4; карусельных – 2; сверлильно-фрезерно-расточных – 2 - 3; шлифовальных – 2 - 3; зубообрабатывающих – 3 - 4; ГПМ для электрофизической и электрохимической обработки – 3 - 4; сборочных – 2 - 3. Меньшие значения принимают при включении в ГПС до пяти модулей.

Количество наладчиков-операторов Rно, входящих в штат гибкого автоматизированного участка,

где Сгпм – количество ГПМ на участке;

Кнз – допустимый коэффициент нормативной занятости, устанавливаемый в соответствии с рекомендациями НИИ труда в пределах 0,75 - 0,9.

При расчёте участка, цеха или МП по условной программе количество рабочих-станочников Rст можно определить по числу станков или по годовой станкоёмкости:

Число рабочих-сборщиков Rсб определяют по годовой трудоёмкости слесарно-сборочных работ:

3.    Расчет численности вспомогательных рабочих, инженерно-технических работников, служащих и младшего обслуживающего персонала.

Определение численности вспомогательных рабочих, инженерно-технических работников (ИТР), служащих и младшего обслуживающего персонала (МОП) осуществляется, как правило, только при расчётах цехов и МП.

При укрупненных расчётах численность вспомогательных рабочих определяют в процентах от численности производственных рабочих (табл. 4). При детальном проектировании вспомогательных служб число вспомогательных рабочих определяют либо по нормам обслуживания, либо в зависимости от трудоёмкости выполняемого объема работ.

Таблица 4 – Нормативы численности вспомогательных рабочих, ИТР и служащих

При детальных расчётах численность рабочих-станочников цеховых (корпусных) ремонтных баз и ремонтных баз МП, отделений по ремонту технологической оснастки и инструмента, заточных отделений определяют по числу станков или годовой станкоёмкости ремонтных работ. Численность слесарей механической обработки, занятых ремонтом технологического оборудования, приспособлений и инструмента, составляет 30 - 35% от числа станочников ремонтной базы на каждую профессию. Количество слесарей-ремонтников, слесарей-электриков, слесарей-трубопроводчиков, смазчиков определяют по количеству единиц оборудования, обслуживаемого одним вспомогательным рабочим: соответственно 60 - 80 станков на одного слесаря-ремонтника, 80 - 100 станков на одного слесаря-электрика.

Из общего числа работающих в цехе или МП для дальнейших расчётов санитарно-бытовых помещений ориентировочно принимают 10 - 15% женщин среди станочников; 2 - 3% среди слесарей и 35 - 40% среди вспомогательных рабочих.

При двухсменной работе цеха или МП численность работающих в первой смене среди производственных (основных) рабочих составляет 60 %, среди вспомогательных рабочих – 60 - 65%.

При укрупненном проектировании численность ИТР механосборочных цехов или МП определяют по нормам технологического проектирования в зависимости от числа основных станков, а численность ИТР сборочных цехов – в зависимости от числа производственных рабочих. В табл. 4 приведены нормы для определения численности ИТР механических и сборочных цехов и МП с учётом разработки технологических процессов и управляющих программ для оборудования с ЧПУ на ПЭВМ, а также проектирования специальных приспособлений и инструментов. Бóльшие значения норм соответствуют числу основных станков цеха до 50 или числу производственных рабочих сборочного цеха до 75, меньшие значения – числу станков более 400 и числу производственных рабочих более 500.

При детальных расчётах численность ИТР уточняют в соответствии с разработанной структурой цеха или МП и схемой его управления. Предполагается, что 70% ИТР работают в первую смену, а в конторских помещениях – 65%.

Число служащих механических и сборочных цехов или МП определяют по нормам в зависимости от числа производственных рабочих (см. табл. 4). Меньшие значения соответствуют численности производственных рабочих цеха более 500 человек, большие – численности производственных рабочих менее 75.

Численность МОП определяют по нормам технологического проектирования: один человек на 500…600 м² площади обслуживаемых помещений.

Вопросы для контроля:

1.    Что входит в состав рабочих цехов механосборочного профиля?

2.    Кого относят к числу производственных рабочих?

3.    Кого относят к числу вспомогательных рабочих?

4.    Кого относят к категории инженерно-технических работников (ИТР)?

5.    Кого относят к числу служащих и младшего обслуживающего персонала?

6.    Как производится расчет численности основных производственных рабочих?

7.    Что такое циклограмма многостаночного обслуживания?

8.    Есть ли особенность определения числа рабочих автоматизированного производства?

9.    Как осуществляется расчет численности вспомогательных рабочих, ИТР, служащих и младшего обслуживающего персонала?

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 8

 

Тема: Расчет и проектирование инструментального цеха

Рассматриваемые вопросы:

1.    Тип организации производства. Формы организации производства.

2.    Выбор инструментального цеха в зависимости от размеров и функционального назначения.

3.    Методы проектирования.

1.    Тип организации производства. Формы организации производства.

Инструментальное хозяйство предприятия – это совокупность общезаводских и цеховых подразделений, занятых приобретением, изготовлением, ремонтом и восстановлением инструмента и СТО, их планированием обеспечения, учетом, хранением, выдачей и доставкой в цехи и на рабочие места.

Инструментальные цехи (ИЦ), входящие в состав машиностроительных предприятий, относят к числу вспомогательных. Они предназначены для изготовления и ремонта специального инструмента, приспособлений, штампов, кокилей, пресс-форм и другой технологической оснастки. Эти цехи, как правило, являются типичными представителями цехов мелкосерийного и единичного производства с непоточными формами их организации, при этом коэффициент закрепления операций Кзо обычно не более 20.

Состав и структура инструментального хозяйства зависит от объекта обслуживания (основного и вспомогательного производства), номенклатуры, сложности и объемов потребного инструментария, внезаводской кооперации по его обеспечению и принятой формы централизации и специализации подразделений инструментального обслуживания (общезаводские и цеховые подразделения, отдельный исполнитель).

Состав и структура потребного инструментария (универсальное – специализированное – специальное).

Основные функции (задачи) инструментального хозяйства:

1)   определение потребности в инструментарии;

2)   планирование приобретения и (или) изготовления;

3)   проектирование и освоение прогрессивного инструментария;

4)   организация эксплуатации инструментария и технического надзора;

5)   ремонт и восстановление инструментария;

6)   учет и хранение инструментария;

7)   анализ эффективности инструментального обслуживания.

Методы организации и управления инструментальным хозяйством.

Методы организации: стандартная, предупредительная, по потребности.

Методы организации управления: централизованная, децентрализованная, смешанная.

В зависимости от размера (объема работ) на предприятии формируются органы управления инструментальным хозяйством

                                                               Рис.  1 – Структура инструментального хозяйства

2.    Выбор инструментального цеха в зависимости от размеров и функционального назначения.

В зависимости от размеров и функционального назначения в состав ИЦ и МП инструментального производства входят следующие участки: режущего инструмента, приспособлений, измерительного и вспомогательного инструмента, нанесения износостойких покрытий, изготовления быстросменных пластин твердых сплавов, ремонта пневматического и механизированного инструмента для сборочных работ; заточное, заготовительное, сварочное, термическое, контрольное отделения, а также склады (кладовые) материалов, в том числе вспомогательных заготовок, готовых и ремонтируемых изделий, инструментально-раздаточная кладовая, измерительная лаборатория, административно-конторские и санитарно-бытовые помещения.

Нормами предусмотрены методики проектирования подразделений инструментального производства по изготовлению штамповой и литейной оснастки и по изготовлению и ремонту режущего, вспомогательного, мерительного инструмента и приспособлений.

3.    Методы проектирования.

Расчёт цехов и МП инструментального производства осуществляют с использованием следующих методик: по точной программе, по приведённой программе и по технико-экономическим показателям (укрупненные методики).

Расчёт по точной программе предусматривает разработку операционных и маршрутно-операционных технологических процессов на все типы инструментов и приспособлений. Поэтому такой расчёт возможен только для крупных узкоспециализированных инструментальных цехов и МП при сравнительно ограниченной номенклатуре объектов производства. В этом случае в первую очередь определяют годовую потребность в инструменте предприятий-потребителей (заказчиков).

Годовую потребность Пр в режущем инструменте по каждому типоразмеру изделий (в штуках) определяют по выражению

где Тåо – суммарное основное (технологическое) время обработки данным инструментом заготовок по годовой программе изготовления заданной номенклатуры изделий обслуживаемых производств, ч;

Tдc – действительное время службы инструмента данного типоразмера с учетом возможных его переточек, ч.

Суммарное основное время Тåо обработки заготовок на предприятиях-потребителях по каждому типу станков, использующих инструмент данного типоразмера, приближённо определяют следующим образом:

где hо – средний коэффициент использования инструмента каждого типоразмера по основному времени на станках механического цеха: токарные станки - 0,4…0,45, токарно-карусельные и лобовые – 0,55, сверлильные – 0,4; расточные – 0,55; многоцелевые – 0,12.

Действительное время службы инструмента

где L – величина допустимого стачивания инструмента по размеру, лимитирующего число переточек, мм;

ℓ - величина стачивания за одну переточку, мм;

tс – экономически обоснованный для конкретных условий обработки период стойкости инструмента между двумя переточками, ч;

Куб – коэффициент убыли инструмента из-за поломок.

Величины допустимого стачивания инструмента L и стачивания за одну переточку ℓ, а также коэффициент убыли инструмента из-за поломок Куб устанавливают по нормативным данным (табл. 1) или определяют по статистическим заводским данным. Период стойкости инструмента, соответствующий установленному режиму резания, можно определить по нормативам, справочникам и нормам технологического проектирования. Результаты определения годовой потребности в режущем инструменте Пр оформляют в виде таблицы, составленной по форме табл. 2.

Установив годовую потребность в инструменте каждого типоразмера, приступают к разработке технологических процессов их изготовления (как правило, только при дипломном проектировании), и на основании установленных норм времени определяют годовую станкоёмкость  и годовую трудоёмкость слесарно-сборочных работ  при изготовлении инструмента данного типоразмера  соответственно проектные станкоёмкость и трудоёмкость изготовления инструмента по всем операциям технологического процесса).

Расчёт инструментального цеха или МП по приведённой программе ведут в том случае, когда задана номенклатура инструмента с указанием количества по каждой конструктивно-технологической группе и инструмента-представителя. При этом время на проектирование цеха или МП по сравнению с расчётом по точной программе существенно сокращается, так как отпадает необходимость разработки технологических процессов изготовления инструмента всех типоразмеров.

Результаты расчёта приведённой программы ИЦ или МП заносят в ведомость, составленную по форме табл. 3. Расчёт ИЦ или МП по точной и приведённой программам можно использовать лишь при ограниченной номенклатуре изделий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 – Исходные данные для расчёта срока службы режущего инструмента

 

Таблица 2 – Ведомость расчёта годовой потребности в режущем инструменте

Таблица 3 – Ведомость расчёта приведённой программы изготовления инструмента

Учитывая, что ИЦ и МП инструментального производства имеют большую номенклатуру изготовляемых изделий, их рассчитывают, в основном, по технико-экономическим показателям. Эти методики проектирования называются укрупненными, они являются примерами проектирования цеха или малого предприятия по условной программе.

Известно несколько методик расчёта инструментального цеха и МП по технико-экономическим показателям:

1)   по потребной массе инструмента и техоснастки на единицу обслуживаемого технологического оборудования предприятия-потребителя;

2)   по нормам расхода инструментальной оснастки на единицу продукции предприятия-потребителя;

3)   по годовой потребности инструмента и оснастки на единицу обслуживаемого технологического оборудования в ценностном выражении («ценностная» методика);

4)   на основе определения производственной мощности действующих цехов и МП инструментального производства в зависимости от производственной мощности обслуживаемых подразделений (предприятий-заказчиков);

5)   на основе применения укрупнённых нормативов процентного соотношения числа единиц технологического оборудования ИЦ и МП и количества обслуживаемого технологического оборудования предприятий-заказчиков.

Наиболее часто в практике проектирования МП и ИЦ машиностроительных предприятий используют методики расчёта № 1 и № 5.

Вопросы для контроля:

1.    Что такое инструментальное хозяйство предприятия?

2.    Перечислите основные функции инструментального хозяйства.

3.    Назовите методы организации и управления инструментальным хозяйством.

4.    Как осуществляется выбор инструментального цеха?

5.    Какими методами осуществляют расчёт цехов и МП инструментального производства?

6.    Как производится расчет по точной программе?

7.    Как производится расчет по приведённой программе?

8.    Какие методы относят к укрупненным?

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 9

 

Тема: Расчет и проектирование ремонтно-механического  цеха

Рассматриваемые вопросы:

1.      Организационная структура РМЦ.

2.      Методы выполнения ремонтных работ.

3.      Примерный состав минимального комплекта основных станков, вспомогательного и слесарно-сборочного оборудования.

1.    Организационная структура РМЦ

Структура ремонтной службы предприятия.

Служба ремонта основного технологического, механического и подъемно-транспортного оборудования, коммуникаций, зданий и сооружений возглавляется главным механиком завода, комбината или производственного объединения. Он же является начальником отдела главного механика (ОГМ). В его функции входит решение всех вопросов, связанных с осуществлением системы ТО и Р и положения о ППР, модернизацией оборудования, механизацией трудоемких технологических и ремонтных операций, совершенствованием структуры и организационных форм производства ремонтных работ и т. д. На небольших заводах, где отсутствует отдел капитального строительства, на главного механика возлагается также руководство реконструкцией действующего основного фонда и новым строительством. Главный механик подчиняется непосредственно главному инженеру предприятия, с которым он согласовывает вопросы сроков ремонта, систему эксплуатации, а также мероприятия по реконструкции основного фонда. 

Для обеспечения эффективного технического обслуживания и ремонта оборудования на предприятии необходима рациональная организация соответствующих ремонтных и обслуживающих подразделений, отвечающая современным производственным требованиям. Заметим, что ныне существующие структуры ремонтных служб на российских заводах, за редким исключением в основном были сформированы еще в 70-годах прошлого века и сохранившись до настоящего времени с минимальными изменениями.

Выделяют три основные формы организации ремонтных служб предприятия: централизованная, децентрализованная и смешанная.

Ремонтные службы, имеющие децентрализованную структуру, осуществляют все виды работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования силами ремонтных подразделений, входящих в состав цехов основного производства. Соответственно, при централизованной структуре ремонтные и обслуживающие работы выполняются с помощью специализированных цехов и подразделений. Смешанная форма организации ремонтных служб предприятия, предполагает совмещение первых двух вариантов. В последнее десятилетие активно развивается аутсорсинг ТОиР оборудования, что можно при определенных условиях, выделить как четвертую форму - "внешне-нулевую". В данном случае на предприятии отсутствует ремонтная служба с определенной структурой, а все виды работ осуществляются внешними специализированными организации при контроле и координации работ небольшим ремонтных отделом. Данный вариант хорошо подходит для малых и некоторых средних предприятий, которые обладают небольшим количеством оборудования и им экономически не целесообразно создавать собственные мощные ремонтные подразделения.

В настоящее время наиболее распространенной на отечественных предприятиях является смешанная организационная структура служб ТОиР оборудования, типовый вариант которой представлен на рисунке 1.

Рис.  1 - Типовая смешанная организационная структура ремонтных служб предприятия 

Как следует из рис. 1 часть работ выполняется силами специализированных цехов, а другая часть – ремонтными и обслуживающими подразделениями в составе цехов основного производства. Заметим, что структура служб ТОиР оборудования на советских предприятиях изначально выстраивалась по функциональному признаку. При этом их организационная структура формировалась по соответствующим функциональным направлениям, которые определялись видами оборудования. Часто каждый уровень управления фактически повторял предыдущий. Главное отличие заключалось только в масштабах деятельности, что хорошо заметно при сравнении типовых должностных инструкций главного механика предприятия и механика цеха, где основное отличие будет заключаться только в том, что главный механик несет ответственность за работоспособность технологического оборудования предприятия в целом, а механик цеха (участка) только за технологическое оборудование на уровне своего цеха (участка). При таком положении дел линейные руководители на каждом уровне управления должны обладать и соответствующими средствами, в первую очередь ремонтными силами. Например, на уровне главного механика это ремонтно-механический цех, а на уровне механика цеха – ремонтный участок. 

В результате возникает ряд следующих организационных проблем, таких как: 

1)   двойное соподчинение механиков, энергетиков и метрологов в цехах основного производства как руководству цехов, так и соответствующим центральным службам; 

2)   разный уровень технической оснащенности, механизации и автоматизации ремонтных служб и подразделений основного производства, что значительно осложняет проведение некоторых ремонтных работ;

3)   часть работ по текущему обслуживанию могут проводиться вне процедур планирования и согласования с управлением главного механика, поскольку оперативное управление ими осуществляется линейными руководителями производственных цехов; не имея рычагов управления такими работами, главному механику сложно контролировать обоснованность, качество проведения таких работ, нормативы расходования запасов материалов и комплектующих, при этом производственные и вспомогательные цеха одновременно выступают в роли и заказчика, и отчасти исполнителя работ по проведению ремонтов, что значительно ухудшает координацию проведения ремонтных работ, контроль качества а также ведет к возникновению существенных потерь при их проведении и неадекватной оценке объемов ремонтных работ. 

4)   наличие собственных ремонтных участков в цехах, оснащенных оборудованием, вместе с ремонтными цехами при данной структуре приводит к неэффективному использованию и распределению имеющегося оборудования, оснастки и товарно-материальных запасов;

5)   низкое качество обслуживания оборудования для ремонта в цехах основного производства;

6)   функциональная специализация затрудняет персонификацию ответственности за решение комплексной задачи, в частности за работоспособность конкретного агрегата могут отвечать сразу несколько специалистов, но каждый в своей части. 

Обращая внимание на организацию и реализацию ремонтно-обслуживающих работ, представляется целесообразным выделить и определить используемые стратегии их проведения. Наиболее распространены четыре варианта стратегии обслуживания и ремонта оборудования, краткую характеристику которых представим в таблице 1.

Таблица 1 - Стратегии обслуживания ремонта оборудования

Название	Краткая  характеристика
Регламентированная	Обслуживающие и ремонтные работы выполняются с периодичностью и в объеме, установленном в эксплуатационной документации независимо от технического состояния составных частей оборудования в момент начала ремонта.
Смешанная	Предполагает выполнение всех ремонтных и обслуживающих работ ремонт выполняется с периодичностью, установленной в нормативно-технической документации к оборудованию, но объем операций восстановления формируется с учетом технического состояния основных частей оборудования.
По техническому состоянию	Выполнение контроля технического состояния оборудования проводится с периодичностью и в объеме, установленном в нормативно-технической документации, а момент начала ремонта и объем восстановления определяется техническим состоянием составных частей оборудования.
По потребности	Ремонт оборудования производится только в случае отказа или повреждения составных его частей.

Третья стратегия является наиболее прогрессивной и гибкой, позволяя реализовать большее количество различных видов организационно-производственных резервов повышения эффективности данного типа работ.

Рис.  2 - Принципиальная схема организации технического обслуживания и ремонта оборудования

К сожалению, последняя стратегия часто используется на российских предприятиях, и связано это с тем, что средств на проведение обслуживания и ремонта оборудования выделяется недостаточно и несвоевременно. Большая часть оборудования сильно изношена и эксплуатируется долгий срок, поэтому определить его реальное техническое состояние крайне затруднительно, что существенно увеличивает вероятность возникновения его внезапных поломок. 
С учетом вышеописанных организационных проблем служб по обслуживанию и ремонту обслуживающих, имеющих смешанную организационную структуру, предложим адаптированную централизованную схему организации технического обслуживания и ремонта оборудования для современного промышленного предприятия, представленную на рис. 2. 

В данной организационной схеме заложено несколько ключевых принципов эффективного технического обслуживания и ремонта оборудования в современных технико-экономических условиях: 

1)   разделение задач по управлению производственными процессами, и обеспечению работоспособности оборудования между подразделениями и службами;

2)   стремление к концентрации и централизации функций по техническому обслуживанию и ремонту оборудования в определенных подразделениях; 

3)   организация и проведение работ по техническому обслуживанию с учетом принципов комплексности и универсализации подразделений по ремонту и обслуживанию оборудования;

4)   обучение операторов автономному обслуживанию оборудования, с помощью специалистов соответствующей службы в рамках развития и совершенствования системы ТОиР на предприятии. 

Мобильные рабочие бригады формируются в ремонтно-механическом цехе и предназначены для оперативного проведения ремонтных работ (текущих и средних ремонтов) в закрепленных за ними производственных подразделениях. Разделение задач по управлению производственными процессами и обеспечением работоспособности оборудования предполагает организационное обособление всех соответствующих инженерно-технических служб от подразделений основного производства. 

При такой организации основное производство несет ответственность за выполнение производственной программы при условии соблюдения норм и правил эксплуатации оборудования. Служба по ремонту и обслуживанию оборудования несет ответственность за эффективное обеспечение работоспособности оборудования и связанные с этим затраты. Внешние (сторонние организации) и внутренние (ремонтно-механический цех, участок и т.п.) подрядчики несут ответственность за качественное и безопасное производство работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования. Появляется возможность централизованного управления используемыми в данной области деятельности предприятия ресурсами (трудовыми, материальным, финансовыми).

Необходимо отметить, что  централизация ремонтных и обслуживающих подразделений предприятия призвана обеспечить:

1)   четкую персональную ответственность за выполнение задач по обслуживанию и ремонту оборудования;

2)   устранение двойного соподчинения механиков и слесарей по ремонту оборудования в цехах основного производства;

3)   более эффективное использование ремонтного оборудования и трудовых ресурсов;

4)   сохранение необходимой оперативности принятия решений;

5)   существенное улучшение качества выполняемых работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования. 

Как показывает практика ряда отечественных предприятий, реорганизация службы технического обслуживания и ремонта оборудования с помощью централизации ремонтных и обслуживающих подразделений, а также реализации принципа постоянного совершенствования при формировании мобильных ремонтных бригад позволяют задействовать значительные организационно-экономические резервы, в частности:

-     сократить на 20-25% ремонтный персонал; 

-     уменьшить простои оборудования путем снижения доли внеплановых ремонтов; 

-     снизить на 10-15% численность инженерно-технического персонала основного производства за счет перераспределения возложенных на них функций и задач; 

-     сократить на 10-15% запасы товарно-материальных ценностей за счет ликвидации складов запасных частей и материалов для ремонта в цехах основного производства.

Существуют и определенные отрицательные моменты, в частности некоторое снижение оперативности принятия решений при проведении ремонтных работ. Но их можно устранить и компенсировать, например, с помощью сокращения доли внеплановых ремонтов за счет лучшего планирования ремонтных работ и раннего выявления неисправностей, внедрения специализированных информационных систем управления ТОиР оборудования. 

Целями ремонтно-механического цеха являются обеспечение предприятия:

-     бесперебойной работой оборудования;

-     изготовление запасных частей для ремонта оборудования;

-     изготовленным нестандартным оборудованием;

-     ремонт оборудования предприятия согласно графика ППР;

-     проведением капитальных и частичных ремонтных работ оборудования с соблюдением требований заводов изготовителей; проведением частичных и полных технических освидетельствований технических устройств, оборудования и отдельных узлов; бережное хранение вверенного ему инвентаря и инструмента; составление графиков ремонта и технического обслуживания оборудования в соответствии с правилами промышленной безопасности; разработкой документации по эксплуатации и техническому обслуживанию оборудования; разработкой документации в области промышленной безопасности, охраны труда и охраны окружающей среды.

Структуру и штатную численность цеха утверждает генеральный директор предприятия.

Цех имеет в своем составе структурные подразделения — участки:

-        экспедиторско-складской участок;

-        кладовая ППР;

-        ремонтный участок;

-        участок подъемно-транспортных механизмов;

-        монтажно-механический участок;

-        бюро ППР.

2.    Методы выполнения ремонтных работ

Различают централизованный, децентрализованный и смешанный методы выполнения ремонтных работ.

При централизованном методе организации производства ремонт всех видов оборудования производят силами РМЦ машиностроительного предприятия. Такой метод используют в основном для небольших механосборочных заводов мелкосерийного производства с количеством оборудования примерно до 600 единиц.

При децентрализованном методе организации все ремонтные работы на предприятии производят силами либо РБ или РМЦ отдельного производства, либо силами специализированного МП ремонтного профиля. Этот метод обычно используют на заводах крупносерийного и массового производства с большими цехами, в которых сосредоточено много однотипного оборудования. В этом случае в основном РМЦ предприятия изготовляют нестандартные сложные сменные детали и запасные части, которые не могут быть изготовлены в РБ или РМЦ. Кроме того, в РМЦ предприятия выполняют капитальный ремонт особо сложного и точного оборудования.

При организации производства смешанным методом капитальный ремонт технологического оборудования выполняют силами РМЦ предприятия или МП ремонтного профиля, а все остальные виды ремонтных работ – на РБ.

Соответственно принятому конкретным предприятием методу организации ремонтных работ между РМЦ и РБ или МП распределяют планируемую к выполнению годовую трудоёмкость и станкоёмкость ремонтных работ, а, следовательно, и количество оборудования ремонтных служб и численность работающих в них.

Методы выполнения ремонтных работ многообразны:

-         узловой;

-         последовательно-узловой;

-         «против потока».

Узловой метод заключается в замене изношенных узлов агрегата запасными, ранее изготовленными или отремонтированными. При этом время простоя оборудования значительно сокращается, так как большая часть ремонтных работ выполняется до вывода станка в ремонт.

При последовательно-узловом методе изношенные узлы агрегата ремонтируются не одновременно, а последовательно с использованием перерывов в работе агрегатов. Этот метод используется для ремонта оборудования, имеющего конструктивно обособленные узлы (агрегатные станки).

Метод «против потока» используется для ремонта поточноавтоматизированных линий и требует серьезной подготовительной работы.

Чаще всего оборудование этих линий ремонтируется одновременно с остановкой линии или отдельными участками с широким использованием узловых методов.

Необходимой предпосылкой для специализации ремонта является совершенствование структуры станочного парка путем сокращения количества типоразмеров и моделей базовых машин и агрегатов, выпускаемых в станкостроении и заводами машиностроения.

Широкое применение стандартных узлов и деталей в станкостроении позволяет сократить потребность в запасных частях и продолжительность ремонта в несколько раз.

Важной задачей осуществления эффективной эксплуатации технологического оборудования является обеспечение его бесперебойной работы. Решение этой задачи возможно на основе создания специальной организационной системы, которая получила название Total Productive Maintenance (ТРМ) - система полного технического обслуживания.

Цель системы полного технического обслуживания оборудования – обеспечение надежной и эффективной эксплуатации орудий труда до их износа с целью минимизации издержек за все время срока службы. Система нацелена на минимизацию неполадок и дефектов в работе оборудования.

3.    Примерный состав минимального комплекта основных станков, вспомогательного и слесарно-сборочного оборудования

Организационная структура РМЦ или МП ремонтного профиля определяется, главным образом, масштабом обслуживаемого производства и количеством ремонтируемого оборудования.

Станочное оборудование РМЦ или МП подразделяют на основное и вспомогательное. В общезаводской классификации всё оборудование ремонтных служб относят к вспомогательному. Количество основного оборудования ремонтных служб определяют расчётом по трудоёмкости станочных работ. Общее количество основного оборудования РМЦ или МП находят по зависимости:

где К_РМЦ – коэффициент, учитывающий распределение трудоёмкости или станкоёмкости ремонтных работ между РМЦ предприятия и РБ (табл. 2).

 

 

 

Таблица 2 – Распределение станкоёмкости ремонтных работ между РМЦ и РБ

Величину коэффициента загрузки оборудования Кз принимают по табл. 3.

Таблица 3 – Коэффициент загрузки оборудования в ремонтно-механических цехах

Не рекомендуется создавать отдельные РБ на небольших предприятиях, для которых общее количество основных станков по расчёту получается менее 25 единиц.

Основное оборудование РМЦ или МП ремонтного профиля – универсальные станки для обработки резанием. На участках изготовления запасных частей в последнее время используют станки с ЧПУ и обрабатывающие центры. Комплекты станков должны обеспечить возможность изготовления или восстановления деталей ремонтируемого оборудования с требуемой точностью. Рекомендуемый состав основного оборудования РМЦ и МП ремонтного профиля приведен в табл. 4, а РБ в табл. 5.

Таблица 4 – Примерное процентное соотношение типов основных станков в РМЦ или МП ремонтного профиля

Таблица 5 – Примерный состав металлорежущих станков в РБ

Если число станков в РМЦ или МП не превышает 15 единиц, принимают минимальный комплект, примерный состав которого указан в табл. 6.

Таблица 6 – Примерный состав минимального комплекта основных станков РМЦ или МП ремонтного профиля

Таблица 7 – Примерный состав вспомогательного и слесарно-сборочного оборудования РМЦ или МП

Вспомогательное оборудование МП или РМЦ, размещаемое, как правило, на слесарных участках и отделениях, не рассчитывают, а принимают комплектно в зависимости от числа единиц основного оборудования проектируемого подразделения по табл. 7.

При отсутствии в производственном корпусе общекорпусного заточного отделения и мастерской по ремонту инструмента и технологической оснастки количество вспомогательного оборудования, размещаемого в этих службах, находят по нормам технологического проектирования для механосборочных цехов.

Число рабочих мест (стендов) демонтажа и слесарно-сборочных работ:

Вопросы для контроля:

1.    Назовите функции ремонтно-механического  цеха

2.    Какие формы организации ремонтных служб предприятия выделяют? В чем их особенности?

3.    Поясните типовую смешанную организационную структуру ремонтных служб предприятия. 

4.    Что входит в состав ремонтно-механического цеха?

5.    Что такое централизация ремонта?

6.    Расскажите про методы выполнения ремонтных работ.

7.    Что такое Total Productive Maintenance?

8.    Как определяется общее количество основных станков ремонтно-механических служб?

9.    Как определить число станков РМЦ?

 

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 10

 

Тема: Особенности расчета и проектирования гибких автоматизированных цехов, участков, линий

Рассматриваемые вопросы:

1.      Проектирование гибких автоматизированных цехов (ГАЦ), участков (ГАУ), и линий (ГАЛ).  

2.      Отличия и особенности при проработке  ГАЦ, ГАУ, ГАЛ.

1.    Проектирование гибких автоматизированных цехов (ГАЦ), участков (ГАУ), и линий (ГАЛ)

На современной стадии развития машиностроительного производства быстрыми темпами автоматизируется единичное, мелкосерийное и серийное производства, которые являются преобладающими в современном машиностроении.

Пока большинство машиностроительных предприятий оснащены станками с ручным управлением. Вследствие чего механизация минимальная, себестоимость механической обработки максимальная. Активно поступающие в производство станки с ЧПУ и промышленные роботы позволяют автоматизировать процесс механообработки в условиях единичного и серийного производства: установка заготовок на станки и снятие их после механообработки выполняются с помощью технологических роботов. Перемещение заготовок со склада к рабочим местам и между рабочими местами выполняется с помощью автоматизированных транспортных устройств, управляемых от центральной ЭВМ. Появление принципиально нового технологического оборудования: станков с ЧПУ и технологических роботов привело к созданию и внедрению гибких производственных систем (ГПС) механической обработки.

В цехах создаются гибкие автоматизированные линии, участки и даже цеха соответственно ГАЛ, ГАУ и ГАЦ. При этом предусматривается концентрация оборудования с ЧПУ, автоматизация основных и вспомогательных процессов, процессов подготовки, планирования, учета и управления производством на основе автоматизированной системы управления технологическими процессами.

Организационная структура ГПС

Гибкие производственные системы разделяются на следующие виды:

-     гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) – гибкая производственная система, в которой технологическое оборудование располагается в принятой последовательности технологических операций;

-     роботизированная технологическая линия (РТЛ) – совокупность роботизированных технологических комплексов, связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами в принятой технологической последовательности;

-     гибкий автоматизированный участок (ГАУ) – гибкая производственная система, функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования;

-     роботизированный технологический участок (РТУ) – совокупность роботизированных технологических комплексов (РТК), связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами, в которой предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования;

-     гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) – гибкая производственная система, представляющая собой в различных сочетаниях совокупность гибких автоматизированных линий, роботизированных технологических линий, гибких производственных участков. роботизированных технологических участков для изготовления изделий заданной номенклатуры.

Организационной основной ГПС является групповая технология. В соответствии с принципами групповой технологии создаются ГПС для обработки:

-     деталей типа тел вращения (валы, втулки, фланцы, гильзы, зубчатые колеса и т.п.);

-     корпусных деталей (корпуса коробок скоростей, передач, станины, основания, пространственные кронштейны и т.п.);

-     плоских деталей (планки, крышки, панели, рейки, плоские рычаги и т.п.).

ГПС создаются для комплексной обработки деталей, обеспечивающей выпуск полностью обработанных деталей.

В настоящее время отсутствует необходимый набор гибких производственных модулей (ГПМ) для комплектования ГПС с полным циклом обработки деталей. Поэтому допускается в отдельных случаях выполнять часть операций на других участках с более низким уровнем автоматизации производства.

ГПС для предварительной обработки более целесообразно объединять с переналаживаемыми автоматизированными комплексами резки заготовок, размещать в заготовительных цехах и производствах, вблизи от складов заготовок и полуфабрикатов. Выполнение части черновой механообработки в заготовительном производстве более четко формирует структуру предприятия.

По структурному составу ГПС подразделяются на простые и сложные.

Простая ГПС – это производственная система, предназначенная для выполнения законченной, в организационном отношении, части технологического процесса состоящая из нескольких ГПМ (или станков) и РТК объединенных автоматизированной транспортной или транспортно-складской системой. Простая система, как правило, входит составным звеном в сложную, реже – в состав цеха.

Сложная ГПС – это гибкая производственная система, в состав которой входит станочное оборудование (ГПМ, РТК, станки с ЧПУ), вспомогательное оборудование, система обеспечения функционирования производства (СОП) и управляющий вычислительный комплекс (УВК).

Сложная ГПС может иметь в своем составе: простые ГПС, станки для подготовки баз и финишных операций, систему обеспечения функционирования производства с участками хранения и настройки инструмента, сборки приспособлений, мойки деталей, контроля деталей, отделения переустановки заготовок, системы транспортирования и хранения деталей, уборки отходов производства, системы подачи масла, эмульсии, ремонтные службы.

Основными составляющими элементами простой и сложной ГПС являются РТК и ГПМ.

Известно, что роботизированный технологический комплекс (РТК) – это совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно функционирующая, и осуществляющая многократные циклы.

РТК предназначенные для работы в ГПС, должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраивания в систему. Средствами оснащения РТК являются устройства накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и другие устройства, которые обеспечивают функционирование РТК.

Гибкий производственный модуль (ГПМ) – это единица технологического оборудования с программным управлением и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующая, осуществляющая многократные автоматические циклы, обладающая свойствами автоматической переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик, имеющая возможность встраивания в ГПС.

Средства автоматизации систем включают в себя накопители, спутники, устройства загрузки и выгрузки, устройства замены технологической оснастки, устройства автоматизированного контроля, в том числе техническое диагностирование, устройства переналадки и другое подобное оборудование.

ГПМ и станки с ЧПУ наиболее широко применяются в условиях мелкосерийного и серийного производства, когда имеет место большая номенклатура обрабатываемых деталей различной формы и размеров, широкая номенклатура марок сталей, из которых изготавливаются эти детали.

Все действующие механообрабатывающие цехи машиностроительных заводов включают производственные отделения, участки, линии, автоматизированные технологические комплексы (АТК), вспомогательные участки и помещения, конторские и бытовые помещения (рис. 1 а).

Рис. 1 – Состав механического цеха

ГПС организуется как составная часть организационно-технологической структуры механообрабатывающего цеха на базе группового производства. В составе цеха с применением ГПС могут быть гибкие автоматизированные участки и линии, АТК, предметно-замкнутые линии и участки на базе универсального и специального оборудования (рис. 1 б), ГАУ, ГАЛ и АТК (рис. 1 в). Во всех вариантах в состав цеха входят также вспомогательные участки и службы.

Гибкие автоматизированные цехи (рис. 2) организуются в составе ГПС (ГАУ, ГАЛ), участков из универсальных и специальных станков для подготовки баз, выполнения окончательных и специальных операций (рис. 2 а). В составе ГПС (ГАУ, ГАЛ) — для механической обработки деталей (рис. 2 б). В составе ГПС — для механической обработки и для сборки (рис. 2 в).

Вариант "в" ориентирован на выпуск готовых узлов или изделий. Благодаря наличию в составе ГАЦ гибких участков и линий запуск в производство деталей осуществляется комплектами на изделие. Это обеспечивает сборку узлов и изделий и сокращает до минимума продолжительность производства. В зависимости от уровня организации производства состав вспомогательных служб ГАЦ может меняться. ГПС должна быть ориентирована на замкнутый цикл обработки деталей, потому что только в этом случае возможны комплексная автоматизация производственного процесса и резкое сокращение длительности производственного цикла в целом. Если по каким-либо причинам в ГПС не представляется возможным выполнение отдельных технологических операций на ГПМ или РТК, то в состав ГПС включают оборудование, имеющее менее высокий уровень автоматизации, чтобы обеспечить замкнутый цикл производства.

Производственная структура ГПС включает два комплекса: производственный (ПК) и управляющий вычислительный (УВК), а производственный комплекс — производственную систему (ПС) и систему обеспечения функционирования производства (СОП).

Рис. 2 – Состав гибкого автоматизированного цеха

 

 

Исходные данные для проектирования

Исходными данными для проектирования гибкого автоматизированного производства (ГАП) или гибкой производственной системы (ГПС) являются:

-     сведения о продукции: вид, номенклатура, габариты, требования к точности и качеству изготовления, выпуск в единицу времени по неизменяемым чертежам;

-     сведения о технологических процессах изготовления изделий: сведения о заготовках (вид, точность), способах обработки, технологических базах, составе технологических переходов, нормативах времени на выполнение переходов.

Разработка технологических процессов на типовые детали

Разработка технологических процессов на типовые детали, представляемых в виде расчетно-технологических операционных карт (РТК), осуществляется с учетом их обработки на станках с ЧПУ. Кроме обычных сведений о наименовании переходов и операций, предусмотренных ГОСТ 3.1418–82, в картах против каждого перехода указывается условный номер специализированного станка (1, 2, 3, ... и т.д.), на котором он осуществляется с указанием числа управляемых координат, величины перемещений и времени выполнения каждого перехода. Такое разделение переходов позволяет выяснить специализацию станков по числу управляемых координат и трудоемкость обработки на них.

На основании разработанных технологических процессов выявляются технологические требования к станкам (число управляемых координат, величины перемещения по ним, емкость инструментальных магазинов и т.д.) и подбираются их типы из числа имеющихся станков с ЧПУ. В случае, если имеющийся парк металлорежущих станков с ЧПУ не удовлетворяет служебному назначению ГПС, разрабатываются технические задания на их проектирование.

Определение состава и числа оборудования станочного комплекса ГПС

Станочный комплекс ГПС может быть представлен в виде отдельных одно- и многоцелевых станков с ЧПУ, гибких производственных модулей (ГПМ), роботизированных технологических комплексов (РТК). При подборе станков для ГПС пользуются двумя принципами: принципом взаимодополняющих станков и принципом взаимозаменяющих станков.

Принцип взаимодополняющих станков соответствует их традиционному набору и расположению на участке в технологической последовательности. Недостатком производства, построенного на этом принципе, является низкая технологическая надежность, потому что выход из строя какого-либо станка, имеющегося в составе ГПС в единственном экземпляре, сразу же уменьшает номенклатуру выпускаемых деталей.

Принцип взаимозаменяющих станков состоит в том, что для обработки поверхностей различных деталей используются станки одной модели (одной группы). Выход из строя какого-либо станка в этом случае приведет лишь к некоторому снижению производительности ГПС, но не к сужению номенклатуры выпускаемых деталей. Применение этого принципа является наиболее эффективным, если гибкое производство построено на основе многооперационных станков. При этом все станки можно загрузить только выполнением одних операций, а можно на разных станках выполнять последовательный ряд операций по изготовлению одновременно одной, двух или более деталей разных наименований.

Там, где невозможно использование одного из приведенных принципов, построение ГАП осуществляют по смешанному принципу.

Выбор вида станков, их специализации по числу управляемых координат и определение их количества в составе ГПС по выпуску деталей заданной номенклатуры осуществляются на основе разработанных технологических процессов на типовые детали по следующей формуле:

где Сср – средняя станкоемкость, приходящаяся на каждый станок, мин;

Tср – средний такт выпуска деталей, мин;

K – число станков по виду оборудования.

где n – число типовых деталей;

Сi – станкоемкость, приходящаяся на каждый станок по обработке i-го представителя типовых деталей, мин.

где tопi – оперативное время по выполнению перехода на рассматриваемом станке, мин;

р – число всех переходов, выполняемых на рассматриваемом станке по обработке деталей.

где tоi – основное время на выполнение перехода, мин;

tм-вi – машинно-вспомогательное время, связанное с выполнением перехода (быстрый подвод и отвод инструмента, автоматическая смена инструмента и т.д.), мин;

tyi – вспомогательное время на снятие – установку заготовки, мин.

Методика расчета оперативного времени при работе на станках с ЧПУ

где Ф₀ – годовой фонд времени оборудования, ч (Ф0 = 4025 ч);

Kисп – коэффициент использования оборудования по машинному времени (Kисп = 0,85);

Nгод – годовая программа выпуска деталей, шт.

Расчетное значение K по каждому виду оборудования округляют в сторону большего целого числа. При получении большого значения коэффициента загрузки отдельных видов станков ( Kисп ≥ 0,9) следует перевести обработку части поверхностей на однотипные станки с меньшей загрузкой (принцип взаимодополняющих станков). Недозагрузка оборудования на 20…25 % позволяет иметь некоторый запас производительности ГПС, который может быть использован для освоения новых деталей.

Расположение станков в технологической последовательности вследствие наличия автоматизированной складской системы транспортирования заготовок (АТСС) в ГПС является необязательным. Окончательная компоновка станочной системы принимается только после разработки АТСС. Критерием оптимальности компоновки станочной системы ГАП является минимальное время суммарных перемещений транспортных средств АТСС по обеспечению функционирования ГПС.

2.    Отличия и особенности при проработке ГАЦ, ГАУ, ГАЛ.

В условиях крупносерийного и массового производства основным оборудованием для механической обработки являются автоматические линии (АЛ) или состоящие из них системы. В условиях крупносерийного и массового производства от двух и более различных заранее известных, аналогичных по конструкции и технологии обработки и близких по размерам деталей используются переналаживаемые АЛ.

В средне- и крупносерийном производствах используются гибкие автоматические линии (ГАЛ), так как предъявляются специфические требования к металлорежущему оборудованию. Обычные АЛ в среднесерийном производстве нерентабельны вследствие малого коэффициента загрузки, а использование одношпиндельных многоцелевых станков с ЧПУ невыгодно, так как для изготовления больших партий деталей требуется значительное количество этого дорогостоящего оборудования. Поэтому используют ГАЛ на базе станков со сменными шпиндельными коробками (СШК), имеющие высокую производительность. В оборудовании со СШК заготовка остается неподвижной во время всего цикла обработки, а инструмент, установленный в СШК, подается в последовательности, соответствующей ходу технологического процесса обработки. Число наименований деталей, изготавливаемых на ГАЛ со СШК, зависит от программы их выпуска и трудоемкости обработки и может достигать в среднем 10-12 наименований ГПС.

В среднесерийном производстве с годовой программой выпуска 5000-30000 шт обработку экономически целесообразно выполнять на агрегатном оборудовании со СШК, что увеличивает производительность труда в 5 –10 раз по сравнению с обработкой на станках с ЧПУ. В ряде случаев для большей гибкости оборудования СШК изготавливают с раздвижными шпинделями.

В единичном и мелкосерийном производстве применяется локальная автоматизация. Необходимым элементом перехода от локальной автоматизации к гибким производственным системам (ГПС) являются роботизированные технологические комплексы (РТК). Организационно РТК могут функционировать отдельно, как самостоятельный вид оборудования, или могут быть объединены в роботизированные технологические линии (РТЛ) и роботизированные технологические участки (ОТУ).

Вопросы для контроля:

1.    На какие виды подразделяются ГПС?

2.    Дайте определения ГАЛ, ГАУ и ГАЦ.

3.    Дайте определение ГПМ.

4.    Что такое РТК?

5.    Опишите состав механического цеха.

6.    Опишите состав гибкого автоматизированного цеха.

7.    Что является исходными данными для проектирования ГАП?

8.    Для чего производят разработку технологических процессов на типовые детали?

9.    Какими принципами при подборе станков для ГПС?

10.     Влияет ли тип организации производства на выбор ГАП?

 

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 11

 

Тема: Особенности расчета и проектирования гибких автоматизированных цехов, участков, линий

Рассматриваемые вопросы:

1.      Автоматизированная транспортно-складская система (АТСС). Назначение АТСС.

2.      Технические характеристики автоматизированных складов.

3.      Транспортная система в зависимости от количества изготовляемых деталей.

1.    Автоматизированная транспортно-складская система (АТСС). Назначение АТСС.

Автоматическая транспортно-складская система (АТСС) в ГАП предназначена выполнять следующие функции: хранить в накопителях большой вместимости (складе) межоперационные заделы деталей и автоматически транспортировать их в заданный адрес по командам от ЭВМ; транспортировать детали от станка к станку, а также на позиции разгрузки и загрузки; оперативно пополнять накопители небольшой вместимости (приемно-передающие агрегаты, тактовые столы и др.), установленные около каждого станка; транспортировать обработанные детали на позиции контроля и возвращать их для продолжения дальнейшей обработки или на позиции разгрузки – загрузки.

Различают следующие схемы транспортирования деталей: разомкнутую, замкнутую и совмещенную. По конструктивному исполнению склады бывают стеллажного, элеваторного, магазинного типов и конвейеры.

Наиболее часто применяют склады стеллажного типа. Различные схемы компоновок стеллажей-накопителей спутников приведены на рис. 1 и 2. В состав АТСС стеллажного типа входят (рис. 2): стеллаж-накопитель спутников с заготовками 1, транспортные средства в виде кранов-штабелеров 2 и 3, позиции загрузки 4, разгрузки 5 и контроля 6. Стеллажи АТСС располагаются, как правило, вдоль линии станков 7 ГПС.

Рис. 1 – Схемы компоновки стеллажей-накопителей: а – одноярусного однорядного; б – многоярусного однорядного; в – одноярусного двухрядного; г – многоярусного двухрядного; 1 – спутник; 2 – заготовка; 3 – ложементы ячейки накопителя; 4 – передающие окна

Рис. 2 – предварительная компоновка АТСС со стеллажом-накопителем: 1 – стеллаж-накопитель; 2 и 3 – краны-штабелеры; 4, 5, 6 – позиции загрузки, разгрузки и контроля; 7 – станочная система ГАП

Назначение складов

Работа складов занимает важное место в производственном процессе. На складах, кроме операций хранения и временного накапливания грузов, выполняют внутрискладские разгрузочные, транспортные, погрузочные, сортировочные, комплектовочные и промежуточные перегрузочные операции, а также некоторые технологические операции (подборка технологических комплектов, предмонтажная подготовка, ориентация и фиксирование заготовок на кассетах и спутниках, технический контроль и т.п.). Поэтому в современных механосборочных цехах склады рассматривают не только как место хранения заготовок или готовых деталей, а как транспортно-складские комплексы, в которых процессы перемещения грузов играют важную роль.

Анализируя работу складов разных типов видно, что на складах происходит преобразование грузопотока. Цель создания и функционирования любого склада состоит в том, чтобы принимать с транспорта или с производственного процесса грузопоток с одними параметрами, перерабатывать и выдавать его на другой транспорт или в другой цех. Если переработка грузов не требуется, отпадает потребность в складе (рис. 3а, б). Необходимо передать грузопоток из пункта S1 (участок механической обработки) в пункт S2 (сборочный цех или сборочное отделение в механосборочном цехе). В условиях поточного производства готовые детали с поточной линии оправляются сразу на сборку, в этом случае работает схема 3 (а) и потребность в складе отпадает. В условиях серийного производства детали поступают на промежуточный склад (W) и по мере необходимости поступают на сборку (S2) (рис. 3, б). Для обеспечения нормальной работы механических и сборочных цехов в их составе предусматривают различные склады. Это склады металла и заготовок, склады готовых деталей и узлов, склады готовых изделий, склады инструмента, технологической оснастки и т.д.

Рис. 3 – Условия создания склада на грузопотоке

Склады промышленных предприятий могут быть классифицированы на склады прибытия (материалы, комплектующие изделия), промежуточные производственные склады (заготовки, полуфабрикаты, инструмент, технологическая оснастка) и склады отправления (готовая продукция).

По срокам хранения грузов возможны семь групп складов:

1)      непосредственной перегрузки грузов (срок хранения τхр = 0 );

2)      временного хранения (0 < τxp ≤ 5 cут.);

3)      краткосрочного хранения грузов (5 < τxp ≤ 20 cут.);

4)      со средними сроками хранения (20 < τxp ≤ 40 cут.);

5)      длительного хранения (40 < τxp ≤ 90 cут.);

6)      долгосрочного хранения (90 < τxp ≤ 365 cут.);

7)      многолетнего хранения (cут τxp > 365.).

Все группы складов могут присутствовать в цехе. Первая группа складов – складочные площадки в начале и конце поточных линий станков. Склады 2 и 3 групп – промежуточный и межоперационный склады в цехах единичного и серийного производства. Склады 4 и 5 групп – инструментальные склады, в которых инструмент хранится достаточно долгое время. И, наконец, склады 6 и 7 групп для хранения приспособлений.

По высоте хранения грузов различают три основные группы одноэтажных складов:

-     низкие – с полезной высотой зоны складирования до 5 м;

-     средней высоты – от 5 до 8 м;

-     большой высоты – более 8 м.

По виду складирования склады подразделяются на штабельные, стеллажные и конвейерные.

В системах ГПС в автоматизированном складе, управляемом от ЭВМ, хранятся заготовки, детали после операции механической обработки, а также готовые детали перед отправкой их на сборку.

По взаимному расположению относительно производственных помещений склады подразделяют на продольные и тупиковые.

Складская система ГАП может состоять из нескольких складов различного назначения: сырья и материалов; инструмента и приспособлений; комплектовочные; готовых и бракованных деталей; отходов производства.

2.    Технические характеристики автоматизированных складов.

Определение характеристики стеллажа-накопителя.

Основной расчетной характеристикой стеллажа является его вместимость, которая определяется исходя из числа спутников, необходимого для полной загрузки станков во время работы комплекса.

Расчеты основных параметров АТСС целесообразно производить исходя из числа среднестатических величин трудоемкости обработки деталей и их месячной программы выпуска на предприятии. Это позволит при смене обрабатываемой детали обеспечить загрузку ГПС, близкой к расчетной.

Максимальное число деталеустановок различных наименований (число серий), которые могут быть обработаны на комплексе в течение месяца, равно:

где Фст – месячный фонд отдачи станка, ч (Фст = 305 ч);

nст – число станков, входящих в ГПС;

toб – средняя трудоемкость обработки одной деталеустановки, мин;

N – средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования.

Полученное число деталеустановок (число возможных серий) определяет число ячеек в стеллаже. С точки зрения унификации зажимных элементов приспособлений, захватных устройств, размеров ячеек стеллажей, в ГПС рекомендуется осуществлять обработку различных деталей на приспособлениях-спутниках однотипной конструкции и размерами установочных поверхностей.

Для обеспечения нормальной работы ГПС необходим запас ячеек в накопителе, равный примерно 10 % от Kнаим.

Наиболее рациональной компоновкой стеллажа является многоярусная двухрядная схема, которая позволяет значительно сократить размеры автоматизированного склада и в то же время обеспечить удобное обслуживание его, расположив соответствующие транспортные механизмы и отделения с обеих сторон (рис. 1, г).

Расчет числа позиций загрузки и разгрузки.

Функционально позиции загрузки, где производится установка заготовки в приспособление-спутник, и разгрузки, где обработанная деталь снимается с приспособления, могут быть либо разделены, либо совмещены. При разделении функций должно быть на участке минимум два рабочих места. Расчет необходимого числа позиций загрузки и разгрузки производят по формуле:

где t – средняя трудоемкость операций на позиции (только загрузки или разгрузки, если операции разделены, и суммарная, если обе операции выполняются на одной позиции), мин;

Kдет – число деталеустановок, проходящих через позицию в течение месяца, шт.;

Фпоз – месячный фонд времени работы позиции, ч.

где N – средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования Kнаим, шт.

Для расчетов можно использовать следующие значения трудоемкостей операций по загрузке (tз) и разгрузке (tз) деталей: tз = 5 мин; tp = 3 мин.

Величина Фпоз = Фст = 305 ч (при двусменной работе оборудования).

Расчетное значение числа позиций загрузки и разгрузки округляют в сторону большего целого числа. Для надежности работы ГПС целесообразно выполнять позиции загрузки и разгрузки взаимозаменяемыми. При выходе из строя одной позиции, вторая в этом случае продолжит обслуживание ГПС с большей загрузкой.

Расчет числа позиций контроля.

В производстве, как правило, первая деталеустановка, а затем каждая n-я проходят контроль. В ГАП это осуществляется на специально-оборудованных позициях контроля. При этом контроль детали осуществляется после обработки на каждом из станков ГПС. Число деталеустановок n, через которое деталь выводится на плановый контроль, устанавливает технолог. Вместе с тем, наладчик, который отвечает за качество обрабатываемых деталей, может вызывать на контроль любую деталь в промежутке обрабатываемых деталей, заданном технологом. Такая необходимость возникает, например, в момент обработки поверхности первый раз после плановой установки нового инструмента и после замены инструмента, выработавшего ресурс стойкости.

Необходимое число позиций контроля nпоз.к в ГПС рассчитывается по формуле:

где tк – суммарное время контроля одной деталеустановки, мин;

Kдет.к – число деталеустановок, проходящих контроль за месяц, шт.;

Фпоз – месячный фонд времени работы позиции контроля, ч.

где Kдет – число деталеустановок, обрабатываемых на комплексе за месяц, шт.;

n – число деталеустановок, через которое деталь выводится на контроль, шт.:

где n1 – плановое число деталеустановок, через которое деталь выводится на контроль по требованию технолога, шт.;

k1 и k2 – поправочные коэффициенты, связанные с выводом деталей на контроль по требованию наладчика соответственно для первой деталеустановки в начале смены (k1) и сразу же после установки нового инструмента (k2).

где i k k k t , t , ..., t 1 2 – соответственно время контроля поверхностей детали после обработки на 1, 2 и т.д. i-м станках комплекса.

Для расчетов время каждого промежуточного контроля (после неполной обработки поверхностей на станках комплекса) можно принимать равным:

время окончательного контроля всех поверхностей детали (после обработки на последнем станке комплекса)

Плановый вывод деталей на контроль рекомендуется осуществлять через каждые 5 – 8 деталеустановок, т.е.

Величину поправочных коэффициентов рекомендуют принимать:

Расчетное значение числа nпоз.к округляют в сторону большего целого.

3.    Транспортная система в зависимости от количества изготовляемых деталей.

Транспортные средства в машиностроительном производстве связывают технологическое оборудование поточных линий, производственных участков или даже всего механического цеха в единую производственную систему.

С их помощью обеспечивается подача заготовок к складочным площадкам поточных линий, осуществляется перемещение обрабатываемых заготовок от одного металлорежущего станка или технологического модуля к другому.

В задачи транспортных средств цеха входит обеспечить доставку со склада к рабочим местам и возращение на склад режущего инструмента и технологической оснастки. Подъемно-транспортное оборудование, используемое в автоматических линиях и в ГПС, должно работать и обеспечивать: возможность стыковки по основным параметрам складское и технологическое оборудование; заданный ритм работы; точность позиционирования; программную совместимость устройства управления с верхним уровнем управления; выполнение требований техники безопасности.

Транспортное оборудование должно отвечать высоким требованиям надежности, так как оно не дублируются и отказ в работе отдельных элементов транспортной системы приводит к остановке производственного процесса. Неизмеримо возросла роль вспомогательного оборудования: перегрузочных устройств, адресователей, кантователей, без которых процесс передачи грузов к основному технологическому оборудованию и обратно автоматизировать невозможно. Поэтому наиболее четко должны прорабатываться транспортные связи на межоперационном уровне.

Структура транспортной системы определяется конструктивно-технологическими характеристиками изготовляемых в цехе изделий, масштабом производства, используемым технологическим оборудованием, конфигурацией и габаритными размерами груза, частотой запросов на транспортное обслуживание.

При выборе способа транспортирования и элементов транспортной системы следует ориентироваться на приведенную ниже классификацию грузов и транспортных систем.

Классификация производственных грузов:

Создание единой транспортной системы машиностроительного производства позволяет выполнять ориентирование в пространстве заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей в процессе их транспортирования между рабочими местами (позициями) на механических участках, вплоть до рабочих мест (позиций) на сборочных участках. Это приводит к сокращению транспортных операций по дополнительному ориентированию заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей, что в итоге снижает трудоемкость и себестоимость транспортирования.

Классификация транспортных систем:

По назначению	- внутрицеховые - межоперационные	По способу транспортирования	- без тары - в таре (навалом) - в таре (ориентированные)
По принципу движения	- периодические - непрерывные	По направлению движения	- однонаправленные - разнонаправленные
По уровню расположения	- напольные - эстакадные - подвесные	По принципу работы	- несущие - толкающие - тянущие
По схеме движения	- линейные (неветвящиеся) - линейные (ветвящиеся) - замкнутые
По принципу маршрутослежения	- механические - на приборах с зарядной связью - оптоэлектронные -управляемые (по радио, по лучу) - с наведением по маякам

 

 

Вопросы для контроля:

1.    Что такое АТСС?

2.    Перечислите функции АТСС.

3.    Назначение складов.

4.    Как классифицируются склады?

5.    Перечислите основные характеристики, определяемые у автоматизированных станков.

6.    Предназначение транспортной системы.

7.    По какому принципу выбирают способ транспортирования?

8.    Как классифицируются производственные грузы?

9.    Как классифицируются транспортные системы?

 

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 12

 

Тема: Расчет и проектирование цеховых складов машиностроительных предприятий

Рассматриваемые вопросы:

1.      Роль складов в современном производстве.

2.      Основная цель создания и функционирования любого склада.

3.      Различие складских систем. Виды складирования.

4.      Особенности проектирования складов.

1.    Роль складов в современном производстве.

Эффективность функционирования промышленного предприятия зависит не только непосредственно от качества самого промышленного производства, но и от организации складского хозяйства и транспорта. Склады промышленных предприятий – неотъемлемая часть общего технологического процесса производства, которое формирует организационные, технические и экономические требования к складской системе, устанавливает цели и условия ее оптимального функционирования, диктует условия переработки груза. Правильно организованное складское хозяйство способствует повышению ритмичности и организованности производства; сохранению качества продукции, материалов, сырья; улучшению использования занимаемых территорий; повышению эффективности работы транспорта, снижению простоев транспортных средств и транспортных расходов; высвобождению работников от непроизводительных погрузочно-разгрузочных и складских работ для использования их в основном технологическом процессе.

Склады в современном производстве выполняют важную роль регулятора технологического процесса, поддерживая и задавая его ритм, являясь своеобразным демпфером отклонений от синхронности и равномерности производственных циклов.

Большая роль складов объясняется ещё и тем, что они служат в настоящее время не только для временного накопления грузов: на них выполняют, кроме операций складирование грузов, ещё и внутрискладские разгрузочные, транспортные, погрузочные, сортировочные, комплектовочные и промежуточные перегрузочные операции, а также некоторые технологические операции, которыми начинаются или заканчиваются производственные процессы: подбор технологических комплектов, предмонтажные работы, ориентация и фиксирование заготовок на кассетах и спутниках, технический контроль и др.

2.    Основная цель создания и функционирования любого склада.

Таким образом, основная цель создания и функционирования любого склада состоит в том, чтобы принимать с транспорта (например, внутризаводского) грузопоток с одними параметрами, перерабатывать и выдавать его на другой транспорт (например, на внутрисистемный транспорт ГАП) с другими параметрами и выполнять это преобразование с минимальными приведенными (отнесёнными к массе груза) затратами.

Система складирования призвана обеспечить оптимальное размещение груза на складе и рациональное управление им. Основными задачами складского хозяйства промышленного предприятия являются:

-     организация надлежащего хранения материальных ценностей;

-     бесперебойное обслуживание производственного процесса;

-     отгрузка готовой продукции.

3.    Различие складских систем. Виды складирования.

По назначению склады промышленных предприятий подразделяются следующим образом: склады материально-технического обеспечения (сырья, материалов, комплектующих); склады готовой продукции; производственно-технологические склады (незавершенного производства, тары, инструмента, остатков и отходов).

По организационной структуре различают централизованные и децентрализованные складские системы. В первом случае создают один склад или более складов, размещённых в одном месте, при децентрализованной системе – несколько складов в соответствии с их функциональным назначением.

По функциональному назначению цеховые склады разделяют на склады полуфабрикатов, материалов и заготовок, межоперационные и промежуточные склады, склады готовой продукции и др.

По степени механизации и автоматизации различают механизированные и автоматизированные склады.

По технологии работ склады разделяют на комплектовочные и склады, предназначенные для хранения грузов, поступающих в таре. В комплектовочных складах комплектуют транспортную партию в соответствии с плановым заданием: эти склады разделяют на склады, выдающие комплекты полуфабрикатов одного наименования, и склады, выдающие комплекты полуфабрикатов разных наименований.

По виду складирования склады делят на штабельные и стеллажные.

По высоте хранения различают низкие (до 5 м), средние (5 - 8 м) и высотные (свыше 8 м) склады, а по компоновке – прямоточные и тупиковые.

Для более эффективного функционирования склада необходимо определить наиболее оптимальный вид скла­дирования для конкретного вида склада и товара.

Складирование сырья, материалов и готовой продукции необходимо в связи с колебаниями циклов производства, транспортировок и потребления. Склады разных типов могут создаваться в начале, середине и конце транспортных грузопотоков или производственных процессов для временного накапливания грузов и своевременного снабжения производства материалами в нужных количествах. Временное складирование (накапливание) готовой продукции обусловлено характером производства, транспорта и сбыта. Оно позволяет преодолеть временные, пространственные, количественные и качественные несоответствия между наличием и потребностью в процессе производства и реализации продукции.

Виды складирования

Вид складирования предполагает выбор технологичес­кого оборудования для складирование груза и форму раз­мещения его в пространстве складского помещения. На выбор оказывают влияние: складская площадь, высота склада, используемый тароноситель, объемы партий по­ставки, особенности комиссионирования груза, свободный доступ, условия хранения, широта номенклатуры, простота обслуживания и капитальные затраты.

Размещение технологического оборудования должно обеспечивать максимальное использование площади и высоты склада.

Выделяются следующие основные виды складирова­ния:

-        в штабеле блоками;

-        на полочных стеллажах до 6 м;

-        на полочных высотных стеллажах;

-        на проходных (въездных) стеллажах;

-        на передвижных стеллажах;

-        на элеваторных стеллажах и т. д.

Структура складских хозяйств разных предприятий зависит от специфики производственного процесса, типа производства и объема выпуска продукции, хотя их общей особенностью является то, что склады промышленных предприятий характеризуются относительной однородностью перерабатываемых грузов, ритмичностью поставок потребителю и большими объемами хранения и переработки.

В настоящее время общепринятой является следующая классификация складов промышленных предприятий:

- по характеру деятельности, т. е. по назначению – склады материальной продукции (снабженческие), внутрипроизводственные (межцеховые и внутрицеховые), сбытовые;

- по виду и характеру хранимых материалов – универсальные и специализированные;

- по типу конструкции – закрытые, полузакрытые, открытые, специальные (например, бункерные сооружения, резервуары);

- по месту расположения и масштабу действия – центральные, участковые, прицеховые;

- по степени огнестойкости – несгораемые, трудносгораемые, сгораемые.

На складе кроме операций складирования грузов выполняются еще и внутрискладские транспортные, погрузочно-разгрузочные, сортировочные, комплектовочные и промежуточные перегрузочные, а также некоторые технологические операции, поэтому склады следует рассматривать не просто как помещения или устройства для хранения грузов, а как транспортно-складские комплексы, в которых важную роль играют процессы перемещения грузов. Работа этих комплексов носит динамический, стохастический характер ввиду неравномерности перевозок грузов. На складах происходит преобразование грузопотоков, изменение параметров принимаемых и выдаваемых партий грузов по величине, составу, физическим характеристикам входящих грузов, времени отправки транспортных партий и т. д.

В общем случае складское хозяйство решает следующие задачи:

-     планирование транспортно-складских работ;

-     приемку, обработку (в том числе сортировку) грузов;

-     организацию надлежащего хранения (создание условий для исключения повреждений и порчи; поддержание необходимой температуры, влажности);

-     постоянный контроль и учет движения материальных ценностей;

-     своевременное обеспечение производственного процесса материалами, комплектующими изделиями и т. д.; создание условий, предотвращающих хищение материальных ценностей;

-     строгое соблюдение противопожарных мер безопасности (особенно на складах ГСМ, легковоспламеняющихся жидкостей и газов, красок и лаков, резинотехнических изделий, химикатов и т. п.);

-     комплектование готовой продукции, ее консервацию, упаковку, подготовку отгрузочной документации и отгрузку.

4.    Особенности проектирования складов.

На этапе сбора данных определяются весовые и габаритные характеристики как единицы хранимого товара, так и его более крупной упаковки (УГЕ — укрупненная грузовая единица), а также конечное количество штук на одной паллете или в другой, самой крупной упаковке (если это применимо). Это очень важно для правильного проведения анализа структуры внешних и внутренних грузопотоков логистического центра, а также товарных запасов, который проводится на следующем этапе.

Очевидно, что из укрупненного макроэкономического показателя в виде годового грузооборота в тоннах или кубических метрах достоверно не определяется ни единовременный объем хранения, ни пиковая мощность внешнего потока. Но это ключевые моменты, определяющие полезную площадь склада, количество погрузочно-разгрузочных ворот, размеры внутренних технологических зон, способ обработки грузов и т.п. Для их определения и требуется анализ структуры товаропотоков компании по логистическим признакам.

Обычно проводится трехмерный ABC–XYZ–DEF-анализ, но можно добавить и большее количество анализируемых факторов. ABC-анализ обычно проводится по грузообороту активных позиций (в штуках, тоннах и/или кубических метрах). Ранжируя полученный результат по правилу Парето, выделяют 3 группы товаров: «горячую», «среднюю» и «холодную».

Основная задача АВС-анализа — определить, какие товары составляют основу товаропотока, с тем чтобы подобрать технологическое решение, наиболее эффективное для их обработки и хранения.

XYZ-анализ показывает степень равномерности отгрузок (приходов) по каждой позиции. Методика его проведения аналогична ABC-анализу с той лишь разницей, что ранжирование осуществляется по коэффициенту вариации (среднеквадратичного отклонения) исследуемого показателя, т.е. группе «Х» соответствуют товары, доля которых в товарном потоке сравнительно равномерна, а в группе «Z», наоборот, товары, появление которых в товарном потоке характеризуется исключительной неравномерностью (носит всплесковый характер). Понимать структуру товарных потоков с точки зрения равномерности их прихода или отгрузок конкретного товара очень важно при определении оптимальных размеров запасов, а следовательно, и объемов зоны основного хранения.

Следующий вид анализа — DEF-анализ — показывает частоту обращений к конкретным товарным позициям. Методика его проведения аналогична методике ABC-анализа, только «горячую» группу составляют товарные позиции, обеспечивающие 80% трудоемкости при комплектации заказов, а «холодную» — 5% от общей трудоемкости.

Методика совмещения всех трех видов анализов в трехмерный ABC–XYZ–DEF-анализ позволяет подобрать размеры, взаимное расположение и оснащенность различных технологических участков склада или распределительного центра наилучшим образом.

Следующий этап — это альтернативное проектирование. Один и тот же грузопоток можно обслужить с использованием разных технологий. Примеров тому много: можно использовать технологию комплектации «человек к товару» (man-to-goods), можно — «товар к человеку» (goods-to-man), можно использовать широкопроходную технологию паллетного хранения, а можно узкопроходную или вообще отказаться от появления человека в зоне хранения, установив кран-штабелер. Можно выдавать задания операционному персоналу склада на бумаге, можно через терминал сбора данных, а можно светом (технология pick-by-light) или голосом (pick-by-voice) с современной компьютерной визуализацией и прочим.

Каждая технология, даже самая примитивная, имеет право на жизнь. Задача проектировщика — проработать все возможные альтернативы логистических технологий на объекте. Хорошо, когда таких комбинаций 2–3, но в большинстве случаев речь идет о 5–6, а иногда и более технологиях грузообработки на разных участках логистической цепочки, и для принятия обоснованного решения о выборе той или иной комбинации заказчику необходимо получить детализированную модель для каждого варианта. Различные модели можно сравнивать только в том случае, когда каждая из них просчитана с точки зрения инвестиционных затрат и сроков окупаемости.

Еще одной важной особенностью является постпроектное сопровождение. Не всегда в условиях постоянно изменяющихся потребностей рынка у автора проекта имеется возможность получить в процессе строительства или запуска в эксплуатацию нового склада необходимые уточнения либо выполнить некоторые корректировки технологии грузообработки, а ведь это порой сводит на нет всю эффективность предложенных решений. Серьезные компании обычно не бросают своих клиентов и консультируют их на протяжении всего периода внедрения проекта.

Вопросы для контроля:

1.    Какова роль складов в современном производстве?

2.    По каким признакам различаются складские системы? Поясните каждый признак.

3.    Что такое вид складирования?

4.    Какие виды складирования выделяют?

5.    От чего зависит структура складских хозяйств?

6.    Как классифицируются склады промышленных предприятий?

7.    По какому принципу выбирают способ транспортирования?

8.    Сформулируйте особенности проектирования складов.

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 13

 

Тема: Расчет и проектирование цеховых складов машиностроительных предприятий

Рассматриваемые вопросы:

1.      Этапы проектирования в зависимости от объема выпуска складов. Виды складов.

2.      Нормы технологического проектирования для определения числа кладовщиков, обслуживающих склады цехов механосборочного производства.

3.      Номенклатура заготовок.

1.    Этапы проектирования в зависимости от объема выпуска складов. Виды складов.

Этапы проектирования складских помещений

-     Первый этап: формирование концепции работы склада и составление технического задания.

-     Второй этап: формирование необходимого комплекта проектной документации, разработка архитектурного проекта, инженерного проекта, дизайн проекта, проекта территории с учетом логистики и транспорта;

-     Пакет архитектурных решений;

-     Проект инженерных коммуникаций;

-     Спецификацию необходимых материалов, технических средств и оборудования.

Склады проектируют за одну стадию (рабочий проект) или за две стадии (проект и рабочая документация). Рабочий проект склада выполняют обычно за два этапа.

На первом этапе определяют техническую возможность и экономическую целесообразность основных технологических, конструктивных и объемно-планировочных решений складской системы, а на втором разрабатывают рабочие чертежи склада.

При большом объеме выпуска целесообразно организовывать склады полуфабрикатов, материалов и заготовок при соответствующих цехах-потребителях. В условиях крупносерийного и массового производства склады материалов и заготовок располагают при заготовительном цехе предприятия. В единичном и серийном производстве в механосборочных и вспомогательных цехах организуют цеховые склады, которые размещают в начале пролетов в соответствии с типовыми технологическими процессами. В цехах массового и крупносерийного производства для хранения заготовок предусматривают площадки в начале поточной линии.

Межоперационные склады предназначаются для хранения деталей при переходе от одной операции к другой и проектируются только при непоточном производстве для заготовок, прошедших контроль после предыдущей обработки и ожидающих отправки на следующую операцию.

Небольшой межоперационный запас полуфабрикатов в условиях поточного производства находится непосредственно у станков или на подвесном конвейере.

Промежуточный склад является местом накопления и хранения окончательно обработанных деталей. Кроме того, на него поступают детали и узлы, необходимые для комплектования сборки, из других цехов и предприятий.

В условиях непоточного производства промежуточный склад организуют в виде отдельного помещения. При поточном производстве необходимые заделы готовой продукции складируются у сборочных мест или размещают над конвейерами в подвешенном состоянии.

При укрупненном проектировании цехов площадь складов определяют на основании нормативных данных о запасах хранения заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей, используя технико-экономические показатели аналогичных цехов.

 

Виды складов

Все помещения на общетоварных складах делят на группы:

1)   Основного производственного назначения (хранение, экспедиция по приемке и отпуску, приемораспаковочные, упаковочные и фасовочные);

2)   Вспомогательные (для тары, тары оборудования, поддонов (тароремонтные мастерские);

3)   Подсобно-технического назначения (машинное отделение, вентиляционные камеры, котельные, кладовые хозяйственных материалов и инвентаря, ремонтные мастерские, подзарядочные аккумуляторные станции);

4)   Административно-бытовые (конторские службы, зал товарных образцов, места отдыха и приема пищи, красные уголки, душевые, санузлы и др.).

На общетоварных складах существует понятие "зоны", основные из них: разгрузка, приемка, хранение, фасовка, отборка комплектование, погрузка.

Содержание и объем складского технологического процесса зависят от вида склада, физико-химических свойств товаров, хранящихся на нем, объем грузооборота и других факторов.

2.    Нормы технологического проектирования для определения числа кладовщиков, обслуживающих склады цехов механосборочного производства.

Число кладовщиков, обслуживающих склады цехов механосборочного производства, определяют при укрупнённом проектировании в зависимости от числа станков в механических и вспомогательных цехах и числа производственных рабочих в сборочных цехах по приведённым в табл. 1 нормам.

Таблица 1 – Нормы технологического проектирования для определения числа кладовщиков, обслуживающих склады цехов механосборочного производства

При расчёте площади Sс складов полуфабрикатов, материалов и заготовок, а также промежуточных складов исходят из необходимого запаса и грузонапряжённости пола:

где w – число дней запаса, принимаемое по табл. 2;

f – среднее число рабочих дней в году (f = 245…255);

q – средняя грузонапряжённость 1 м2 площади склада (см. табл. 2);

Кр – коэффициент использования площади склада, учитывающий проходы и проезды; принимают по нормативам в зависимости от вида транспортируемых средств, используемых на складе (см. табл. 2).

Приведённые в табл. 2 нормы грузонапряжённости относятся к среднесерийному производству. Для других производств следует принимать поправочные коэффициенты:

- 0,8 – единичное и мелкосерийное;

- 1,1 – крупносерийное;

- 1,2 – массовое.

Площадь межоперационного склада Sм определяют по формуле

где М – среднее число операций обработки заготовок.

Таблица 2 – Нормы технологического проектирования складов механосборочного производства

Численность рабочих Rт, занятых на погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работах, рассчитывают по трудоёмкости работ для каждой профессии работающих:

где Тр – трудоёмкость работ для каждой профессии рабочих, чел. ч;

КD – коэффициент дополнительных функций (принимают по нормативам для каждой профессии).

3.    Номенклатура заготовок.

Место склада в логистической системе и выполняемые им функции (снабженческие, производственные и распределительные) напрямую влияют на его техническую оснащенность:

- Склады сырья и материалов (груз, как правило, в жидком или сыпучем состоянии) работают с однородным грузом, с большими партиями поставки и относительно постоянной оборачиваемости, что позволяет полностью механизировать все операции и дает возможность ставить вопрос об автоматизированной складской обработке груза.

- Склады продукции производственного назначения (тарных и штучных грузов). Как правило, это грузы с высокой массой относительно однородной номенклатуры, требующие в основном высокого уровня механизации и автоматизации складских работ. Они работают с постоянной номенклатурой с определенной периодичностью и малым сроком хранения, что позволяет добиться автоматизированной обработки груза или высокого уровня механизации проводимых работ.

- Склады распределительной логистики, основное назначение которых — преобразование производственного ассортимента в торговый и бесперебойное обеспечение различных потребителей, включая розничную сеть, составляют наиболее многочисленную и внутри себя разнообразную группу. Они могут принадлежать как производителям, так и оптовой торговле. Склады готовой продукции и распределительные склады производителей в различных регионах сбыта (филиальные склады) занимаются обработкой тарных и штучных грузов однородной номенклатуры с быстрой оборачиваемостью, реализуемых крупными партиями. Это дает возможность осуществлять автоматизированную и высокомеханизированную обработку груза. Практически это единственная категория складов распределительной логистики, где можно ставить вопрос о целесообразности автоматизированной обработки груза.

- Склады оптовой торговли товарами народного потребления в основном обеспечивают снабжение розничной сети и мелких потребителей. Такие склады в силу своего назначения концентрируют запасы с очень широкой номенклатурой товара (от нескольких сотен до нескольких тысяч наименований) и неравномерной оборачиваемостью (сезонный товар) товара, реализуемого различными партиями поставки (от объема менее одного паллета до нескольких паллет одной группы товаров). Все это делает нецелесообразным внедрение автоматизированной обработки товаров на таких складах. Здесь может применяться механизированная обработка товаров, хотя доля ручных операций весьма высока.

В зависимости от рода хранимых ценностей различают следующие внутризаводские склады:

-     материальные;

-     полуфабрикатов и заготовок;

-     инструментов;

-     оборудования и запасных частей;

-     готовой продукции;

-     хозяйственные;

-     отходов и утиля.

В свою очередь материальные склады подразделяются на склады металлов, топлива, химикатов в зависимости от номенклатуры и объема потребляемых материалов.

Вопросы для контроля:

1.    Этапы проектирования.

2.    Принцип организации складов в условиях крупносерийного производства.

3.    Межоперационные и промежуточные склады.

4.    Принцип организации складов в условиях единичного и серийного производства.

5.    На какие виды делятся склады?

6.    Как определяется число кладовщиков, обслуживающих склады цехов механосборочного производства?

7.    Как различают внутризаводские склады в зависимости от рода хранимых ценностей?

8.    Как различают склады в зависимости от выполняемых ими функций?

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 14

 

Тема: Расчет площадей компоновка механосборочных, инструментальных и ремонтно-механических цехов машиностроительных предприятий

Рассматриваемые вопросы:

1.      Назначение площадей цеха.

2.      Производственные, вспомогательные, санитарно-бытовые и административно-конструкторские площади.

3.      Определение этапов производственных площадей.

1.    Назначение площадей цеха.

Площадь цеха или малого предприятия по своему назначению разделяют на производственную, вспомогательную, санитарно-бытовую и административно-конторскую. Размеры вспомогательных служб, санитарно-бытовых и административно-конторских помещений определяют только для всего цеха или малого предприятия и не рассчитывают для производственных участков.

2.    Производственные, вспомогательные, санитарно-бытовые и административно-конструкторские площади.

К производственной площади МСЦ и малых предприятий механосборочного профиля относят площади:

-поточных и автоматических линий, гибких производственных систем и участков;

-основных (производственных) отделений и участков станочного, моечного, термического и другого технологического оборудования;

-отделений и участков промежуточной, узловой и общей сборки изделий;

-отделений и участков окраски и сушки деталей, узлов и изделий;

-отделений и участков испытаний, консервации и упаковки узлов и изделий.

В состав производственных площадей участков изготовления деталей входят следующие площади:

- занятые металлорежущими станками, прессами, термическим и моечным оборудованием, автоматическими и поточными механизированными линиями, гибкими производственными системами и другим технологическим оборудованием с учётом пультов управления, электрических шкафов, систем подачи и очистки смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и др.;

- используемые для размещения разметочных плит, верстаков и рабочих столов разметчиков, инструментальных шкафов (тумбочек, столиков), этажерок для хранения материалов, заготовок;

- необходимые для технического обслуживания оборудования в период его эксплуатации и ремонта;

- для контроля и временного хранения межоперационных заделов заготовок и деталей;

- занятые межоперационными транспортными и грузовыми наземными устройствами;

- проходов и проездов.

В состав производственных площадей сборочных участков включают следующие площади:

- используемые для непосредственной сборки изделий или узлов (сборочный плац, стенды, рабочие места, конвейеры и т. п.) с учётом проходов между рабочими местами или вокруг собираемых изделий или их узлов;

- для испытаний, регулировки, обкатки, окраски и сдачи ОТК собранных изделий с необходимыми проходами;

- занятые технологическим оборудованием и рабочими верстаками;

- занятые межоперационными складочными площадками для обработанных деталей и узлов, находящихся непосредственно у собираемых изделий.

В состав производственной площади ИЦ или МП инструментального профиля входят площади следующих отделений и участков: режущего инструмента, измерительного инструмента, вспомогательного инструмента, приспособлений, заготовительного (отрезного) со сварочными участком, заточного, термического, металлопокрытий, кузнечного, напайки пластин твердых сплавов, ремонта пневматического и ручного механизированного инструмента для сборочных работ, а также складов материалов, заготовок, готовых и ремонтируемых изделий и др.

В состав производственной площади РМЦ или МП ремонтного профиля входят площади следующих отделений и участков: заготовительного; демонтажного (разборочно-промывочного); механического (изготовления и восстановления изношенных деталей); слесарно-сборочного; металлизации и наплавки; гальванического (металлопокрытий); кузнечного; термического; испытательного; окрасочного и др.

К вспомогательным площадям механических, сборочных, МСЦ, ИЦ и РМЦ или МП относятся площади станочного и слесарного отделений ремонтной базы, мастерской энергетика, кладовой запасных частей, инструментально-раздаточных кладовых, отделения приготовления и распределения СОЖ по производственным участкам, складов материалов и заготовок, межоперационных складов, промежуточных складов готовых деталей, узлов, покупных изделий (приборов, нормалей и пр.), контрольных отделений, отделений сбора и переработки стружки, помещений под энергетические и санитарно-технические установки и др.

Состав санитарно-бытовых помещений механосборочных и вспомогательных цехов и МП регламентируется строительными нормами и правилами СНиП 2.09.04 в зависимости от санитарной характеристики технологических процессов. По этому показателю технологические процессы механосборочного производства разделяют на две группы (1 и 2) и пять подгрупп - 1а, 1б, 1в, 2а, 2б, 2в.

1 группа включает технологические процессы, сопровождаемые загрязнением тела (рук) и спецодежды работающих веществами 3 и 4 классов опасности (малоопасные):

1а – технологические процессы сопровождаемые загрязнением только рук (точное приборостроение);

1б – сопровождаемые загрязнениями тела и спецодежды, которые удаляются без применения специальных моющих средств (сборка, холодная обработка металлов (кроме чугунных заготовок) без применения СОЖ);

1в – сопровождаемые загрязнением тела и спецодежды особо загрязняющими веществами, которые могут быть удалены только с применением специальных моющих средств (холодная обработка металлов с применением СОЖ и чугуна без применения СОЖ).

2 группа включает технологические процессы, протекающие при избытке явного тепла или при неблагоприятных метеорологических условиях:

2а – при избытке явного конвекционного тепла (термические операции и отделения); 2б – при избытке явного лучистого тепла (термические операции и отделения);

2в – связанные с воздействием влаги, вызывающие намокание спецодежды и обуви (моечные операции и отделения).

В состав санитарно-бытовых помещений цеха или МП входят: гардеробные и умывальные – для всех групп (для подгрупп 1б, 1в и группы 2 гардеробные домашней и спецодежды должны предусматривать двойные шкафы на каждого работающего); душевые для всех подгрупп за исключением 1а; помещения для сушки рабочей одежды – 2в; для обеих групп: комната личной гигиены женщин (при численности среди работающих свыше 50 женщин); санузлы, устройства питьевого водоснабжения (располагаются на расстоянии от рабочих мест не более 75 м); медицинские пункты (при численности работающих от 50 до 300 человек, свыше 300 – фельдшерский здравпункт); помещения ручных ванн (при производственных процессах, связанных с вибрацией, передающейся на руки); помещения ножных ванн (установки гидромассажа ног, предусматриваются при производственных процессах, связанных с работой стоя, или связанных с вибрацией, передающейся на ноги), камеры сухого жара (сауны); помещения общественного питания: при числе работающих в смену более 200 человек – столовая, при числе работающих в смену менее 30 человек – комната приёма пищи (не менее 12 м²).

Норма расчёта площадей санитарно-бытовых служб приведена в табл. 5.11. Площадь отдельного помещения не должна быть меньше 9 м².

Площадь административно-конторских помещений определяют также СНиП 2.09.04 из расчёта 4 м² на одного работника управления и 6 м² на одного работника конструкторского или технологического бюро. Площадь кабинетов руководителей должна составлять не более 15% общей площади рабочих помещений. При кабинетах руководителей цехов и МП и их заместителей следует предусматривать приёмные. Допускается устраивать общую приемную на два кабинета. Площадь приёмных должна быть не менее 9 м².

3.    Определение этапов производственных площадей.

Производственную площадь цеха или МП определяют в два этапа. На первом этапе проектирования производственную площадь определяют расчётом по величине удельной площади, приходящейся на единицу производственного оборудования и на одного слесаря-сборщика. На втором этапе проектирования производственную площадь уточняют путём разработки технологической планировки (плана расположения всего оборудования, рабочих мест, подъемно-транспортных средств, проездов, проходов, складочных мест заготовок и др.).

Площадь Fcт механических участков изготовления деталей механосборочных и инструментальных цехов или МП

где С1, С2 и С3 – количество соответственно малого, среднего и крупного оборудования, шт.;

q1, q2, q3 – удельная производственная площадь, приходящаяся на единицу оборудования, м 2 .

Габаритные размеры в плане металлорежущих станков с учетом шкафов, пультов управления и других выносных узлов: малые станки – до 1800 × 800 мм, средние – до 4000 × 2000 мм , особо крупные – до 1600 × 6000 мм .

Удельная производственная площадь, приходящаяся на единицу оборудования, зависит от габаритных размеров выбранного оборудования и транспортных средств. Последние определяют ширину проездов между рядами станков. В среднем, независимо от отраслевой принадлежности цеха или МП для малых станков q1 = 14…18 м², для средних q2 = 18…22 м², для крупных q3 = 22…44 м².

Поскольку в составе цеха или МП имеется оборудование разных габаритных размеров, для предварительной оценки требуемой площади удобнее пользоваться удельными показателями q для аналогичных цехов, обобщённых по ряду действующих предприятий отраслей или ранее выполненных проектов. В этом случае производственную площадь F участка цеха или МП рассчитывают так:

где С – общее количество металлорежущего оборудования цеха или малого предприятия. Показатели удельной производственной площади q приведены в табл. 1 – 2.

Таблица 1 – Удельные площади механических цехов и МП мелко- и среднесерийного производства

При укрупнённых расчётах общую производственную площадь РМЦ или МП ремонтного профиля определяют по удельной площади на единицу основного оборудования (табл. 4). В зависимости от вида оборудования для РМЦ или МП рекомендуется применять поправочные коэффициенты: для малого оборудования 0,7…0,9, для тяжёлого и крупного 1,1…1,3.

Из общей площади РМЦ или МП ремонтного профиля механическое (станочное) отделение (с заготовительным участком) занимает 40…50%, слесарно-сборочное отделение (с испытательным и окрасочным участком) – 30…35% (без учёта площадей термического, жестяницко-медницкого, кузнечно-сварочного отделений).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 – Удельная площадь сборочных участков станкостроительных заводов и малых предприятий станкостроительного профиля (мелко- и среднесерийного производство)

Таблица 3 – Удельная площадь на единицу основного оборудования ИЦ (отделений, участков) и малых предприятий инструментального профиля

 

Таблица 4 – Удельная площадь на единицу основного оборудования РМЦ или МП ремонтного профиля

Вопросы для контроля:

1.    Как по назначению разделяют производственные площади цеха?

2.    Какие площади входят в состав производственных площадей участков изготовления деталей?

3.    Какие площади входят в состав производственных площадей сборочных участков?

4.    Какие площади входят в состав производственной площади ИЦ или МП инструментального профиля?

5.    Какие площади входят в состав производственной площади РМЦ или МП ремонтного профиля?

6.    Какие площади относят к вспомогательным площадям механических, сборочных, МСЦ, ИЦ и РМЦ или МП?

7.    На какие группы технологические процессы механосборочного производства?

8.    Что входит в состав санитарно-бытовых помещений цеха или МП?

9.    Во сколько этапов определяют производственную площадь цеха или МП?

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 15

 

Тема: Расчет площадей компоновка механосборочных, инструментальных и ремонтно-механических цехов машиностроительных предприятий

Рассматриваемые вопросы:

1.      Определение компоновки механосборочного и вспомогательного производства.

2.      Принципы, закладываемые в основу компоновки.

3.      Необходимые рекомендации при компоновке.

1.    Определение компоновки механосборочного и вспомогательного производства.

Компоновка – это чертёж с изображением на нем в плане производственных участков, вспомогательных служб, магистральных проездов, входных и въездных проёмов, административно-конторских и санитарно-бытовых помещений цеха или нескольких цехов, размещённых в одном корпусе, без пространственного размещения оборудования.

Компоновку выполняют в масштабе 1:200 или 1:500 (1:400) в зависимости от размера цеха в соответствии с правилами и условными обозначениями ЕСКД.

К компоновке может быть приложен поперечный разрез здания с указанием высоты пролётов до нижнего пояса ферм, а для крановых пролётов – до отметки головки кранового рельса. Все высотные отметки должны быть даны относительно пола первого этажа здания. При наличии подвальных, вторых и последующих этажей их компоновочные планы, как и план 1 этажа, располагают на чертеже.

2.    Принципы, закладываемые в основу компоновки.

При разработке компоновки отделения и участки цеха необходимо располагать в определённой технологической последовательности производственного процесса. В основу компоновки цеха закладывают следующие принципы:

- кратчайший путь перемещения заготовок и деталей;

- движение заготовок и деталей в одном направлении без перекрёстных и возвратных перемещений;

- непосредственная близость конечных пунктов линий изготовления деталей к рабочим местам узловой или общей сборки;

- рациональное использование всей площади цеха. Пространственный объём высоты здания следует использовать для размещения транспортных устройств и складов заготовок, деталей и комплектующих изделий;

- максимальные удобства для работы и отдыха производственного персонала при одновременном обеспечении высокой производительности технологических процессов и техники безопасности;

- возможность создания общекорпусных вспомогательных баз (заточного отделения, мастерской по ремонту технологической оснастки и инструмента, ремонтной базы и др.).

Производственные и вспомогательные цехи можно размещать в отдельно стоящих или сблокированных зданиях. Цех размещают в отдельно стоящем здании, как правило, только в тяжёлом и особо тяжёлом машиностроении.

Объединение (блокирование) цехов, связанных общим производственным процессом, и размещение их в одном здании обеспечивает более высокие технологические показатели и уменьшает площадь заводской территории.

Наиболее распространённые в машиностроении варианты взаимного расположения сборочных и механических участков и цехов представлены на рис. 1. В поточном массовом и крупносерийном производстве участки узловой сборки размещают в конце линий механической обработки. Отделение или цех общей сборки при этом размещают в конце корпуса или в его середине так, чтобы конвейер общей сборки был расположен перпендикулярно линиям механической обработки (см. рис. 1, б). В серийном и единичном производстве используют компоновочные схемы размещения цеха (отделения) общей сборки в отдельном пролёте, расположенном перпендикулярно или параллельно пролётам механических цехов (см. рис. 1, в и г).

Рис. 1 – Схемы компоновок механических и сборочных цехов (или участков МСЦ): а, б - сборочный цех (участок) расположен перпендикулярно линиям механической обработки соответственно в конце или середине корпуса в продолжении пролётов механического цеха (участка); в, г - сборочный цех расположен в отдельном пролёте соответственно перпендикулярно или параллельно пролётам механических цехов

3.    Необходимые рекомендации при компоновке.

В цехах с поточной формой организации производства вспомогательные службы располагают, как правило, в стороне от потока на границе с соседним цехом или вдоль торцовых или продольных стен производственного здания.

Последнее в ряде случаев нецелесообразно, так как при этом ухудшается естественная освещённость рабочих мест. В крупносерийном и массовом производствах производственные участки специализируют на изготовлении и сборке отдельных агрегатов или узлов машин с законченным производственным циклом. В серийном производстве (реже в крупносерийном и массовом) организуют специализированные предметно-замкнутые участки по изготовлению деталей типа валов, шестерён, болтов, корпусных и других деталей.

В некоторых производствах (в основном непоточном мелкосерийном и единичном) вспомогательные службы занимают в цехе центральное положение по отношению к обслуживаемым участкам. Склады материалов и заготовок размещают в начале цеха, смежно или вместе с заготовительным участком или отделением.

При проектировании новых цехов административно-конторские и санитарно-бытовые помещения следует размещать во вспомогательном здании, примыкающем к основному производственному зданию или расположенному во вставках производственного корпуса. При этом следует руководствоваться приведёнными ниже рекомендациями:

- гардеробные располагают близко к входам в здание;

- в гардеробных предусматривают запасные выходы на случай пожара;

- каждый этаж многоэтажного вспомогательного здания должен иметь вдоль торцовых стен лестничные клетки;

- душевые следует располагать смежно с гардеробными;

- душевые и преддушевые не рекомендуется располагать у наружных стен;

- умывальные необходимо размещать смежно с гардеробными; расстояние от умывальников до шкафов не должно быть меньше 2 м;

- ножные ванны следует размещать в преддушевых или в умывальных;

- санузлы в многоэтажных зданиях должны быть на каждом этаже; курительные следует размещать смежно с санузлами;

- расстояние от рабочих мест до помещений общественного питания при продолжительности обеда 30 мин не должно превышать 300 м;

- медицинский пункт располагают на первом этаже вспомогательного здания вблизи наиболее многолюдных участков;

- административно-конторские помещения в многоэтажном здании следует располагать на втором или третьем этаже;

- контору цеха размещают вблизи кабинетов начальника цеха и его заместителей.

Техника выполнения компоновок сводится к следующему:

- наносят в масштабе сетку колонн, стены выбранного здания, помечают границы цеха, магистральных проездов, места размещения компрессорных и трансформаторных станций;

- определяют границы производственных участков и отделений проектируемого цеха исходя из последовательности выполнения технологических процессов и наличия вспомогательных служб, необходимых для обслуживания производства;

- в соответствии с выбранным направлением грузопотоков и людских потоков устанавливают внутрицеховые технологические и противопожарные проезды и проходы;

- определяют местоположение вспомогательного здания и наносят его на план.

Пример компоновки ремонтно-механического цеха представлен на рис. 2.

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 – Пример выполнения компоновки ремонтно-механического цеха: 1 - планово-диспетчерское бюро, 16 м²; 2 - кабинет начальника цеха, 19 м²; 3 - приёмная, 10 м²; 4 - кабинет зам. начальника цеха, 12 м²; 5 - мужской санузел, 28 м²; 6 – комната психологической разгрузки работающих, 15 м²; 7 - женский санузел, 16 м²; 8 - столовая, 149 м²; 9 - медпункт, 81 м²; 10 - мужские умывальные, 47 м²; 11 - мужская душевая, 30 м²; 12 - мужская гардеробная, 220 м²; 13 - женская гардеробная, 24 м²; 14 - женская душевая, 20 м²; 15 - тех.бюро, 30 м²; 16 - мастерская ремонта инструментов и приспособлений, 100 м²; 17 - заточное отделение, 40 м²; 18 - кладовая, 21 м²; 19 - мастерская энергетика, 80 м²; 20 - слесарное отделение механика, 80 м²; 21 - станочное отделение механика, 60 м²; 22 - отделение сборки и переработки стружки, 49 м²; 23 - отделение приготовления СОЖ, 43 м²; 24 - склад ГСМ, 22 м²; 25 - кладовая абразивов, 13 м²; 26 - инструментальная раздаточная кладовая 133 м²; 27 - кладовая приспособлений, 117 м²; 28 - энерготехнические и сантехнические установки, 43 м²; 29 - кладовая инструментов и приспособлений,170 м²

Вопросы для контроля:

1.    Что такое компоновка?

2.    В каком масштабе выполняют компоновку цеха?

3.    Какие принципы заложены в основу компоновки цеха?

4.    Какие преимущества возникают при размещение цехов в одном здании?

5.    Поясните основные схемы компоновок механических и сборочных цехов.

6.    Сформулируйте основные рекомендации при компоновке.

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 1

 

Тема: Основные понятия и направления технологического проектирования механосборочных цехов

Рассматриваемые вопросы:

1.      Цели и задачи дисциплины.

2.      Актуальность данной дисциплины в соответствии с требованиями рынка.

1.    Цели и задачи дисциплины.

Проектирование является первым и основным этапом капитального строительства, обеспечивающим создание новых и реконструкцию действующих механосборочных и вспомогательных цехов и малых предприятий машиностроительного профиля. Проектирование является сложным и трудоемким процессом, в ходе которого одновременно решаются технические, экономические и организационные задачи. Основной целью проектирования является разработка наиболее экономичных проектов цехов и малых предприятий, обеспечивающих выпуск высококачественной продукции при наиболее благоприятных условиях труда. В современных условиях проектирование цехов и малых предприятий механосборочного профиля становится комплексной проблемой, объединяющей передовые достижения технологии машиностроения, экономики и организации промышленности, строительства, транспорта. На проектирование цеха или малого предприятия, строительство, монтаж и полное освоение проектной мощности уходит несколько лет. Сокращению сроков и трудоемкости проектирования способствует перевод расчетных и графических работ на ЭВМ с помощью разнообразных пакетов программ, например LCAD, AMIGO и др.

Основные задачи проектирования

При проектировании машиностроительного производства одновременно разрабатывают и решают технологические, экономические и организационные задачи, тесно связанные между собой. В общем виде задача проектирования может быть сформулирована следующим образом: спроектировать цех или участок, обеспечивающий выпуск изделий определенной номенклатуры, требуемого качества, заданную программу выпуска при достижении минимально возможных приведенных затрат на изготовление и с учетом всех требований к охране труда.

Для решения технических задач необходимо:

1) проработать вопросы технологичности изделий;

2) спроектировать технологические процессы изготовления и сборки продукции на всех стадиях производственного процесса;

3) определить трудоемкость и станкоемкость операций;

4) установить типаж и определить потребное количество оборудования;

5) установить состав и количество работающих;

6) определить нормы расхода материалов, сырья, оснастки инструментов;

7) выбрать и рассчитать транспортные средства;

8) определить площади и размеры участков и цеха, разработать компоновку цеха и планировку оборудования;

9) определить задания для строительного, сантехнического и энергетического проектирования.

Для решения экономических задач необходимо:

1) рассчитать себестоимость и рентабельность выпуска изделий;

2) определить удельные приведенные затраты, размеры основных и оборотных средств;

3) решить вопросы финансирования в период проектирования, строительства и в период освоения выпуска продукции, решение вопросов возвращения кредитов;

4) решить вопросы снабжения предприятия сырьем и материалами, обязательно из нескольких источников (дублирование на экстренные случаи);

5) составить калькуляции и др.

Для решения организационных задач необходимо:

1) выбрать принципы формирования производственных подразделений;

2) разработать структуру управления;

3) разработать научную организацию труда, документооборот;

4) разработать организацию служб производства;

5) разработать систему контроля за ходом производства и т.д.

Для решения социально-бытовых задач необходимо:

1)  создать удобные условия труда и отдыха;

2)  организовать питание, снабжение товарами и продуктами;

3)  организовать медицинское обслуживание.

При разработке нескольких вариантов проекта машиностроительного производства или его частей необходимо выбрать оптимальный.

Проектирование машиностроительного производства представляет собой сложную динамическую систему. На основании исходных данных, которые определены из условий работы машиностроительного производства и разработанных технологических процессов изготовления изделий, проектируют основные и вспомогательные системы. Проектирование каждой вспомогательной системы осуществляют в той же последовательности, что и основной системы. При этом проектируют несколько вариантов проекта. Число разрабатываемых вариантов зависит от уровня унификации проектных решений и сложности объекта проектирования. Выбор оптимального варианта проекта достигается путем анализа результатов проектных решений.

2.    Актуальность данной дисциплины в соответствии с требованиями рынка.

Данная дисциплина ставит целью ознакомить студентов с принципами проектирования основных и вспомогательных цехов механосборочного производства новых и реконструируемых предприятий и привить им соответствующие навыки.

Актуальность этой задачи обусловлена тем, что многие предприятия в настоящее время переходят на выпуск новой номенклатуры продукции или существенно ее расширяют в соответствии с требованиями рынка, организационно перестраиваются. Взамен крупных возникает много малых предприятий механосборочного профиля, по организационной структуре, мало отличающихся от средних и малых механосборочных или вспомогательных цехов, как правило, с широкой номенклатурой выпускаемой продукции, гибко реагирующих на изменение потребностей рынка. В связи с этим задачи проектирования новых малых предприятий и расчета реконструируемых цехов и участков все чаще встречаются в повседневной работе инженеров-технологов, а отсутствие надлежащих знаний и информации в этой области может привести к неоправданным затратам на организацию нового производства или к просчетам, сводящим на нет все усилия по организации выпуска конкурентоспособной продукции.

 

 

 

Вопросы для контроля:

1.    Сформулируйте определение «Проектирование механосборочных цехов»

2.    Что является основной целью проектирования?

3.    Какие задачи ставятся перед проектированием механосборочных цехов?

4.    Что входит в решение технических задач?

5.    Что входит в решение организационных задач?

6.    Какую роль играет решения экономических задач в проектировании механосборочных цехов?

7.    Важно ли учитывать социально-бытовые задачи?

8.    В чем состоит актуальность данной дисциплины?

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 2

 

Тема: Основные понятия и направления технологического проектирования механосборочных цехов

Рассматриваемые вопросы:

1.      Проект. Предприятие. Цех. Участок производственный. Рабочее место.

2.      Вспомогательные подразделения. Служебные помещения. Бытовые помещения.

3.      Последовательность проектирования.

1.    Проект. Предприятие. Цех. Участок производственный. Рабочее место.

Проект – это ограниченное по времени целенаправленное изменение отдельной системы с изначально четко определенными целями, достижение которых определяет завершение проекта, с установленными требованиями к срокам, результатам, риску, рамкам расходования средств и ресурсов и к организационной структуре.

Производственным процессом в машиностроении называется совокупность действий, необходимых для выпуска готовых изделий из полуфабрикатов.

В основу производственного процесса положен технологический процесс изготовления изделий, во время которого происходит изменение качественного состояния объекта производства. Для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса изготовления изделия в машиностроительном производстве служат вспомогательные процессы.

К основным этапам производственного процесса могут быть отнесены следующие:

-          получение и складирование заготовок;

-          доставка их к рабочим позициям (местам);

-          различные виды обработки;

-          перемещение полуфабрикатов между рабочими позициями (местами);

-          контроль качества;

-          хранение на складах;

-          сборка изделий;

-          испытание;

-          регулировка;

-          окраска;

-          отделка;

-          упаковка;

-          отправка.

Производственная система состоит из производственных единиц, включающих производственные подразделения.

Производственная единица – рабочие, оборудование и производственные участки, занятые выполнением одного и того же задания (завод, предприятие)

Подразделение – формальная группа в организации, отвечающая за выполнение конкретных задач в организации в целом (цех, участок, отдел); – организационная единица, создаваемая для осуществления каких-либо видов деятельности или технических или организационных функций. Подразделения делятся на производственные (цех, участок) и вспомогательные (системы, отделы, участки).

Производственные предприятия составляют часть производственной структуры организации, фирмы в целом либо ее производственно-хозяйственного звена – производственных отделений. На предприятии происходит непосредственная связь работника со средствами производства и создается продукция. Предприятие обладает производственно-техническим единством, организационно-административной и хозяйственной самостоятельностью.

Предприятие выступает центром издержек производства, но не является центром прибыли. Результат деятельности предприятия – показатели издержек производства и отгрузок продукции. Предприятие самостоятельно решает вопросы расходования ресурсов, применения новой техники и технологии. На предприятии добиваются снижения издержек производства и реализации продукции; разрабатывают бизнес-планы, маркетинговые программы. Предприятие ведет собственную бухгалтерию и подотчетно производственному отделению или фирме, организации в целом.

Структура предприятия, как производственной единицы производственной системы выглядит так (рис.1).

Рис.  1 – Структура предприятия

В структуре предприятия имеются следующие службы: техническая, экономическая, снабженческо-бытовая, оперативного управления, обслуживания производства, обслуживания работников.

Производственные подразделения предприятия – заводы, цеха, участки лаборатории – обеспечивают процесс изготовления продукции и услуг. В процесс изготовления входят следующие этапы и действия:

-     разработка (конструирование) продукции;

-     производство;

-     контрольные проверки и испытания продукции на основных этапах ее изготовления;

-     контроль за качеством комплектующих изделий, приобретенных на стороне;

-     контроль за качеством материалов и п/ф, запасных частей для ТО и Р выпускаемых изделий;

-     выработка энергии для технологических целей.

Производственным участком называется часть объема цеха, в котором расположены рабочие места (позиции), объединенные транспортно-накопительными устройствами, средствами технического, инструментального и метрологического обслуживания, средствами управления участком и охраны труда и на котором осуществляются технологические процессы изготовления изделий определенного назначения или выполняются определенные операции.

Участком руководит начальник участка или мастер.

Более крупной организационной единицей является производственный цех, который представляет собой производственное административно-хозяйственное обособленное подразделение завода. Цех включает в себя производственные участки (обычно от 3 до 8 участков), вспомогательные подразделения, служебные и бытовые помещения.

Цехом руководит начальник цеха.

Рабочее место (позиция) – это неделимое в организационном отношении (в данных конкретных условиях) звено производственного процесса, обслуживаемое одним или несколькими рабочими, предназначенное для выполнения одной или нескольких производственных или обслуживающих операций, оснащённое соответствующим оборудованием и технологической оснасткой.

Рис.  2 – Рабочее место фрезеровщика

Рис.  3 – Рабочая позиция роботизированного технологического комплекса (РТК)

2.    Вспомогательные подразделения. Служебные помещения. Бытовые помещения.

Обычно цех занимает отдельное помещение, но на крупных предприятиях или при мелких цехах (при количестве работающих в смену менее 50 человек) и небольших габаритных размерах оборудования в одном помещении размещается несколько цехов. Размещение оборудования связано с технологическим процессом, поэтому основой для проекта участка или цеха является технологический процесс.

По характеру выполняемой работы оборудование делится на основное (технологическое) и вспомогательное. Основное оборудование – это производственное оборудование, на котором выполняются операции технологических процессов, т. е. оно предназначается для выпуска основной продукции. Вспомогательное оборудование – это оборудование, не участвующее непосредственно в технологическом процессе изготовления изделий, но оно используется для обслуживания основного производства (например, токарный станок в службе ремонта и технического обслуживания).

Общая площадь цеха в технологических расчетах рассчитывается как сумма производственной и вспомогательной площадей. В состав производственной площади входят площади рабочих позиций, проходов и проездов между оборудованием внутри производственных участков (кроме площади магистрального проезда). В состав вспомогательной площади входит площадь для размещения оборудования и устройств вспомогательных служб, не расположенные на производственных участках, а также магистральные и пожарные проезды. В цехах создаются магистральные проезды шириной не менее 4,0 м, которую выбирают по нормам технологического проектирования.

Вспомогательные подразделения необходимы для обслуживания и обеспечения бесперебойной работы производственных участков. Это склады различного назначения, транспортная служба, отделение по заточке режущего инструмента, служба технического контроля, служба ремонта и технического обслуживания, отделение для приготовления и подачи смазывающе-охлаждающих жидкостей и др. Состав производственных участков и вспомогательных подразделений определяется технологическим процессом, конструкцией и программой выпуска изготовляемых изделий, организацией производства.

Служебно-бытовая площадь цеха предназначена для размещения конторских и бытовых помещений. В конторских помещениях размещаются административно-конторские службы цеха, конструкторские и технологические бюро, размещаемые в цехе. Бытовые помещения предназначена для удовлетворения санитарно-гигиенических и социально-бытовых нужд работающих в цехе (туалеты, гардеробы, душевые, места курения и отдыха и т. п.).

3.    Последовательность проектирования.

Состав проекта

Проектировать цех или участок, обеспечивающий выпуск изделий определенной номенклатуры, требуемого качества; заданную программу выпуска при достижении минимально возможных приведенных затрат на изготовление и с учетом всех требований к охране труда. При этом затраты на проектирование, строительство и эксплуатацию здания должны быть минимальны. Решение вопросов эстетики и удобства работы могут существенно увеличить вышеуказанные затраты.

Проект технический – это комплект технологической документации, содержащий технологические и экономические расчеты, пояснительную записку, чертежи, схемы и другие материалы, необходимые для строительства здания и организации производства. Проект обычно делят на основную и специальные части. В основной части должны быть представлены следующие документы:

-     рабочие чертежи деталей с годовой программой выпуска для каждой детали;

-     рабочие чертежи заготовок с расчетом припусков на размеры заготовок;

-     обоснование выбора баз при обработке для каждой операции;

-     маршрутные и технологические карты обработки;

-     операционные эскизы обработки;

-     расчёты припусков на обработку для каждого перехода;

-     выбор или расчеты режимов резания;

-     расчеты времени на выполнение каждой операции или определение их по нормативам;

-     чертежи или эскизы приспособлений с расчетами составляющих силы резания и расчётами конструктивных элементов; в особых случаях – расчеты точности установки деталей в приспособлениях.

Рассчитывается годовая трудоёмкость изготовления всей номенклатуры изделий, количество основного и вспомогательного оборудования, режущих и измерительных инструментов. Составляются ведомости на оборудование, приспособления, режущие и измерительные инструменты, основные и вспомогательные материалы, состав производственных и вспомогательных рабочих, инженерно-технического, административного и счетно-конторского персонала, младшего обслуживающего персонала.

В основной част6и должны быть разработаны вспомогательные службы (складская, транспортная, инструментообеспечения, ремонтного и технического обслуживания, контроля качества изделий, бытового обслуживания и охраны труда, подготовки и управления производством).

Специальные части проекта:

1.    Архитектурно-строительная.

2.    Санитарно-техническая (водопровод, отопление, вентиляция, канализация, освещение и др.).

3.    Электротехническая (электроснабжение, связь, пожарная и охранная сигнализация).

4.    Теплоэнергетическая (воздух, газ).

5.    Генеральный план и общезаводской транспорт.

6.    Организация труда и система управления производством.

Каждая из частей имеет:

- пояснительную записку, содержащую сжатое описание элементов производства (технологические процессы, применяемое оборудование, планировку помещений, технико-экономическое обоснование принимаемых решений);

- приложения к пояснительной записке (необходимые расчеты, таблицы, технические характеристики станков, спецификации и т. п.);

- чертежи, схемы, макеты.

Последовательность проектирования

Предпроектные работы выполняются с целью сбора исходных данных, анализа существующего уровня производства, разработки технико-экономического обоснования (ТЭО) или технико-экономического расчета (ТЭР) целесообразности создания нового, расширения, реконструкции или технического перевооружения существующего (действующего) производства, разработки технической заявки (технического задания) на проект и подготовки различных технических материалов для проведения проектных работ.

Предпроектные работы чаще всего проводят за два этапа:

-       предпроектное обследование и разработка ТЭО или ТЭР;

-       разработка и утверждение технической заявки на создание и внедрение производственной системы.

При реконструкции производства необходимо иметь большее количество исходных данных, чем при проектировании нового производства, так как будут использованы уже имеющиеся на заводе здания, сооружения, оборудование и т. д. Перед началом реконструкции на завод выезжает группа проектантов, которая изучает производство.

В состав группы входят технологи, строители из отдела капитального строительства (ОКС) предприятия, энергетик, экономиста и других специалистов.

Основанием для начала предпроектных работ по созданию новой производственной системы является решение руководства предприятия. Назначается генеральная проектная организация с опытными архитекторами, которая предлагает субпроектные организации, будущую строительную организацию.

Основанием для проектирования участков и цехов, реконструкции или расширения их, а также технического перевооружения является задание на проектирование, в которое входят все данные, собранные в предпроектный период.

Предпроектный период

1)   Уточнение поставленной задачи. Сбор необходимых сведений: чертежей или эскизов деталей, программ выпуска каждой детали в ближайшее время и в перспективе; проверка наличия готовых технологических процессов или разработка отсутствующих; расчет трудоемкости обработки и сборки; расчет количества оборудования основного и вспомогательного производств; расчет производственной и общей площади.

2)   Технико-экономическое обоснование целесообразности строительства нового здания, реконструкции, расширения или технического перевооружения действующего производства.

3)   Выбор площадей под строительство с учётом геологических и геодезических обследований.

4)   Разработка технического задания на проектирование с учетом всех уточнений. Особое внимание уделяется выполнению требований по охране окружающей среды и утилизации отходов, когда и за счет кого предусмотрено расширение производства, его размеры, очередность сдачи пусковых объектов.

5)   Техзадание согласуется со всеми компетентными службами (санитарной, пожарной охраной, водоканалом, телефонной, ГИБДД, экологической, госнадзором и т. п. (до 18 организаций).

6)   Техзадание утверждается на градостроительном совете в мэрии. Выдается разрешение на проектирование и резервируются площади под планируемое строительство. Разрешение выдается на определенный срок (обычно от 1 года до 3-х лет), в течение которого необходимо представить готовый проект.

7)   После утверждения ТЗ приступают к проектированию. Назначается график выполнения разделов, субподрядчики и срок выполнения проекта.

Проектный период

Проектирование может вестись в две стадии и в одну.

В одну стадию проектирование ведется при наличии типового проекта (когда-то и для кого-то делался проект, он прошел утверждения по всем инстанциям и имеется в архиве).

В две стадии проектирование выполняется по уникальному проекту. В этом случае сначала выполняется проект в соответствии с техзаданием, он согласуется со всеми компетентными службами (как и техзадание), утверждается на градостроительном совете мэрии и после этого выдается разрешение на строительство (обычно сроком на 3 года). При этом обычно указывается строительная организация и этапы контроля строительства (огораживание места строительства и оборудование подъездных путей, копки котлована, забивки свай, сооружения фундамента и т. д.). После утверждения на градостроительном совете самого проекта приступают ко второй стадии – подготовке рабочей документации для проекта (расчет потребного количества плит перекрытия, кирпича, бетона и т. п.).

Такая последовательность проектирования применяется для сокращения расходов.

Проектирование выполняет обычно проектная организация, имеющая лицензию на данные виды работ. Ведущая проектная организация может поручать некоторые виды работ субподрядчикам, например, проектирование системы вентиляции, электроснабжения и т. п. На начальной стадии проектирования архитекторы-проектировщики уже ориентируются на определенную строительную организацию, учитывается особенность работы и применения строительных конструкций, опыт сотрудничества и т. д.

Очень важно правильно выбрать проектную и строительную организации, от этого зависит качество работ и отсутствие проблем при защите техзадания и проекта на градостроительном совете, при строительстве и сдаче объекта.

 

Вопросы для контроля:

1.    Дайте определения терминам «проект», «предприятие», «производственный участок», «цех», «рабочее место».

2.     Опишите структуру предприятия.

3.    Что является основой для проектирования участка (цеха)?

4.    Что такое технический проект? Какие документы в него входят?

5.    Что входит в состав общей площади цеха?

6.    Из каких этапов состоит последовательность проектирования?

7.    Что входит в предпроектный период?

8.    Сколько стадий может входить в проектный период? Опишите их.

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 3

 

Тема: Основные понятия и направления технологического проектирования механосборочных цехов

Рассматриваемые вопросы:

1.      Состав цехов и малых предприятий механосборочного профиля.

 

1.      Состав цехов и малых предприятий механосборочного профиля.

Современные предприятия представляют собой совокупность различных по своему виду деятельности подразделений, связанных между собой единым процессом изготовления продукции или оказания услуг.

На многих предприятиях осуществляются все стадии жизненного цикла изделия: допроизводственная, производственная и послепроизводственная. В частности, допроизводственная стадия включает опытно-конструкторскую разработку нового изделия, маркетинговые исследования рынка, производственная – его изготовление, а послепроизводственная – реализацию изделия. Все это расширяет состав подразделений предприятия, усложняет связи между ними и предъявляет высокие требования к организационно-экономическому обоснованию производственной структуры, то есть к рациональной организации функционирования и размещения каждого производственного подразделения, к налаживанию тесных производственных связей между цехами и участками.

Производственная структура предприятия – это пространственная форма организации производственного процесса, которая включает состав и размеры производственных подразделений предприятия, формы их взаимосвязей между собой, соотношение подразделений по мощности (пропускной способности оборудования), численности работников, а также размещение подразделений на территории предприятия.

Производственная структура предприятия отражает характер разделения труда между отдельными подразделениями, а также их кооперированные связи в едином производственном процессе по созданию продукции. Она оказывает существенное влияние на эффективность и конкурентоспособность предприятия. Состав, размеры производственных подразделений, степень их пропорциональности, рациональность размещения на территории предприятия, устойчивость производственных связей влияют на ритмичность производства и равномерность выпуска продукции, определяют издержки производства и, следовательно, уровень чистого дохода предприятия. Поэтому эффективная производственная структура предприятия должна отвечать следующим требованиям:

-     простота производственной структуры (достаточный и ограниченный состав производственных подразделений);

-     отсутствие дублирующих производственных звеньев;

-     обеспечение прямоточности производственного процесса на основе рационального размещения подразделений на заводской территории;

-     пропорциональность мощности цехов, участков, пропускной способности оборудования;

-     стабильные формы специализации и кооперирования цехов и участков;

-     адаптивность, гибкость производственной структуры, то есть ее способность к оперативной перестройке всей организации производственных процессов в соответствии с изменяющейся конъюнктурой рынка.

 

 

 

Различают два типа производственных структур:

1)   Комплексная производственная структура (многостадийная). При ней на предприятии существуют все стадии производственного процесса: заготовительная, обрабатывающая и выпускающая.

2)   Специализированная (1–2-стадийная) производственная структура, при которой отсутствуют одна или две стадии. Производственный процесс по недостающим стадиям обеспечивается в форме кооперированных поставок с других предприятий.

Элементы производственной структуры

Первичным элементом производственной структуры является рабочее место – это часть производственной площади цеха, оснащенная основным оборудованием и вспомогательными устройствами, предметами труда, обслуживаемая одним или несколькими рабочими. На рабочем месте выполняется часть производственного процесса, за ним может быть закреплено несколько детале-операций.

Виды рабочих мест:

- простое рабочее место (одна единица оборудования, один рабочий);

- многостаночное рабочее место — один рабочий обслуживает несколько видов оборудования (как правило, работающих в автоматическом режиме);

- комплексное рабочее место (характерно для непрерывных производственных процессов) – один агрегат или установка обслуживается бригадой рабочих.

В зависимости от закрепления за рабочим местом производственной площади выделяют стационарные и подвижные рабочие места. Подвижные рабочие места относятся к таким категориям рабочих, как наладчики, ремонтники, транспортные рабочие. Производственные площади им не выделяются.

По уровню специализации рабочие места подразделяются на специализированные (за рабочим местом закрепляется выполнение трех–пяти детале-операций) и универсальные (закрепление детале-операций или отсутствует, или их число достаточно велико — больше 20).

Совокупность рабочих мест, на которых выполняются технологически однородные операции или различные операции по изготовлению одного-двух видов продукции, составляет производственный участок.

Участки создаются по двум принципам:

1)   Технологический. Участок состоит из однотипного оборудования (группа токарных станков, группа фрезерных, сверлильных станков); рабочие на участке выполняют определенный вид операции. Закрепление за рабочими местами изготовления определенных видов продукции отсутствует. Такой тип участков характерен для мелкосерийного и единичного типов организации производства.

2)   Предметно-замкнутый. На таком участке используется разнотипное оборудование, которое располагается по ходу технологического процесса. Рабочие места специализируются на изготовлении определенного вида продукции (деталей). На участке заняты рабочие разных специальностей. Разновидностью такого типа участков являются поточные линии. Этот тип участков характерен для крупносерийного и массового производств, его работа отличается большей эффективностью по сравнению с участком, созданным по технологическому принципу.

Несколько производственных участков объединяются в цеха. Цех – административно-обособленная часть предприятия, специализирующаяся либо на изготовлении продукции или части ее, либо на выполнении определенной стадии производственного процесса. Возглавляется начальником цеха.

 

 

 

По назначению цехи подразделяются на:

1)   основные – производство основной профильной продукции или законченной части производственного процесса. По стадиям производственного процесса основные цехи подразделяются на заготовительные, обрабатывающие и выпускающие;

2)   обеспечивающие – производство вспомогательной по назначению продукции для основных цехов (инструментальный, ремонтный цехи, энергетическое хозяйство, строительный цех);

3)   обслуживающие – оказание производственных услуг как основным, так и обеспечивающим цехам (транспортное хозяйство, энергетическое хозяйство, строительный цех);

4)   опытно-экспериментальные – изготовление и испытание макетов и опытных образцов проектируемых новых видов продукции;

5)   подсобные и побочные. К подсобным относятся цехи, осуществляющие добычу и обработку вспомогательных материалов, например, карьер по добыче формовочной земли, торфоразработки, огнеупорный цех, снабжающий основные цехи огнеупорными изделиями (на металлургическом заводе). К подсобным относятся также цехи по производству тары для упаковки продукции. Побочные цехи – это те, в которых изготавливается продукция из отходов производства, например, цех товаров народного потребления. В последние годы удельный вес этих цехов в производственной структуре значительно вырос;

6)   вспомогательные – уборка заводской территории, выращивание сельхозпродукции.

Рис.  1 – Производственная структура цеха

В зависимости от вида специализации выделяют следующие типы производственной структуры основных цехов:

-     технологическая;

-     предметная (или подетально-узловая, если предприятие специализируется на выпуске деталей или узлов к изделиям);

-     смешанная (предметно-технологическая).

В цехах с технологической специализацией выполняется определенная часть производственного процесса. Продукция, выпускаемая цехом, часто меняется и не закреплена за рабочими местами. Этот вид промышленной структуры наименее эффективен по сравнению с предметным и подетально-узловым.

 

К основным недостаткам технологической структуры следует отнести:

-     высокую трудоемкость продукции и низкую эффективность используемых ресурсов, а следовательно, высокие издержки производства;

-     большие потери времени на частую переналадку оборудования, транспортные работы по перемещению предметов труда от одного участка к другому, большие потери времени на межсменное и межоперационное пролеживание деталей и полуфабрикатов. Это влечет за собой высокую длительность производственного цикла изделия, низкую оборачиваемость оборотных средств и, следовательно, относительно низкую рентабельность производства.

Предметная или подетально-узловая структура основных цехов характерна для массового выпуска продукции устойчивой номенклатуры, при таком типе производственной структуры каждый цех специализируется на выпуске одного или нескольких конструктивно подобных изделий. В цехах участки создаются по предметно-замкнутому принципу.

Преимущества предметной структуры по сравнению с технологической:

-     она способствует внедрению прогрессивного высокопроизводительного специализированного оборудования (автоматизированных поточных линий, гибких производственных систем);

-     упрощается планирование, а также межцеховая и внутрицеховая кооперация;

-     сокращаются производственные циклы изготовления деталей и узлов;

-     повышается ответственность работников цехов и участков за качество продукции и выполнение плана по номенклатуре;

-     повышается производительность труда, улучшаются другие экономические показатели цехов и предприятия в целом.

Наиболее распространенной является смешанная структура (предметно-технологическая). При ней заготовительные цехи имеют технологическую структуру, обрабатывающие – подетально-узловую, а выпускающие – предметную.

В условиях меняющейся конъюнктуры рынка предметная структура становится более уязвимой. Выходом из этого положения может стать процесс диверсификации производства (расширение производства разнообразных видов продукции и осуществление новых видов деятельности). Этому служит широкое использование стандартизации и унификации конструкции выпускаемой продукции и на этой основе повышение гибкости производственной структуры.

Производственная единица как элемент производственной структуры – это комплекс специализированных цехов, имеющих самостоятельную структуру управления (но не обладающих правом юридического лица). Производственная единица создается на очень крупных предприятиях, холдинговых компаниях, концернах; может функционировать на правах филиала (дочернего АО) с сохранением юридической самостоятельности.

Факторы, влияющие на характер и особенности структуры предприятий

Производственные структуры предприятий отличаются большим разнообразием. Однако можно выделить следующий комплекс факторов, влияющих на характер и особенности той или иной структуры.

1)   Отраслевая принадлежность предприятия

Определяется как характером производственного процесса, так и конструктивными особенностями, назначением выпускаемой продукции. Этот фактор в первую очередь оказывает влияние на состав основных цехов предприятия, которые будут существенно отличаться в разных отраслях. Так, одностадийная производственная структура характерна для добывающих отраслей, многостадийная — для обрабатывающих отраслей промышленности.

Например, в металлургической промышленности к основным производственным цехам относятся: доменное, мартеновское или конвертерное производства, прокатный цех. В машиностроении — литейный, кузнечный, механообрабатывающий, сборочный цехи. Для текстильной отрасли: прядильный, ткацкий, красильно-отделочный цехи.

Вспомогательные же цехи будут (с учетом некоторых особенностей) идентичными во всех отраслях, поэтому отраслевая принадлежность предприятия на их составе и особенностях организации почти не сказывается.

2)     Характер производственного процесса (аналитический, синтетический, прямой) оказывает влияние на уровень развития и многообразие представленных на предприятии основных стадий производственного процесса: заготовительной, обрабатывающей, выпускающей.

При аналитическом производственном процессе, когда из одного вида сырья производится несколько видов готовой продукции, на предприятиях может иметься один–два заготовительных цеха и несколько выпускающих цехов. В этом случае актуальной становится проблема организации сбыта разнообразной по своему характеру продукции. Такая структура характерна для предприятий химической, металлургической, легкой, пищевой отраслей промышленности.

Использование на предприятии синтетического производственного процесса наоборот предполагает создание нескольких заготовительных цехов и ограниченного состава выпускающих цехов. Такой тип производственной структуры характерен для машиностроительных предприятий, мебельных комбинатов. Например, на автомобильном заводе имеются литейные, кузнечно-прессовые цехи и поточные конвейерные линии по сборке автомобилей нескольких моделей. Для производственной структуры этих предприятий весьма актуальной становится проблема организации материально-технического обеспечения и завоза большой номенклатуры материальных ресурсов, покупных полуфабрикатов.

Прямой производственный процесс используется на предприятиях добывающих отраслей: шахтах, рудниках, карьерах. В их производственной структуре могут быть один–два заготовительных цеха (добыча сырья, его обогащение) и один выпускающий — небольшая переработка сырья и отправка потребителям.

3)   Конструкторско-технологические особенности продукции

Требования к качеству продукции оказывают существенное влияние на характер производственной структуры предприятия. Так, например, при производстве наукоемкой высокоточной техники (радиоэлектроника, электротехника, станкостроение, авиапромышленность) в производственной структуре значительный удельный вес по численности занятых в них работников занимают подразделения, обслуживающие предпроизводственную стадию: научно-технические центры, лаборатории, опытно-экспериментальные цехи, испытательные станции, подразделения по шефмонтажу, наладке и сервисному обслуживанию своей продукции у потребителей. Связи на этих предприятиях достаточно сложны. К их производственной структуре предъявляются высокие требования гибкости, адаптивности. Это связано в первую очередь с высокими темпами обновляемости продукции и постоянным освоением новых ее видов.

4)   Масштаб производства

Размер предприятия оказывает существенное влияние на состав и размеры производственных подразделений. Чем крупнее предприятие, тем сложнее и дороже его производственная структура, многообразнее состав ее элементов: участков, цехов, производственных единиц, о чем свидетельствует таблица 1.

Таблица 1 – Состав производственных подразделений на малых, средних и крупных предприятиях  

Как видно из таблицы, наиболее сложную структуру имеют крупные предприятия, где имеется 4-уровневая производственная структура. Производственная единица – среднее по размерам предприятие, состоящее из нескольких специализированных цехов, которые, в свою очередь, складываются из участков и рабочих мест.

Производственная структура малого предприятия может быть бесцеховой, состоящей только из участков и рабочих мест.

Характер специализации

Этот фактор влияет на такие разновидности производственной структуры основных цехов, как предметная, подетально-узловая, технологическая. Выбор той или иной формы производственной структуры определяется масштабами производства однотипной, конструктивно-подобной продукции устойчивой номенклатуры.

Предметная форма специализации производственной структуры связана с выпуском одним или несколькими цехами законченной готовой продукции. Такой вид структуры используется в массовом типе организации производства. Продукция цехов с подетально-узловой формой специализации – детали или узлы к готовой продукции. Этот тип производственной структуры используется также в крупносерийном и массовом типах производства, как правило, в обрабатывающих цехах. В условиях технологической формы специализации за цехами закрепляется лишь выполнение технологических процессов. Продукция разнообразная, на рабочих местах отсутствует закрепление номенклатуры продукции. Такая форма специализации производственной структуры характерна, как правило, для заготовительных цехов. По сравнению с предметной и подетально-узловой формами специализации эта форма производственной структуры наименее эффективна.

С формами специализации производственной структуры непосредственно связаны и формы кооперирования. Чем выше уровень специализации, тем более широкие производственные связи устанавливаются между цехами внутри предприятия и с внешними поставщиками материальных и производственных ресурсов.

Специализация производственной структуры определяет ее тип (специализированная или комплексная). При специализированной производственной структуре могут отсутствовать одна–две стадии производственного процесса, и завод в этом случае работает как механосборочный или сборочный цех, получая все необходимые компоненты для изготовления продукции со стороны. В комплексной производственной структуре имеется полный состав цехов как основных, так и обслуживающих.

 

Вопросы для контроля:

1.    Сколько стадий жизненного цикла осуществляются на предприятии?

2.    Что такое производственная структура предприятия?

3.    На сколько типов делится производственная структура?

4.    По каким принципам создаются участки?

5.    На какие виды подразделяются цехи по назначению?

6.    Какие типы производственной структуры основных цехов выделяют?

7.    Какие факторы влияют на характер и особенности структуры предприятий?

8.    Что такое характер специализации?

Проектирование механосборочных цехов

ЛЕКЦИЯ № 4

 

Тема: Расчет и проектирование механосборочного цеха

Рассматриваемые вопросы:

1.    Исходные данные и определение годовой производственной программы.

 

1.  Исходные данные и определение годовой производственной программы.

Последовательность проектирования цехов, участков и МП механосборочного производства (МСП) во многом определяется исходными данными для выполнения расчётов.

Исходными данными для проектирования механических, механосборочных, сборочных участков, цехов и малых предприятий механосборочного профиля являются: номенклатура объектов производства; годовая производственная программа; станкоёмкость механической обработки заготовок деталей, входящих в одно изделие; трудоёмкость сборки изделия.

В качестве руководящей и справочной информации можно использовать типовые планировки и компоновки цехов, нормативные и справочные данные, номенклатурные каталоги металлорежущего оборудования.

На первом этапе проектирования цехов механосборочного производства необходимо установить тип и формы организации производства. В соответствии с ГОСТ 14.004, показателем для определения типа производства является коэффициент закрепления операций

где Чо – число технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца цехом, участком или МП;

Сп – число рабочих мест (стендов, станков и др.).

Коэффициент Кз.о = 1 для массового производства; 1 <  10 для £ Кз.о  крупносерийного; 10 <  Кз.о £ 20 для среднесерийного; 20 £ Кз.о  <  40 для мелкосерийного. Для единичного производства величина Кз.о не регламентируется.

Таблица 1 – Ориентировочное (предварительное) определение типа производства в металлообрабатывающих подразделениях машиностроения

Поскольку без разработки технологических процессов изготовления деталей и нормирования трудоёмкости (станкоёмкости) выполнения технологических операций в течение месяца определить число операций и число рабочих мест невозможно, на начальной стадии проектирования для определения типа производства можно воспользоваться табл. 1 и 2 с обязательной проверкой принятых решений (при выполнении дипломных проектов и работ) 16 18 после расчёта числа технологических операций и определения количества единиц технологического оборудования и рабочих мест сборки.

Таблица 2 – Ориентировочное (предварительное) определение типа производства при сборке изделий

После выявления типа производства устанавливают форму его организации: групповую или поточную. В свою очередь, групповая организация производства может быть переменно-поточной и непоточной.

Групповая организация производства характеризуется изготовлением группы деталей (или других изделий) различной конфигурации на специализированных рабочих местах и основана на использовании типовых технологических процессов. В условиях крупно- и среднесерийного производства применяют поточно-групповую организацию производства, в основу которой положены унифицированные групповые технологические процессы.

В мелкосерийном и единичном производствах специализация участков, цехов и МП основывается на применении типовых технологических процессов, для которых характерна групповая непоточная организация производства.

Годовую производственную программу представляют в укрупнённом (табл. 3) и подетальном виде (табл. 4).

Таблица 3 – Производственная программа в укрупнённом виде

Таблица 4 – Подетальная производственная программа

Основой для проектирования механических, механосборочных и сборочных участков, цехов и МП крупносерийного и массового производства является подетальная производственная программа и суммарное штучное время по операциям технологического процесса. Для единичного, мелко- и среднесерийного  годовые станкоёмкость механической обработки-производства  заготовок и трудоёмкость сборки изделий.

В единичном, мелкосерийном и среднесерийном производстве подетальную производственную программу представляют только для деталей-представителей. Проектирование механических и механосборочных цехов, участков и МП ведут на основании точной, приведённой или условной программ.

Точную программу рассчитывают в том случае, когда установлена и обеспечена нормативно-технической документацией вся номенклатура объектов производства. Проектирование по точной программе ведут, в основном, при массовом и крупносерийном производстве с поточной формой организации, что и обусловливает необходимость точных расчётов. Точную годовую программу выпуска всех объектов производства определяют по зависимости

где Nсб – годовая программа выпуска сборочных единиц, шт.;

nд – количество деталей одного наименования, входящих в одну сборочную единицу, шт.;

Nзк – программа деталей (запасных частей), поставляемых потребителю в едином комплекте со сборочной единицей (изделием), шт.;

Nзр – программа деталей (запасных частей), поставляемых потребителю россыпью и за отдельную плату, шт.;

Nк – программа деталей, поставляемых по кооперации на другие предприятия, выпускающие аналогичные по назначению изделия, шт.

Приведённую программу рассчитывают при большом разнообразии изготовляемой продукции или при отсутствии точной программы, когда имеются полные данные только по изделиям-представителям. Для приведения программы участков к меньшей номенклатуре все изделия делят на группы по конструктивному и технологическому подобию. Для каждой группы выбирают изделие-представитель, по которому ведут все последующие расчёты. К изделию-представителю предъявляют следующие основные требования: 

-     число изделий-представителей должно быть преобладающим в годовой программе;

-     общая годовая трудоёмкость изделий-представителей должна составлять наибольшую часть от общей годовой трудоёмкости всех деталей данной группы;

-     остальные изделия в группе должны быть сходны с изделием-представителем по конструктивным признакам, габаритным размерам и массе.

Расчёт приведенной программы Nпр заключается в условном приравнивании каждого изделия группы к выбранному представителю и определению их количества с учётом коэффициента приведения К:

Общий коэффициент приведения рассчитывают по выражению

где К1, К2, К3 – коэффициенты приведения, соответственно, по массе, серийности, сложности; Кп – коэффициент приведения по любому другому параметру, оказывающему влияние на производительность и себестоимость изготовления и учитывающему особенности механической обработки заготовок или сборки рассматриваемых изделий:

где М, N, Мх, Nх – соответственно масса, кг, и программа выпуска, шт., изделий-представителей и приводимых изделий

a1, a2 – показатели степени:, a1 =0,15 – для объектов лёгкого и среднего машиностроения;  a1= 0,2 – для объектов тяжелого машиностроения;

Ко – коэффициент приведения по оригинальности. Для сборочных цехов, участков и МП , где В, Вх – соответственно количество оригинальных деталей в изделии-представителе и в приводимом изделии.

Для определения значений  рекомендуется использовать нормативы, приведённые в табл. 5.

Таблица 5 – Средние значения коэффициента приведения

Для механических цехов, участков и МП, где – среднее значение среднего арифметического отклонения профиля обработанных поверхностей изготовляемых деталей, мкм:

где Rак – количественноее значение Ra, мкм;

nк – число поверхностей, имеющих значение Ra = Rак.

Значение при обработке резанием определяют по нормативам, приведённым в табл. 6. 

Таблица 6 – Средние значения коэффициента приведения Ко

После определения приведённой программы вместо заданного числа изделий с обширной номенклатурой дальнейшие расчёты ведут по сокращённой и ограниченной номенклатуре с новым условным числом

где р – количество наименований деталей рассмотренной конструктивно-технологической группы;

i – номер группы.

Результаты расчётов сводят в таблицу по форме табл. 7.

 

 

 

Таблица 7 – Расчёт приведённой программы

Расчёт по условной программе ведут в основном при единичном и мелкосерийном производствах, когда номенклатура объектов производства очень велика или в неё входят изделия, конструкция которых в полном объёме ещё не разработана, а иногда и не известна. В последнем случае заданием на проектирование предусматривают выпуск продукции в единицах массы или в стоимостном выражении. Для проектирования выбирают условные представители (детали или изделия, на которые имеются исходные данные и по которым ведут дальнейшее проектирование). Обычно в этом случае используют среднеотраслевые нормы станкоёмкости или трудоёмкости изготовления одной тонны аналогичных изделий.

Вопросы для контроля:

1.    Что является исходными данными для проектирования механосборочных цехов?

2.    Что устанавливают на первом этапе проектирования?

3.    Что производят на втором этапе?

4.    Сколько форм организации производства существует?

5.    Что такое деталь-представитель?

6.    Как производят расчет по приведенной программе?

7.    Как производят расчет по точной программе?

8.    Как производят расчет по условной программе?