Технологічна і екологічна підготовка виробництва

Передовий вітчизняний і зарубіжний досвід свідчить, що доцільно провадити інтегровану проектно-технологічну підготовку виробництва (цьому сприяють сучасні інформаційні технології, програмне забезпечення та технічні засоби), що значно скорочує цикл і відповідні витрати матеріальних, трудових і фінансових ресурсів.

Головна мета ТПВ полягає в проектуванні комплексу технологічних процесів, спрямованих на забезпечення мінімальних інвестицій та поточних витрат на виробництво певного обсягу виробів з високими параметрами якості.

У зв’язку із сертифікацією продукції та атестацією виробництв зростає роль і значення технологічної підготовки виробництва в забезпеченні сталого конкурентоспроможного рівня виготовлення продукції. Основні завдання технологічної підготовки виробництва такі: забезпечення високої якості обробки деталей, складання окремих частин і виробу загалом; створення умов для дотримання принципів раціональної організації виробничих процесів; найефективніше використання устаткування і виробничих площ; зростання про­дуктивності праці, зниження витрати матеріалів і енергоресурсів.

Виконання вказаних завдань у конкретних умовах дають змогу розглядати технологічну підготовку виробництва як сукупність робіт, що визначають послідовність виконання виробничого процесу нового виробу найраціональнішими способами з урахуванням конкретних умов виробництва даного підприємства. Схема формування та реалізації конструкторсько-технологічного рішення наведена на рис. 13.6.

Рис. 13.6. Схема формування та реалізації конструкторсько-технологічного рішення

Трудомісткість робіт із ТПВ та витрати на її проведення значно перевищують витрати на НДДКР. Наприклад, у США таке перевищення становить 11 разів і більше. Організаційні системи ТПВ.Технологічна підготовка виробництва на підприємстві здійснюється службою головного технолога. Склад і організаційна структура технологічного відділу (відділу головного технолога) залежать від масштабу і характеру його роботи.

Технологічна підготовка на машинобудівних підприємствах може проводитись за централізованою, децентралізованою або змішаною системами.

При централізованій системі технологічна підготовка зосереджується в загальнозаводському технологічному відділі (відділі головного технолога). Вона застосовується в масовому і великосерійному виробництвах.

Децентралізована система припускає розосередження технологічної підготовки по основних виробничих цехах заводу, де відповідні технологічні бюро самостійно розробляють технологічні процеси та їх оснащення. Така система застосовується в одиничному виробництві за умов значної номенклатури випуску машин, їх вузлів і деталей та частих змін цієї номенклатури. При децентралізованій системі відділ головного технолога заводу здійснює лише загальне методичне керівництво цеховими технологічними бюро.

Змішана система організації технологічної підготовки застосовується в серійному виробництві. Особливість її полягає в тому, що маршрутна технологія розробляється відділом головного технолога, а операційна технологія — у цехових технологічних бюро.

Регламентація ТПВ. Єдиною системою технологічної підготовки виробництва (ЄСТПВ), що встановлена державними стандартами, регламентуються організаційний процес та процедури управління комплексу робіт.

ЄСТПВ призначена забезпечити: єдиний для кожного підприємства системний підхід до вибору, застосування методів і засобів ТПВ, що відповідають передовим досягненням науки, техніки і виробництва; гнучкість пристосування виробництва до безперервного його вдосконалення, швидкого переналагодження на випуск досконалішої техніки; раціональну організацію механізованого й автоматизованого виконання комплексу інженерно-технічних робіт, у тому числі автоматизацію конструювання об’єктів і засобів виробництва; розроблення технологічних процесів та управління ТПВ; взаємозв’язок з іншими АСУ і підсистемами; високу ефективність ТПВ.

Порядок формування та застосування документації на методи та засоби ТПВ визначається державними стандартами, стандартами підприємств та документацією різноманітного призначення, що регламентується відповідними стандартами, які становлять нормативно-технічну базу ЄСТПВ. Стандарти ЄСТПВ взаємопов’язані зі стандартами інших систем, що забезпечує проведення єдиної технічної політики.

При освоєнні нових виробів у складі завдань ТПВ виконуються такі роботи:

1) технологічний аналіз робочих креслень та їх контроль на предмет технологічності конструкції деталей і складальних одиниць;

2) коригування технологічної документації, одержаної від розробника з огляду на конкретні умови виробництва;

3) розроблення прогресивних технологічних процесів виготовлення деталей, складання, регулювання і випробування окремих вузлів та виробу загалом;

4) проектування спеціальних інструментів, технологічного оснащення й нестандартного устаткування для виготовлення нового виробу;

5) розроблення та впровадження передових форм організації виробництва;

6) складання технологічних маршрутних карт, операційних технологічних карт;

7) виконання планувань цехів і виробничих дільниць з розміщенням устаткування, робочих місць, потокових ліній відповідно до розроблених технологічних маршрутів;

8) складання норм витрат матеріалів інструменту та енергоресурсів;

9) розроблення та впровадження підсистеми якості, раціональних методів технічного контролю;

10) вивірка, налагодження і впровадження технологічних процесів на виробничих дільницях і робочих місцях;

11) випуск дослідної партії виробів, з коригуванням технологічної документації і відповідних попередніх організаційних рішень;

12) випуск установчої партії (серії) виробів;

13) розрахунки виробничої потужності підприємства, нормативні витрати.

Усі робочі креслення деталей піддаються технологічному аналізу відповідно до вимог стандартів, що передбачає контроль на предмет їх технологічності та можливості виготовлення в умовах виробництва даного підприємства, що сприяє плідній праці конструкторів та технологів. Під час аналізу виявляються і розглядаються можливості використання типових технологічних процесів, стандартного оснащення, засобів механізації та автоматизації, перевіряється наявність устаткування і виробничих потужностей підприємства.

Проектування технологічних процесів.На підприємствах використовуються загальні правила розроблення технологічних процесів, що визначаються державними стандартами. Ними встановлені три види технологічних процесів: одиничний, типовий і груповий.

Вихідна інформація для розроблення технологічних процесів підрозділяється на: базову, що містить дані конструкторської документації на виріб та програму випуску цього виробу; керівну, яка міститься в галузевих стандартах, що встановлюють вимоги до технологічних процесів, стандартах на устаткування й оснащення, у документації на діючі одиничні, типові і групові технологічні процеси; класифікаторах техніко-економічної інформації, виробничих інструкціях, матеріалах на вибір технологічних нормативів (режимів обробки, допусків, норм витрати матеріалів тощо), документації з техніки безпеки і промислової санітарії; довідкову, що міститься в описах прогресивних методів виготовлення і ремонту, каталогах, паспортах, довідниках, альбомах, плануваннях виробничих дільниць.

Основними етапами розроблення технологічних процесів є: аналіз вихідних даних; вибір діючого типового, групового технологічного процесу або пошук аналога одиничного процесу; вибір вихідної заготовки і методів її виготовлення; вибір технологічних баз; упорядкування технологічного маршруту обробки; розроблення технологічних операцій; нор­мування технологічного процесу; визначення вимог техніки безпеки і промислової санітарії; розрахунок економічної ефективності технологічного процесу; оформлення технологічних процесів.

Одиничний технологічний процес розробляється для виготовлення чи ремонту виробу або для вдосконалення чинного технологічного процесу. Ступінь прогресивності технологічного процесу оцінюється показниками, що встановлені системою стандартів із сертифікації продукції та атестації виробництва і відповідних технологічних процесів.У розділі3 були розглянуті основи розроблення технологічних і виробничих процесів в умовах одиничного та дрібносерійного виробництв.

Типовий технологічний процес розробляється на основі аналізу множини чинних та можливих технологічних процесів на виробництво типових представників груп виробів. Типізація технологічних процесів базується на класифікації об’єктів виробництва. Деталі, що виготовляються на заводі, підрозділяються на класи, класи — на групи, групи — на підгрупи за такими ознаками: вихідний матеріал, конфігурація, розміри та чистота оброблюваних поверхонь деталі. Класифікатор деталей (виробів) створюється з використанням ЕОМ.

Сортування цих параметрів (від вищих до нижчого) дає можливість створити групи деталей, подібних за конструкцією і технологією їх обробки, для котрих можливо застосування типових технологічних процесів, що і є основою для розробки конкретних процесів.

Основні етапи розроблення типових технологічних процесів: класифікація об’єктів виробництва, їх кількісне оцінювання та аналіз конструкцій типових представників; вибір заготовки та методів її виготовлення; вибір технологічних баз і виду обробки; розроблення технологічного маршруту та операцій; розрахунок точності, продуктивності й економічної ефективності варіантів; оформлення типових технологічних процесів.

Типізація технологічних процесів має велике значення для систематизації, узагальнення і поширення передових високопродуктивних технологічних процесів. Типізація технологічних процесів скорочує трудомісткість технологічного підготування у 2—3 рази, а обсяг технологічної документації у 8—10 разів. Типові технологічні процеси широко застосовуються, головним чином, при механічній та термічній обробці деталей в умовах дрібносерійного і одиничного виробництв.

Подальшим розвитком типізації технологічних процесів є розроблення групової технології, що найефективніша при невеликих партіях оброблюваних деталей і частому переналагодженні устат­кування.

Груповий технологічний процес призначений для спільного виготовлення або ремонту групи виробів різноманітної конфігурації. Він має складатися з комплексу групових технологічних операцій, що виконуються на спеціалізованих робочих міс­цях у послідовності технологічного маршруту виготовлення визначеної групи виробів. У процесі розроблення групових технологічних операцій варто передбачати достатню величину їх сумарної трудомісткості для роботи без переналагодження технологічного оснащення (допускається тільки часткове підналагодження).

Основою розробки групового технологічного процесу і вибору загальних засобів технологічного оснащення є комплексний виріб, що може бути одним з виробів групи чи штучно створеним (умовним).

Основні етапи розроблення групових технологічних процесів: аналіз вихідних даних; групування виробів; кількісна оцінка груп предметів; нормування технологічного процесу. Інші етапи аналогічні основним етапам розроблення типових технологічних процесів.

Групова технологія створює умови для застосування методів серійного і великосерійного виробництв навіть при невеликій кількості виготовлення кожного окремого виробу, що дає змогу використовувати всі переваги цих методів організації виготовлення партії продукції для задоволення певних замовлень споживачів і загальних потреб ринку.

Використання типових і групових технологічних процесів сприяє підвищенню продуктивності праці і зниженню собівартості продукції за рахунок застосування найпрогресивнішого технологічного устаткування, процесу виробництва в цілому та оснащення. При цьому скорочуються кількість різноманітних технологічних маршрутів, трудомісткість і тривалість технологічної підготовки виробництва.

Обґрунтування вибору технологічного процесу. При проектуванні технологічних процесів може розроблятися кілька варіантів, з яких вибирають такий варіант, що за всіх інших рівних умов дає можливість виготовити деталь з найменшими витратами на її виробництво, з найменшою собівартістю.

Вибір варіантів технологічних процесів здійснюється на основі зіставлення технологічної собівартості. До її складу входять тільки такі елементи, величина яких різна для порівнювальних варіантів. При цьому всі витрати на виготовлення виробу треба поділити на змінні (В_зм), річний розмір яких прямо пропорційно залежить від річного обсягу випуску виробу (N_рч) та умовно-постійні (В_ум.пт), розмір яких не залежить від зміни обсягу виробництва.

До змінних належать такі витрати: на основні матеріали за винятком відходів; на паливо (для технологічних цілей); на різні види енергії (для технологічних цілей); на основну та додаткову заробітну плату виробничих робітників з відрахуваннями на соціальні цілі; на експлуатацію універсального технологічного устаткування; на експлуатацію інструменту та універсального оснащення.

До умовно-постійних належать витрати: на експлуатацію устаткування, оснащення та інструменту, спеціально сконструйованих для здійснення технологічного процесу за даним варіантом; на оплату підготовчо-завершального часу.

Загальна формула технологічної собівартості для операції (i – j) має такий вигляд:

Після визначення технологічної собівартості за двома варіантами процесу розраховують величину річного критичного обсягу продукції за кожною операцією.

Якщо зіставлення варіантів технологічного процесу здійснити графічно, то буде очевидно, що критичним обсягом виробництва продукції є абциса точки перетину двох прямих з початковими ординатами В_{ум.пт 1} та В_{ум.пт 2} для кожного варіанта рівняння його технологічної собівартості.

Таким чином, визначення абциси цієї «критичної точки» є завершальним етапом техніко-економічних розрахунків, які встановлюють сфери найдоцільнішого застосування кожного з варіантів, що зіставляються, і які обмежуються певним розміром програм N_рч.

Наприклад, треба вибрати ресурсозберігаючий технологічний процес, який складається з чотирьох операцій, кожна з яких має два варіанти виконання (табл. 13.1). Виробнича програми N_рч = 800 шт.

Таблиця 13.1

ЕКОНОМІЧНІ ПАРАМЕТРИ ВАРІАНТІВ ТЕХНОЛОГІЇ

Для першої операції шт.

Технологічна собівартість продукції на першій операції при обсязі N_кр = 1000 шт. становить:

С_тех1 = 150 · 1000 + 120 000 = 270 000 грн.;

С_тех1 = 120 · 1000 + 150 000 = 270 000 грн.

Також аналогічно визначаються N_рч та С_тех за варіантами на всіх операціях.

На підставі розрахункових даних будуємо графік зміни собівартості продукції і визначаємо зони з найменшими витратами (рис. 13.7).

Рис. 13.7. Графік зміни технологічної собівартості за 1 та 2 варіантами

Виходячи з заданої програми N = 800 шт., вибираємо на першій операції 1 варіант, тому що N = 800 шт. менше N_кр = 1000 шт., що забезпечує нижчу собівартість продукції. Аналогічно діємо на всіх операціях.

Загальна технологічна собівартість продукції заданої програми становить:

Собівартість одиниці продукції С_тех.од = 1 456 000 : 800 = 1860 грн.

Якщо треба визначити економічний технологічний процес з більшої кількості варіантів (наприклад, з п’яти), тоді будується орієнтовний граф, дуги якого являють собою технологічні операції. Для оцінки використання ресурсів при можливих варіантах виготовлення деталей (виробу) вводиться цільова функція С_тех, тобто сума технологічних собівартостей за кожною з запрограмованих операцій, з тим щоб їх сума була мінімальною:

Визначити оптимальний варіант технологічного процесу можна шляхом вибору маршруту в заданому орієнтовному графі, що має мінімальну сумарну собівартість.

Документація технологічних процесів. Документи на технологічні процеси варто оформляти відповідно до вимог стандартів «Єдиної системи технологічної документації» (ЄСТД). Спроектований технологічний процес записують у технологічних картах, на основі яких складають матеріальні специфікації і відомості необхідного інструменту та іншого оснащення. Технологічні карти залежно від рівня деталізації і типу виробництва розподіляються на: маршрутні, операційні та операційно-інструкційні (рис. 13.8).

Маршрутні технологічні карти містять перелік цехів, а всередині цехів — перелік технологічних операцій із зазначенням устаткування, технологічного оснащення, розряду роботи і норми часу на кожну операцію. Вони використовуються в умовах одиничного і дрібносерійного виробництв з великою номенклатурою продукції, коли їх буває достатньо для обробки деталей або виконання складальних операцій. Ці карти є основою для міжцехового планування (розцеховки) на підприємствах таких типів виробництв.

Операційні технологічні карти використовуються в серійному виробництві. У них послідовно вказуються операції, «переходи» і «проходи», перелік устаткування за типом і моделлю для виконання кожної операції, технологічного оснащення, види різального (оброблювального) і контрольного (вимірювального) інструментів за кожним «переходом», режими різання (кіль­кість обертів, глибина різання, величина подачі тощо) і розряду роботи, норми часу за окремими складовими та на операцію в цілому.

Операційно-інструкційні технологічні карти використовуються в масовому виробництві безпосередньо робітниками для виконання найбільш складних та трудомістких операцій. Вони містять докладніші вказівки щодо виконання технологічної операції, включаючи ескізи наладок, засоби кріплення і виміру деталей, організацію робочого місця, а також основні прийоми роботи.

Контрольні операції встановлюються технологами згідно з вимогами креслень і технічних умов, а також фіксуються в технологічних картах. Для складних і відповідальних операцій технічного контролю розробляються спеціальні карти з зазначенням у них об’єкта контролю, місця його виконання, методу і засобів контролю, допустимих відхилень.