Обеспечение технологичности конструкции изделия

Понятие обеспечения технологичности конструкции изделия охватывает подготовку производства, предусматривающего взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, достижение оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство, техническое обслуживание и ремонт изделия.
Сведения об уровне технологичности конструкции используются в процессе оптимизации конструктивных решений на стадии разработки конструкторской документации, при принятии решения о производстве изделия, анализе технологической подготовки производства, разработке мероприятий по повышению уровня технологичности конструкции изделия и эффективности его производства и эксплуатации.
Обеспечение технологичности конструкции изделия наряду с отработкой самой конструкции включает ее количественную оценку. Этот показатель рассчитывается с помощью базовых (исходных) данных.

К числу основных показателей, характеризующих технологичность конструкции изделий, можно отнести трудоемкость изготовления изделия, его удельную материалоемкость, технологическую себестоимость, трудоемкость, стоимость и продолжительность технического обслуживания, степень унификации конструкции.
При оценке технологичности конструкции следует пользоваться минимальным, но достаточным количеством показателей. Точность количественной оценки технологичности конструкции изделий, а также
перечень показателей и методика их определения устанавливаются в зависимости от вида изделия и степени отработки его конструкции и типа производства.
При проведении отработки конструкции изделия на технологичность следует иметь в виду, что в этом случае играет роль вид изделия, степень его новизны и сложности, условия изготовления, технического обслуживания и ремонта, перспективность и объем его выпуска.
Испытание конструкции изделия на технологичность должно обеспечить решение следующих основных задач:
снижение трудоемкости и себестоимости изготовления изделия;
снижение трудоемкости и стоимости технического обслуживания изделия;
снижение важнейших составляющих общей материалоемкости изделия - расхода металла и топливноэнергетических ресурсов при изготовлении, а также монтаже вне предприятия-изготовителя и ремонте.
Работы по снижению трудоемкости и себестоимости изготовления изделия и его монтажа сопровождаются повышением серийности изделия посредством стандартизации и унификации, ограничения номенклатуры составных частей конструктивных элементов и используемых материалов, применения высокопроизводительных и малоотходных технологических решений, использования стандартных средств технологического оснащения, обеспечивающих оптимальный уровень механизации и автоматизации производственных процессов.
Снижение трудоемкости, стоимости и продолжительности технического обслуживания и ремонта предполагает использование конструктивных решений, позволяющих снизить затраты на проведение подготовки к использованию изделия, а также облегчающих и упрощающих условия технического обслуживания, ремонта и транспортировки.
В свою очередь комплекс работ по снижению материалоемкости изделия включает:
применение рациональных сортаментов и марок материалов, рациональных способов получения заготовок, методов и режимов упрочнения деталей;
разработку и применение прогрессивных конструктивных решений, позволяющих повысить ресурс изделия и использовать малоотходные и безотходные технологические процессы;
разработку рациональной компоновки изделия, обеспечивающей сокращение расхода материала.
В ходе выполнения технологической подготовки производства различают два вида технологичности конструкции изделия - производственную и эксплуатационную.
Производственная технологичность конструкции проявляется в сокращении затрат средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства, а также длительности производственного цикла.
Эксплуатационная технологичность конструкции изделия проявляется в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт изделия.
Оценка технологичности конструкции может быть двух видов: качественной и количественной.
Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя. Качественная сравнительная оценка вариантов конструкции допустима на всех стадиях проектирования, когда осуществляется выбор лучшего конструктивного решения и не требуется определение степени различия технологичности сравниваемых вариантов.

Качественная оценка при сравнении вариантов конструкции в процессе проектирования изделия предшествует количественной и определяет ее целесообразность.

Количественная оценка технологичности конструкции изделия выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности конструкции. Количественная оценка рациональна только в зависимости от признаков, которые существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции.
Технологическая подготовка производства ставит перед технологом задачу: из имеющихся в его распоряжении вариантов изготовления изделия выбрать оптимальный, т.е. наиболее рациональный и экономичный, способ производства, оборудование и технологическую оснастку.
Оптимальный вариант необходимо выбирать с учетом условий производства - степени его устойчивости, серийности, сложности. Например, в крупносерийном и массовом производстве, как правило, есть все возможности, чтобы решить эту задачу, так как каждый элемент затрат может быть рассчитан с высокой степенью точности.

В серийном же производстве продолжительность выпуска изделий короче из-за довольно частой сменяемости номенклатуры, поэтому сравнительная оценка сопоставляемых технологических процессов должна быть проведена быстро и качественно.
В основе сравнительных расчетов лежит определение технологической себестоимости и установление экономически целесообразного объема годового производства. Технологической себестоимостью называется сумма затрат, изменяющаяся с изменением технологического процесса.
Законченные результаты проектирования технологической подготовки производства оформляются специальной документацией. На предприятиях машиностроения, строительных материалов, мебельных фабриках и в некоторых других отраслях такими документами являются технологические карты.

Они представляют описание всего технологического процесса от поступления исходных материалов и комплектующих изделий на склад отдела материально-технического снабжения и до выпуска готового изделия и передачи его отделу сбыта продукции. Например, в металлургии основной технологической документацией являются нормативно-технологические карты, графики работ, производственно-технические инструкции и разработанные на их основе программы для электронных управляющих машин.
Технологический регламент является основной технологической документацией в ряде отраслей, например, в химической промышленности. В нем дается описание основных параметров, этапов и режимов технологического процесса, рецептуры и порядка ведения операций.

В технологическом регламенте устанавливается характеристика готового продукта, перечень и характеристика исходного сырья и материалов.
На предприятиях всех отраслей промышленности технологическая документация обязательно включает нормы расхода сырья, материалов, энергии, топлива, нормы отходов производства, описание транспортных маршрутов, перечень рабочих инструкций, спецификации оборудования и инструментов.
Выполнение работ по технологической подготовке производства позволяет сосредоточить усилия конструкторов, технологов и организаторов на решении главных задач развития-техники, технологии и организации производства, повысить гибкость технологических процессов к переналадке на выпуск новых изделий и снизить затраты на ее проведение приблизительно в два раза.

Тема 16 Планирование технической подготовки производства

Техническая подготовка производства является объектом внутризаводского планирования и представляет собой в определенной мере детализацию и конкретизацию планов технического и организационного развития производства.
Разработка плана технической подготовки производства является органической частью долгосрочного и среднесрочного планирования. В долгосрочном плане определяются основные направления и стадии технической подготовки, сроки ее начала и окончания с разбивкой по видам работ, конкретным исполнителям, источникам и объектам финансирования.

В годовые планы входят те стадии и виды работ, которые должны выполняться в течение планируемого года.
Исходными данными для планирования технической подготовки производства служат: задания плана технического развития предприятия; нормативы для определения состава и объема работ, их продолжительность по всем этапам технической подготовки.
В организации планирования технической подготовки производства существенную роль играют нормативы технической подготовки производства.
Среди нормативов необходимо различать: объемные нормативы, нормативы объема работ по подготовке производства в натуральном выражении и нормативы трудоемкости этих работ.
Данные нормативы носят локальный характер, поскольку для их разработки необходимо проводить анализ и обобщение отчетных данных освоения новых изделий на конкретном предприятии с учетом специфики его функционирования и экономического состояния.
Объемные нормативы дают основание рассчитать в натуральном выражении объем работ по технической подготовке. Эти расчеты основываются на таких показателях, как число технологических операций, объем чертежной и технической документации, число оригинальных деталей и их сложность в изготовлении.
Нормативы трудоемкости работ технической подготовки производства определяются по нормам, отражающим опыт конструирования изделий и проектирования технологических процессов не только на данном предприятии, но и в отрасли, на предприятиях-смежниках, предприятиях-конкурентах.
В процессе планирования нередко ставятся задачи сокращения сроков технической подготовки с целью ускорения реализации достижений науки и техники в производстве, сокращения затрат на осуществление технической подготовки и повышения качества работ.
На практике с целью сокращения сроков подготовки используется метод параллельного и параллельнопоследовательного ведения работ. В этом случае работы, например, второй стадии начинаются раньше, нежели заканчивается первая, а третьей стадии - раньше, чем заканчивается вторая, и т.д.

В результате совмещения разных стадий проектирования общий цикл подготовки резко сокращается.
В организации работ по созданию и освоению новой техники и технологии важное место занимает использование наглядных графических изображений - сетевых графиков. Они состоят из двух элементов: работ и событий. События представляют собой начало или окончание каждого вида работ, которые можно четко зафиксировать в начальной и конечной стадиях.

Исходным событием называется момент начала первых работ, связанных с подготовкой и реализацией запланированного мероприятия.
На графике события обозначаются кружками с указанными в них номерами, работы - стрелкой, соединяющей последовательно связанные события. Продолжительность работы обозначается не длиной стрелки, а числом единиц времени, которое указывается над стрелкой (обычно это число дней или месяцев).

Снизу под стрелкой часто указываются затраты на проведение работ (рубли, человеко-дни). Полный путь в сетевом графике - это непрерывная последовательность взаимосвязанных работ и событий, ведущая от начального к конечному событию.
Сетевой график позволяет наиболее рационально построить ход выполнения работ, установить строгую последовательность и очередность в выполнении всех необходимых операций и действий. С помощью сетевого графика можно с достаточной точностью определить сроки свершения каждого события и, следовательно, срок достижения результатов завершающего события.

Кроме того, применяя сетевой график, можно оптимизировать сроки выполнения завершающего события, выявить и определить влияние различных факторов на сокращение срока каждого мероприятия, организовать контроль, наблюдение и управление действиями отдельных исполнителей.

Тема 17 Экономическая эффективность научно-технической подготовки производства

Экономическая эффективность научно-технологической подготовки производства определяется в основном типизацией и стандартизацией технологических процессов, применением универсально-сборных приспособлений, агрегатного оборудования (вместо специализированного), а также методов параллельного и параллельно-последовательного выполнения работ.
Рассчитывается экономическая эффективность на трех стадиях жизненного цикла изделий: проектировании, производстве и эксплуатации. Суммарная экономическая эффективность на этих трех стадиях определяется по формуле
Эобщ Эр + Эизг + Ээкспл,
где Э_р, Э_изг, Э_экспл - экономическая эффективность, соответственно, на стадиях разработки, изготовления, эксплуатации.
Экономическая эффективность на стадии разработки проекта образуется за счет применения стандартных и унифицированных деталей и узлов оснастки, универсально-сборных приспособлений, быстропереналаживаемого оборудования и определяется по формуле
Эр = ?[ (t[jЗр - Cд)]- 0,2p₂Cст, j=1
где B_nj - количество наименований стандартных типоразмеров деталей и узлов в данном типе оснастки; p₁ -среднее количество типов оснастки, которое нужно было бы разработать за год, если бы оно не было заменено стандартными и унифицированными конструкциями; t_pj - средняя трудоемкость разработки конструкций одной детали или узла оснастки; 3_pj - средняя часовая зарплата работника с учетом дополнительной зарплаты и отчислений на социальное страхование, р.; Сд - средняя стоимость дополнительных работ по проектированию отдельных деталей или отдельных изменений в унифицированной, стандартной оснастке, р.; p₁ - количество применяемых типов стандартизированной и унифицированной оснастки, шт.; С_ст - стоимость разработки одной стандартизированной или унифицированной конструкции оснастки, р.; 0,2 - коэффициент, учитывающий срок работы стандартной или унифицированной оснастки.
Экономическая эффективность на стадии разработки может быть получена также за счет использования ранее спроектированных и изготовленных в специализированном производстве деталей, узлов и отдельных типов оснастки в целом. В этом случае экономическую эффективность можно определить по формуле
эр =?Bnj (t р- Ср - С к-)]-?С з,
j =і
где С_к- - затраты на подбор и корректировку ранее спроектированной оснастки, р.; С_з - затраты на введение системы учета применяемости оснастки и ее частей, р.; q - коэффициент, учитывающий срок действия системы применяемости (при сроке действия три года q = 0,33). В других случаях берется из отраслевых нормативов.
Экономическая эффективность на стадии изготовления типов и типоразмеров стандартизированной и унифицированной технологической оснастки образуется в результате централизации и специализации ее производства. В общем случае экономическая эффективность от изготовления оснастки по стандартам или проведения унификации оснастки на стадии ее изготовления рассчитывается по формуле
Эизг = ? [А_й(С_г1 - С_й)] - ?_нКд_ОП,
i=
где n - количество типоразмеров выпускаемой оснастки, шт.; С₁ и С₂ - соответственно, себестоимость изготовления i-го типоразмера оснастки, р.; А - годовой объем производства i-го типоразмера стандартизированной оснастки, р.; Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (0,16); К_доп - дополнительные капитальные вложения в основные фонды цехов вспомогательного производства, участвующих в ТПП.
Экономическая эффективность на стадии эксплуатации возникает ввиду сокращения расхода стандартизированной и унифицированной технологической оснастки на основное производство за счет увеличения ее стойкости и возможности многократного применения для изготовления различных изделий. Экономическую эффективность можно определить по формуле
C i,H
п1 C H
ZC iiH
i=1 Tcii
2
z
ii
i2Ll i2
Э
ч-,экспл
А ?^нКДОП;
i=1 Tci2 )
где ni и п₂ - количество типов применяемой оснастки; Ci и С₂ - заводская себестоимость изготовления единицы оснастки i-го типа; H _ii и H _i2 - норма расхода оснастки i-го типа; T_cii и T_ci2 - стойкость одного типоразмера оснастки i-го типа; А - годовой выпуск изделий основного производства.
Снижение длительности цикла технической подготовки производства и затрат на техническую подготовку производства положительно влияет на процесс постановки продукции на производство, ее освоение и начало серийного выпуска.

Тема 18 Содержание и экономическая эффективность научно-технического прогресса

Научно-технический прогресс (НТП) - это процесс непрерывного развития науки, техники, технологии, совершенствования предметов труда, форм и методов организации производства и труда. Он выступает также как важнейшее средство решения социально-экономических задач, таких, как улучшение условий труда, повышение его содержательности, охрана окружающей среды, а в конечном счете - повышение благосостояния народа.
Научно-технический прогресс в своем развитии проявляется в двух взаимосвязанных и взаимозависимых формах - эволюционной и революционной.
Эволюционная форма научно-технического прогресса характеризуется постепенным, непрерывным усовершенствованием традиционных технических средств и технологий, накоплением этих усовершенствований. Такой процесс может длиться достаточно долго и обеспечивать, особенно на начальных его этапах, существенные экономические результаты.
Научно-технический прогресс (в любой его форме) играет определяющую роль в развитии и интенсификации промышленного производства. Он охватывает все звенья процесса, включающего фундаментальные, теоретические исследования, прикладные изыскания, конструкторско-технологические разработки, создание образцов новой техники, ее освоение и промышленное производство, а также внедрение новой техники в народное хозяйство. Происходит обновление материально-технической базы промышленности, растет производительность труда, повышается эффективность производства.

Исследования показывают, что в течение ряда лет снижение затрат на производство промышленной продукции в среднем на 2/3 обеспечивалось за счет мероприятий научно-технического прогресса.
Основными направлениями научно-технического прогресса являются комплексная механизация и автоматизация производства, химизация, электрификация производства.
Одним из важнейших направлений научно-технического прогресса на современном этапе служит комплексная механизация и автоматизация производства.
Для нормального развития и функционирования сложного народнохозяйственного механизма необходимы постоянный обмен информацией между его звеньями, своевременная обработка большого объема данных на различных уровнях управления, что также невозможно без использования ЭВМ. Поэтому от уровня компьютеризации в значительной степени зависит развитие экономики.
Приоритетными направлениями научно-технического прогресса являются:
- электронизация народного хозяйства - обеспечение всех сфер производства и общественной жизни высокоэффективными средствами вычислительной техники (как массовой - персональные компьютеры, так и супер-ЭВМ с быстродействием более 10 млрд. операций в секунду с использованием принципов искусственного интеллекта), внедрение нового поколения спутниковых систем связи и т.д.;
- комплексная автоматизация всех отраслей народного хозяйства на базе его электронизации - внедрение гибких производственных систем (состоящих из следующих основных блоков: станка с ЧПУ или так называемого обрабатывающего центра, ЭВМ, микропроцессорных схем, робототехнических систем и кардинально новой технологии); роторно-конвейерных линий, систем автоматизированного проектирования, промышленных роботов, средств автоматизации погрузочно-разгрузочных работ;
- ускоренное развитие атомной энергетики, направленное не только на строительство новых атомных электростанций с реакторами на быстрых нейтронах, но и сооружение высокотемпературных атомных энерготехнологических установок многоцелевого назначения;
- создание и внедрение новых материалов, обладающих качественно новыми эффективными свойствами (коррозионной и радиационной стойкостью, жаропрочностью, устойчивостью к износу, сверхпроводимостью и др.);
- освоение принципиально новых технологий - мембранной, лазерной (для размерной и термической обработки; сварки, резки и раскроя), плазменной, вакуумной, детонационной и других видов технологий;
- ускоренное развитие биотехнологии, открывающей пути коренного увеличения продовольственных и сырьевых ресурсов, способствующей созданию безотходных технологических процессов.
Разграничение перечисленных направлений относительно, поскольку все они отличаются высокой степенью взаимозаменяемости и сопряженности: прогресс в одной области опирается на достижения в других.

Тема 19 Организация производственной инфраструктуры

ПЛАН
1 Организация инструментального хозяйства.
2 Организация ремонтного хозяйства.
3 Организация складского хозяйства.
4 Организация транспортного хозяйства.
5 Организация энергохозяйства.
6 Тенденции развития производственной инфраструктуры.
Совершенствование производственной инфраструктуры является одним из факторов улучшения деятельности предприятия.
Работы по обслуживанию основного производства выполняются вспомогательными подразделениями и обслуживающими хозяйствами: инструментальным, ремонтным, транспортным, службами материальнотехнического снабжения и сбыта продукции.
Несмотря на то, что многие работы по обслуживанию производства (изготовление запасных частей, инструмента, средств малой механизации и транспортных средств и т.п.) могут быть выполнены на специализированных предприятиях или заводах, изготавливающих оборудование, доля такого рода показателей на современных предприятиях достаточно велика.

Организация инструментального хозяйства

Инструментальное хозяйство на предприятии создается для выполнения работ по обеспечению производства инструментом и технологической оснасткой, организации их хранения, эксплуатации и ремонта.
Структура и организационные формы инструментального хозяйства весьма разнообразны и зависят от типа производства, вида выпускаемой продукции, ее конструкторской и технологической сложности и объема производства.
Инструментальное хозяйство на предприятии включает производственные звенья (участки, цехи) по изготовлению инструментов, складские и комплектующие подразделения (центральный инструментальный склад, цеховые инструментально-раздаточные кладовые); подразделения по восстановлению и ремонту инструментов; подразделения по инструментообеспечению рабочих мест.
Задачи и объем работ по организации инструментального хозяйства определяются особенностями основного производства, сложностью выпускаемой продукции, используемым оборудованием, масштабами изготовления однотипной продукции и степенью ее новизны.
Вместе с тем от уровня организации этого хозяйства и качества инструмента зависят интенсивное использование оборудования, технологические параметры его работы, уровень производительности труда и в целом результаты работы всего предприятия.
Условием рациональной организации и экономичного использования инструмента является его четкая классификация. Это необходимо для выбора однотипного и взаимозаменяемого инструмента, конструктивно и технологически сходных его видов при подборе партии одновременно изготавливаемой оснастки, организации его хранения, определения порядка получения и производства.

Важное значение классификация инструмента имеет для выявления степени применяемости различных его видов и обоснования рациональных форм его получения с производства.
Поэтому для упрощения организации инструментального хозяйства производится классификация инструмента.
Инструмент различают по характеру использования: универсальный (нормальный, стандартный) и специальный инструмент.
Универсальный инструмент применяется на всех предприятиях промышленности при выполнении операций определенного рода. Специальным называется инструмент, используемый на предприятии для выполнения определенной операции при изготовлении конкретных деталей продукции.

Содержание раздела