Анализ конструктивно-технологической общности деталей

Представляется, что на примере механообработки как наиболее сложной стадии машиностроительного производства, отличающейся многономенклатурностью деталей, сложностью технологических процессов, многообразием технологических маршрутов, оборудования и оснастки, значительными различиями в трудоемкости и объемах выпуска ПТ и другими факторами, наиболее убедительно проявляются возможности целевой организации и концентрации однородных работ.

Применительно к механообработке классификационная схема предметов труда выразится сложным комплексом соподчиненных понятий (класс, подкласс, тип, группа...), образованных последовательным делением (группированием) предметов труда. Если Д — заданное множество ПТ, то любой предмет труда, из имеющихся в Д, однозначно описывается некоторым набором признаков Рi.

Множество признаков Рi ={Рi:1,2,...k} представляет собой ряд конструктивно-технологических и планово-организационных признаков, по которым классифицируют ПТ множества Д. Задают Рi перечислением их элементов Рi={Рij}, i=1,k; j=1,m, где j отражает градацию i-го признака, исходя из физических свойств предметов труда. В результате группирования объектов создаются горизонтальные и вертикальные ряды классификации. Горизонтальные ряды объединяют совокупность классификационных подразделений одного признака, полученных на данной ступени деления объектов по j-му признаку. Вертикальные ряды объединяют совокупность некоторых признаков Рi (класс, подкласс, группа и т.д.). Образуемые пересечения горизонтальных и вертикальных рядов наиболее четко выделяются при матричной форме представления схемы классификации.

Для обеспечения однонаправленного и прямоточного движения ПТ в производстве детали следует классифицировать по основным конструктивно-технологическим признакам, определяющим маршрут обработки и конструктивный тип деталей. Круг этих признаков, и особенно их внутреннюю градацию, устанавливают с учетом конструктивно-технологических особенностей изготавливаемых машиностроительным предприятием (цехом) изделий. В условиях машиностроения к числу таких основных признаков следует отнести: 1) вид заготовок и материал (Р1); 2) габариты деталей или их массу (Р2); 3) основной технологический маршрут обработки (Р3); 4) конструктивный тип деталей (Р4). В таблице 4.1 представлен пример классификации ПТ.

Таблица 4.1.

Первый из этих признаков служит для определения межцеховых связей и обеспечения однонаправленности межцеховых маршрутов движения деталей. Этот признак предопределяет также общий характер механической обработки и ориентирует проектантов на выбор типа оборудования. По этому признаку всю исследуемую совокупность обрабатываемых на предприятии (в цехе) деталей подразделяют на классы деталей (Д_1j), изготавливаемых, например, из поковки и штамповки, стального и чугунного литья, катаного круглого и полосового материала.

Второй признак, с одной стороны, уточняет межцеховой маршрут движения деталей, с другой — определяет размер и мощность оборудования для обработки. По второму признаку классы деталей подразделяют на подклассы (Д_2j) например, крупных, средних или мелких деталей с указанием основных размерных интервалов.

По третьему признаку определяют ведущие по сложности и трудоемкости операции внутриучасткового маршрута, необходимые для изготовления деталей, и при этом опускают второстепенные или доделочные операции. С другой стороны, здесь ведущие операции как бы определяют технологические комплексы операций, которые при определенных организационно-плановых условиях могли бы выполняться соответствующими станочными модулями. На этой ступени деления в подклассах выделяются группы Д_3j деталей, например, с преобладающими видами только револьверной обработки (Р), револьверно-горизонтально-фрезерной (Р-Ф), токарно-револьверно-вертикально-фрезерной (Т-Р-Ф).

Четвертый признак устанавливают по сходству конструктивной характеристики типа деталей. Этот признак позволяет обосновать выбор организационно-технологических маршрутов (ОТМ) и состав оборудования для изготовления деталей, группирование по этому признаку способствует сокращению времени переналадок оборудования. Правильная классификация деталей по конструктивно-технологическим признакам очень важна, во-первых, для разбивки всей номенклатуры деталей на минимально необходимое число действительно конструктивно-однородных групп, во- вторых, для облегчения правильного отбора и закрепления деталей за каждым участком и формирования профиля его подетальной специализации.

По этому признаку в группах выделяются типогруппы деталей Д_4j например, корпусные детали, стойки, кронштейны, рукоятки, валы, втулки, фланцы, шестерни, винты.

Для сокращения трудоемкости работ по классификации деталей целесообразно использовать стандарты или разработанные отраслевыми НИИ (ВНИИНмаш, ЦНИИТмаш и другими отраслевыми проектно-технологическими институтами) конструкторско-технологические классификаторы деталей.

Поскольку классификация всей совокупности деталей в условиях широкой номенклатуры и сложного состава изделий связана с определенными трудностями, в проектной практике можно использовать метод типической выборки. Всю исследуемую совокупность изделий, включенных в программу, предварительно разбивают на типовые группы. Внутри группы отбирают определенное число деталей в случайном порядке, например, методом повторной или бесповторной выборки. Объем выборки деталей Е каждой группе изделий определяют на основе известной статистической формулы, преобразованной применительно к условиям производственной классификации:

M=M/(∆²M+1),

где m — объем выборки, шт.; М — генеральная совокупность, или общее число деталей в данной группе изделий, шт.; ∆ — возможная допустимая ошибка выборки, долей единицы; в рассматриваемом случае ∆ = 0,05, поскольку возможная ошибка выборки ± 5% вполне удовлетворяет практике технико-экономических расчетов с малым риском (вероятность Р = 0,95).

Полную выборочную совокупность, закладываемую в основу классификации деталей Д, определяют отбором и суммированием объемов частных выборок по всем i (i = 1,2,3..q) группам изделий, т.е.

Д=∑m_i

Метод типической выборки помимо резкого сокращения объема классификационных работ обеспечивает правильное формирование структуры, необходимые пропорции размеров цехов и участков, а на стадии инженерного проектирования — значительное уменьшение объемов расчетов по определению потребного состава оборудования.

Анализ организационно-плановых признаков группирования ПТ.

Организационно-плановыми характеристиками процесса изготовления деталей являются трудоемкость их производства и объем выпуска. Эти факторы, в основном, и определяют степень стабильности производственных условий на рабочих местах и характер повторения запуска деталей в производство. Концентрация на участке деталей, имеющих примерно одинаковые трудоемкости и объем выпуска, способствует уменьшению разнообразия ритмов их изготовления, что обеспечивает повышение ритмичности производства и улучшение экономических показателей работы участков и цехов.

Для группирования деталей по их трудоемкости и объему выпуска удобно пользоваться показателем, синтезирующим оба эти признака. Согласно ГОСТ 14.314-74 таким показателем является показатель относительной трудоемкости детали К_g.

где К_gi — показатель относительной трудоемкости i-й детали; N_i — объем выпуска i-й детали в плановом периода, шт.; К_о,i — число операций технологического процесса обработки i-й детали; t_{шт ij} — штучное время обработки i-й детали на j-й операции, мин.; F_э,j— эффективный фонд работы j-го оборудования в плановом периоде, ч; К_вj — средний коэффициент выполнения норм времени при выполнении работ на i-м оборудовании.

Показатель К_g,i определяет расчетное суммарное количество единиц обезличенного оборудования, необходимого для обработки i-й детали при заданном объеме выпуска, технологии и режиме сменности работы.

Показатель К_g,i рассчитывают по каждой детали, попавшей в выборку, при классификации их заданной совокупности и для каждой типогруппы деталей последней ступени классификации:

где К`gm — суммарная относительная трудоемкость деталей m-й типогруппы выборочной совокупности деталей; f— число наименований деталей в m-й группе.

К`gm по существу, является пятым признаком классификации деталей (Р₅) учитывающим организационно-плановые характеристики каждой типогруппы деталей в целом. Так как показатели относительной трудоемкости деталей каждой m-й типогруппы рассчитаны исходя из выборочной совокупности деталей, то эти показатели необходимо рассчитывать для всей генеральной совокупности деталей, подлежащих механообработке в соответствии с годовой программой машиностроительного предприятия. Исходя из производственной программы рассчитывают число станков, необходимых для её исполнения.

где W — число наименований изделий в программе, шт.; t_i — трудоемкость механообработки деталей i-го изделия, ч; N_i — программа i-го изделия, шт.; К_n-з,i – коэффициент, учитывающий затраты подготовительно-заключительного времени (К_n-з,i =1,01÷1,10); Кз — средний планируемый коэффициент загрузки оборудования (Кз =0,8÷0,9).

Количество станков, необходимых для механообработки выборочной совокупности деталей, подсчитывают как сумму относительной трудоемкости деталей всех типогрупп:

где М — общее количество типогрупп деталей, образовавшихся при классификации деталей (m = 1,2...,М).

Суммарная относительная трудоемкость деталей m-й типогруппы генеральной совокупности деталей, подлежащих механообработке, определяется с учетом поправочного коэффициента Кг:

где Кг — соотношение количества станков (S_n) необходимых для изготовления генеральной совокупности деталей, и количества станков (S`_n), необходимых для изготовления выборочной совокупности деталей.

При проектировании новых цехов исходят из общего числа участков, необходимых для выполнения производственной программы по механообработке, и числа участков, объединяемых в одном цехе. Исходя из нормы управляемости руководителя (7-8 чел.), в каждом цехе при двухсменном режиме работы могут быть три участка или шесть мастеров, подчиненных заместителю начальника цеха по производству.

Для установления общего числа участков (У) обычно руководствуются нормой управляемости (Ну) одного мастера, предложенной д-ром экон. наук Г.Э. Слозингером:

где Р_ср, — средний разряд работ, выполняемый на участке.

Общее количество участков, необходимых для механообработки генеральной совокупности деталей, можно определить по формуле:

Практика показывает, что целесообразный размер предметно-замкнутого участка составляет 20÷35 единиц оборудования. Внутри такого участка может быть выделено несколько ГАП — каждый от б до 18 станочных модулей (РТК). При этом число РТК в автоматизированных и автоматических гибких линиях может колебаться от трех до девяти единиц. Устанавливать в линии более девяти РТК экономически нецелесообразно, так как слишком значителен риск отказа в работе транспортной системы.

Для формирования участков необходимо выявить возможности внедрения в производство поточных методов и их конкретных разновидностей в соответствующих конкретных условиях производства. Предварительный выбор типа поточной линии можно сделать по показателю средней относительной трудоемкости операции i-й детали (К_m,i):

где Ко,i — количество операций в технологическом процессе изготовления i-й детали.

Показатель Кm,i определяет среднее количество рабочих мест для выполнения одной операции обработки данной детали. Одновременно он характеризует среднюю загрузку станков в предположении создания однономенклатурной поточной линии.

С учетом показателя Км производят выбор того или иного типа поточной линии. На основе обобщения практических материалов установлено, что при Км>0,75 возможна организация однономенклатурных линий, при 0,2<Км<0,75 — многономенклатурных переменно-поточных линий и при 0,02<Км<0,2 — групповых поточных линий. За каждой поточной линией должно быть закреплено такое количество наименований детали m, чтобы выполнялось условие:

При показателях Км меньше двух сотых организуется непоточное однонаправленное по типовому технологическому маршруту изготовление деталей, т.е. организуется маршрутная форма организации производства.

Для выбора той или иной формы организации производства не обязательно рассчитывать Кмi для каждой детали типогруппы, достаточно воспользоваться средним значением Км для всех деталей типогруппы:

где Ко — среднее число операций в технологическом процессе обработки деталей m-й группы.

Для облегчения закрепления деталей той или иной группы за конкретным участком с определенной формой организации производства достаточно материалы классификации генеральной совокупности деталей представить в матричной форме с использованием специальных приемов её построения, облегчающих поиск базовых типогрупп. Так, по признаку Р₄ типы деталей записываются по строкам в порядке возрастания их сложности, а по столбцам по признакам Р₃ группы деталей записываются в порядке повышения сложности технологического маршрута. Принятая схема представления конструктивно-технологической общности деталей в сочетании с данными о среднем значении показателя Ко и средним значением относительной трудоёмкости одной операции Км в каждой типогруппе деталей позволяет четко выявить кустовые объединения сходных групп деталей.