Разработка технологических процессов

Для служб ТПП исходным документом является приказ руководителя предприятия, в котором определяется поэтапное выполнение мероприятий по технологической подготовке к выпуску изделия. На основании приказа планово-производственный отдел (ППО) предприятия составляет сетевой или комплексный план-график, в котором устанавливает этапы освоения изделия, перечень работ по ТПП и продолжительность их выполнения, состав подразделений-исполнителей и ответственных исполнителей по каждому подразделению.

Примерный сетевой график показан на схеме 1: какие процессы, в какой очередности и в какие сроки должны быть осуществлены для реализации проекта. Исходные и результирующие данные в табл.1 и 2.

Таблица 1

Элементы проекта и время на их выполнение

На схеме 13.7 все отдельные процессы объединены в общий проект в форме сетевого плана. При этом "узлы"– это места остановки производственного процесса. Они так пронумерованы, что из двух связанных стрелой узлов последующий имеет более высокий порядковый номер. Проект имеет 4 пути, время осуществления каждого дано в схеме 13.8. Путь, требующий наибольшего времени (на схеме 13.8 – 8,9 недели), можно определить как "критический путь". Можно выявить минимальное время, необходимое для реализации проекта. Другие пути показывают буферное время: 1,3; 1,6; 0,6 недели.

Схема 1. Сетевой план

Таблица 2

Критический путь

При согласовании плана-графика соответствующими подразделениями и службами производится организационно-технический анализ производства, который включает: конструктивно-технологический анализ изделия; анализ существующих производственных мощностей и площадей; оснащенности производства технологическими процессами, оборудованием и оснасткой, а также анализ уровня механизации и автоматизации производственных процессов. При этом учитывают программу, номенклатуру осваиваемого изделия и организационно-техническую структуру предприятия.

Выполнение работ по ТПП учитывает ППО с целью получения информации о состоянии ТПП за любой календарный отрезок времени и использования ее для контроля за выполнением работ.

Для проведения учета используют следующие данные: номенклатуру выполненных работ; фактическую продолжительность выполнения работ; последовательность выполнения работ; движение трудовых и материальных ресурсов.

Периодичность и порядок ведения учета, выдачи, приема и хранения учетной документации определяются конкретными условиями производства и устанавливаются предприятием, осуществляющим ТПП. Учетная информация должна формироваться в соответствии со специализацией служб ТПП и быть достаточной для анализа и принятия решения всеми специализированными службами.

При наличии отклонений от установленных критериев принимают оптимальное решение по их устранению, а затем регулируют ход ТПП.

Предложения по уточнению планов работ с целью проведения регулирования процесса ТПП вносятся контролирующим органом – ППО. Изменения, вносимые в плановую документацию, утверждает руководство предприятия, осуществляющего ТПП. В процессе регулирования необходимо учитывать: затраты ресурсов на реализацию принимаемых решений, влияние этих решений на работу смежных подразделений и дальнейший ход ТПП.

Достижение единых технических требований к продукции (в т. ч. международных) осуществляется за счет их гармонизации на основесертификации продукции и системы качества ее производства *. Сертификация в зависимости от статуса может быть обязательной и факультативной. Обязательной сертификации подлежит продукция, в НТД на которую имеются требования по безопасности и экологической совместимости. Сертификация продукции по эксплуатационным свойствам проводится по требованию потребителей или желанию производителя, в коммерческих целях. При подготовке к сертификации в коммерческих целях предприятие-изготовитель на основании маркетинговых исследований и технико-экономического анализа производства уточняет эксплуатационные свойства (показатели) продукции, при этом, как правило, их изменяют (повышают или в отдельных случаях понижают) исходя из запросов потребителей и декларируют в стандартах или технических условиях. Предприятие, для обеспечения высокой конкурентоспособности, должно максимально стремиться информировать потребителя о действительных различиях между своей продукцией и продукцией конкурентов.

С учетом рыночной ситуации любое изделие, как бы проходит цикл из четырех этапов: этап выведения на рынок; этап роста; этап зрелости; этап упадка. Этап выведения на рынок характеризуется медленным ростом сбыта и минимальными прибылями пока изделие проталкивают по каналам распределения. В случае успеха изделие вступает в этап роста, для которого характерны быстрый рост сбыта и увеличение прибылей. На этом этапе предприятия стремятся усовершенствовать изделие, проникнуть в новые сегменты рынка и каналы распределения, а также немного снизить цены. Затем следует этап зрелости, в рамках которого рост сбыта замедляется, а прибыли стабилизируются. Для оживления сбыта предприятия изыскивают различные новаторские приемы, предусматривающие в частности модификацию рынка, модификацию изделия и модификацию комплексного маркетинга. И, наконец, изделие вступает в стадию упадка, когда сбыт и прибыли сокращаются. Задача предприятия на этом этапе состоит в выявлении "дряхлеющих изделий" и принятия в отношении каждого из них решения либо о продолжении выпуска, либо о "понижении плодов", либо об исключении его из номенклатуры. В последнем случае изделие могут продать другому предприятию или просто снять с производства.

Общие правила разработки технологических процессов определяются ГОСТом 14.301–83.

Этим ГОСТом установлено три вида технологических процессов: единичный, типовой и групповой.

Технологический процесс разрабатывается для изготовления или ремонта изделия или для совершенствования действующего технологического процесса. Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным. Прогрессивность технологического процесса оценивается показателем, устанавливаемым отраслевой системой аттестации технологических процессов. Технологический процесс должен соответствовать требованиям техники безопасности и промышленной санитарии.

Документы на технологические процессы следует оформлять в соответствии с требованиями стандартов "Единой системы технологи ческой документации"(ЕСТД). Исходная информация для разработки технологических процессов подразделяется на базовую, которая включает данные, содержащиеся в конструкторской документации на изделие, и программу выпуска этого изделия; руководящую, содержащую данные, которые находятся в следующих документах: отраслевых стандартах, устанавливающих требования к технологическим процессам, а также в стандартах на оборудование и оснастку; документации на действующие единичные, типовые и групповые технологические процессы; классификаторах технико-экономической информации; производственных инструкциях; материалах по выбору технологических нормативов (режимов обработки, припусков, норм расхода материалов и других); документации по технике безопасности и промышленной санитарии; справочную, включающую данные, которые содержатся в следующих документах: описаниях прогрессивных методов изготовления и ремонта; каталогах, паспортах, справочниках, альбомах; планировках производственных участков.

Основными этапами разработки технологических процессов являются: анализ исходных данных; выбор действующего типового, группового технологического процесса или поиск аналога единичного процесса; выбор исходной заготовки и методов ее изготовления; выбор технологических баз; составление технологического маршрута обработки; разработка технологических операций; нормирование технологического процесса; определение требований техники безопасности; расчет экономической эффективности технологического процесса; оформление технологических процессов.

Типовой технологический процесс должен быть рациональным в конкретных производственных условиях и разрабатываться на основе анализа множества действующих и возможных технологических процессов на производство типовых представителей групп изделий. Типизация технологических процессов базируется на классификации объектов производства и осуществляется на трех уровнях: государственном, отраслевом и на предприятии. Классификатор деталей (изделий) должен создаваться с использованием ЭВМ. Для этой цели в память ЭВМ необходимо ввести такую конструкторскую информацию: номер чертежа детали, вид и марку материала и его массу, габаритные размеры детали; вид поверхностей – плоскость, цилиндр, отверстие, резьба, зубчатая поверхность, шар, криволинейная поверхность и т. п. и их размеры; шероховатость поверхности и точность обработки и другие параметры. Все эти параметры должны быть закодированы.

Сортирование этих параметров (от высших к низшим) дает возможность создать группы деталей, сходных по конструкции и технологии их обработки, для которых возможно применение типовых технологических процессов, являющихся основой для разработки конкретных процессов.

Основные этапы разработки типовых технологических процессов определены ГОСТ 14.303–73*; к ним относятся: классификация объектов производства, их количественная оценка и анализ конструкций типовых представителей; выбор заготовки и методов ее изготовления; выбор технологических баз и вида обработки; разработка технологического маршрута и операций; расчет точности, производительности и экономической эффективности вариантов и оформление типовых технологических процессов.

Необходимость каждого этапа, состав задач и последовательность их решения определяются разработчиком типового технологического процесса.

Типовой технологический процесс может быть оперативным, отражающим прогрессивное состояние технологии в настоящий момент времени, и перспективным, предусматривающим его дальнейшее совершенствование с учетом развития науки и техники в области технологии.

Дальнейшим развитием типизации технологических процессов является разработка групповой технологии2, которая наиболее эффективна при небольших партиях обрабатываемых деталей и частой переналадке оборудования.

Групповой технологический процесс предназначен для совместного изготовления или ремонта группы изделий различной конфигурации.

Он должен состоять из комплекса групповых технологических операций, выполняемых на специализированных рабочих местах в последовательности технологического маршрута изготовления определенной группы изделий. При разработке групповых технологических операций следует предусматривать достаточную величину их суммарной трудоемкости для работы без переналадки технологического оснащения (допускается только частичная подналадка).

Основой разработки группового технологического процесса и выбора общих средств технологического оснащения является комплексное изделие, которое может быть одним из изделий группы или искусственно созданным (условным).

Групповые технологические процессы и операции разрабатываются для всех типов производства только на уровне предприятия в соответствии с требованиями ГОСТ 14.301–83* и ГОСТ 14.316–75*.

Исходная информация для разработки групповых технологических процессов и операций определяется по ГОСТ 14.303–73*. Руководящая информация дополнительно должна включать данные, содержащиеся в действующих групповых технологических процессах и операциях, классификаторах изделий, оборудования и оснастки. Справочная информация должна содержаться в документации на действующие типовые и единичные технологические процессы, в описаниях прогрессивных методов обработки, а также в ведомостях трудоемкости изделий и других нормативных материалах.

Основные этапы разработки групповых технологических процессов включают анализ исходных данных, группирование изделий, количественную оценку групп предметов, нормирование технологического процесса. Остальные этапы аналогичны основным этапам разработки типовых технологических процессов, определяемых ГОСТ 14.303–73*.

Правила организации группового производства определяются ГОСТом.

К специализированным подразделениям группового производства могут быть отнесены цехи и участки группового производства и групповые поточные линии.

Групповая технология создает условия для применения методов серийного и крупносерийного производства даже при небольшом числе изготовления каждого отдельного изделия, что позволяет использовать все преимущества серийного и крупносерийного производства.

Использование типовых и групповых технологических процессов позволяет повысить производительность труда и снизить себестоимость продукции за счет применения наиболее прогрессивного технологического оборудования, процесса производства в целом и оснастки. При этом сокращаются число разнообразных технологических маршрутов, трудоемкость и длительность технологической подготовки производства.

Проектируемые технологические процессы фиксируются в технологической документации: в маршрутных, операционных и операционно-инструкционных технологических картах.

Маршрутные карты содержат перечень цехов, а внутри цехов– перечень технологических операций с указанием оборудования, технологического оснащения, разряда работы и нормы времени по каждой операции. Они используются в условиях единичного и мелкосерийного производства, когда бывает их достаточно для обработки деталей или выполнения сборочных операций.

Операционные карты используются в серийном производстве и содержат перечень "переходов" операции с указанием оборудования для выполнения операции, режимов обработки и технологического оснащения по каждому "переходу", разряда работы, нормы времени по отдельным составляющим и на операцию в целом.

Операционно-инструкционные карты используются в массовом производстве и содержат более подробные указания по выполнению технологической операции, включая эскизы наладок, способы крепления и измерения деталей, организацию рабочего места.

Информация, формируемая в процессе создания технологической документации, должна быть пригодна для использования в АСУП и при создании гибких автоматизированных (автоматических) систем и производств.

Контрольные операции устанавливаются технологами в соответствии с требованиями чертежей и техническими условиями; они фиксируются в технологических картах. Для сложных и ответственных операций технического контроля разрабатываются специальные карты с указанием в них объекта контроля, места его выполнения, метода и средств контроля, допустимых отклонений.

При проектировании технологических процессов может разрабатываться несколько вариантов.

Выбирают тот вариант технологического процесса, который при всех прочих равных условиях дает возможность изготовить деталь при наименьших затратах на ее производство, т. е. по наименьшей себестоимости.

Себестоимость изготовления партии деталей Сn, определяемая при проектировании технологического процесса, рассматривается как сумма, состоящая из затрат двух видов: зависящих и не зависящих от числа деталей в партии:

Сn = pn + v.

К числу затрат на обработку одной детали p, зависящих от размера партии п, относятся расходы на основные материалы и заработную плату производственных рабочих, а также некоторые другие расходы. К числу затрат v, не зависящих от числа деталей в партии, относятся расходы по подготовке работы (операции) и ее технологической оснастке, по наладке оборудования, инструктажу и т. п. Эти затраты определяют сперва на партию в целом, а затем приводят на одну деталь.

Себестоимость изготовления одной детали Сд при запуске в обработку партии деталей п шт. определяется по формуле

Сд = p + v / n

1 Партией деталей принято называть число одноименных деталей n, запускаемых одновременно в производство и обрабатываемых с одной наладки.

Пример.

Если сумма затрат, производимых па партию детален независимо от ее размера v = 600 руб., а затраты, производимые на каждую деталь, p / n = 0,4 руб., то при партии деталей n = 550 шт. себестоимость изготовления каждой детали равна:

Сд = 0,4 + 600 / 550 = 1,49 руб.,

а себестоимость изготовления всей партии:

Сn = 0,4 *500 +600 = 820 руб.

На рис. 2 приведен график сравнения двух вариантов технологического процесса: в первом варианте v' = 270 руб. и p' = 1 руб., а во втором варианте v" = 600 руб., p" =0,4 руб. Из графика видно, что при партии деталей n = 550 шт. себестоимость изготовления по этим двум вариантам одинакова (линии затрат Cд = 1,49 руб. и Cn = 820 руб. пересекаются в точке, соответствующей n = 550 шт.).

Рис.2. График сравнения двух вариантов технологических процессов

Сравнивая два варианта разрабатываемого технологического процесса, выбирают тот из них, который при заданной величине размера партии обеспечивает наименьшую себестоимость.

Проектируемый технологический процесс записывают в технологических картах, на основе которых составляют материальные спецификации и ведомости требуемого инструмента и другой оснастки.

Технологические карты составляются в виде: а) маршрутных; б) операционных; в)инструкционных.

а) Маршрутные карты используются в единичном и мелкосерийном производстве с большой номенклатурой выпускаемой продукции. Составлением маршрутных карт заканчивается разработка технологического процесса. Эти карты служат основой для межцехового планирования (расцеховки) на предприятиях этих типов производства.

б) Операционные или попереходные технологические карты, содержащие все необходимые данные по разработанному технологическому процессу, составляются на предприятиях крупносерийного и массового производства на основе маршрутных карт.

в) Инструкционные карты составляются главным образом в массовом производстве, для наиболее сложных и трудоемких операций, и предназначаются для непосредственного использования рабочими. В инструкционной карте подробно описывается не только содержание данной операции, режимы, оснастка и пр., но и основные приемы работы.

Материальные спецификации составляются в виде перечня необходимых для изготовления деталей конкретного наименования основных материалов с указанием марки, сорта, размера и количества по каждому сорторазмеру.

Ведомости требуемого инструмента, так же как и материальные спецификации составляются на основе технологических операционных карт и служат основой для планирования потребности производства в инструментах и другой оснастке.

Новые технологические процессы обычно не сразу. внедряются в производство, а сначала подвергаются проверке в экспериментальных цехах, после которой в основных цехах производится отладка. Проверка и отладка проводятся при выпуске пробных серий под непосредственным руководством технологов. При этом проверяются и корректируются не только запроектированные технологические процессы, но и конструкции инструментов и приспособлений, а также намеченные режимы обработки, нормы времени и расценки.

Экспериментирование в области технологии имеет целью изыскание, а в дальнейшем и освоение новых, более совершенных технологических процессов получения заготовок, механической и термической обработки деталей, сборки узлов и машин, а также более производительных режимов резания, сварки и т. п. Экспериментирование проводится не только в порядке текущей технической подготовки, но и по плану научно-исследовательских работ.

Документация по технологическому процессу,

утвержденная главным инженером завода, является, наравне с конструкторской документацией, важнейшим техническим документом, отступление от которого (без соответствующего разрешения) является нарушением технологической дисциплины.

Строгое соблюдение технологической дисциплины является важнейшим условием успешного выполнения государственного планового задания, скорейшего освоения новой техники, правильного использования средств производства, экономии времени, материалов и энергии.

На машиностроительных предприятиях выпускаются детали, чрезвычайно разнообразные как по исходному материалу, конфигурации и размерам, так и по требованиям точности и чистоты изготовления. Проектирование и внедрение различных технологических процессов по большому числу деталей представляет собой весьма трудоемкую и дорогостоящую работу. Это определяет необходимость разработки типовых технологических процессов.

Типовые технологические процессы разрабатываются на основе классификации деталей, по которой все изготовляемые на заводе детали разбиваются на классы, классы — на группы, группы — на подгруппы по следующим признакам: исходный материал, конфигурация, размеры и чистота обрабатываемых поверхностей детали. Типизация технологических процессов имеет большое значение для систематизации, обобщения и распространения передовых высокопроизводительных технологических процессов. Типизация технологических процессов сокращает трудоемкость технологической подготовки в 2—3 раза, а технологическую документацию в 8—10 раз. Типовые технологические процессы широко применяются главным образом при механической и термической обработке деталей в условиях мелкосерийного и единичного производств. Необходимо расширить применение типизации технологических процессов литья, ковки и сборки.

Технологическая подготовка производства на заводе выполняется службой главного технолога. На крупных заводах технологическая подготовка производства в горячих цехах производится отделом главного металлурга или под его непосредственным руководством. Технологическая подготовка на машиностроительных заводах может быть организована по централизованной, децентрализованной или смешанной системе.

При централизованной системе технологическая подготовка сосредоточивается в общезаводском технологическом отделе (отделе главного технолога). Централизованная система применяется в массовом и крупносерийном производствах. На рис.3 показана примерная схема организационной структуры технологического отдела машиностроительного предприятия.

Децентрализованная система предполагает рассредоточение технологической подготовки по основным производственным цехам завода. Технологические бюро этих цехов самостоятельно разрабатывают технологические процессы и их оснастку. Такая система применяется в единичном производстве при значительной номенклатуре выпуска машин, их узлов и деталей и частых изменениях этой номенклатуры. При децентрализованной системе отдел главного технолога завода осуществляет лишь общее методическое руководство цеховыми технологическими бюро.

Смешанная система организации технологической подготовки заключается в том, что разработка проводится частично (маршрутная технология) в отделе главного технолога и частично (операционная технология) в цеховых технологических бюро. Такая система применяется в серийном производстве.

Состав и организационная структура технологического отдела (отдела главного технолога) зависит от масштаба и характера его работы.

Рис. 3. Схема организационной структуры технологического отдела машиностроительного предприятия