Технологическая подготовка производства (ТПП)

Задачей ТПП является обеспечение полной технологической готовности фирмы к производству новых изделий с заданными технико-экономическими показателями (высоким техническим уровнем, качеством изготовления, а также с минимальными трудовыми и материальными издержками при конкретном техническом уровне предприятия и планируемых объемах производства).

В процессе ТПП решаются следующие основные задачи:

• отработка изделия на технологичность;
• разработка технологических маршрутов и процессов;
• разработка специальной технологической оснастки;
• технологическое оснащение производства;
• техническое сопровождение изготовления опытной партии, установочной серии и установившегося серийного производства.

Исходными данными для проведения ТПП являются:

1) полный комплект конструкторской документации на новое изделие;

2) максимальный годовой объем выпуска продукции при полном освоении производства с учетом изготовления запасных частей и поставок по кооперации;

3) предполагаемый срок выпуска изделий и объем выпуска по годам с учетом сезонности;

4) планируемый режим работы предприятия (количество смен, продолжительность рабочей недели);

5) планируемый коэффициент загрузки оборудования основного производства и ремонтная стратегия предприятия;

6) планируемые кооперированные поставки предприятию деталей, узлов полуфабрикатов и предприятия-поставщики;

7) планируемые поставки предприятию стандартных изделий и предприятия-поставщики;

8) предполагаемые рыночные цены новых товаров исходя из ценовой стратегии предприятия и его целей;

9) принятая стратегия по отношению к риску (с точки зрения наличия дублирующего оборудования);

10) политика социологии труда предприятия.

Технологическая подготовка производства регламентируется стандартами "Единой системы технологической подготовки производства" (ЕСТПП).

Содержание основных этапов ТПП и их исполнители приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Содержание и исполнители основных этапов ТПП

Этапы ТПП	Содержание работ ТПП	Исполнители
Планирование ТПП	Прогнозирование, планирование и моделирование ТПП	Отдел планирования подготовки производства (ОППП)
Отработка конструкции на технологичность	Отработка конструкции изделия, сборочных единиц на технологичность Участие в изготовлении опытного образца	Отделы главных специалистов (ОГТ,ОГС, ОГМет и др.), ОГК
Технологическое проектирование	Распределение номенклатуры деталей и сборок между цехами и подразделениями предприятия	ОППП
	Разработка технологических маршрутов движения объектов производства	ОППП
	Разработка техпроцессов изготовления и контроля деталей, сборки и испытаний и прочей технологической документации	Отделы главных специалистов (ОГТ, ОГС, ОГМет, и др.)
	Типизация технологических процессов, разработка базовых и групповых процессов	-"-
	Технико-экономическое обоснование технологических процессов	Отделы главных специалистов, экономический отдел
Выбор оборудования	Выбор и обоснование универсального, специального, агрегатного и нестандартного оборудования Выдача заданий на проектирование этого оборудования, а также на проектирование гибких автоматических, автоматизированных, роботизированных линий и комплексов, конвейеров, транспортных средств и т.п.	Отделы главных специалистов

Окончание табл. 9.1

Этапы ТПП	Содержание работ ТПП	Исполнители
Выбор и технологическое конструирование оснастки	Выбор необходимого специального, универсального и унифицированного оснащения Проектирование (технологическое конструирование) оснастки Технико-экономические обоснования выбора и применения оснастки	Технологические и конструкторские отделы главных специалистов Экономический отдел
Нормирование	Установление пооперационных технических норм времени всех технологических процессов Расчеты норм расходов материалов (подетальные и сводные)	Отдел труда и зарплаты (ОТ и З) Отделы главных специалистов ОГТ

Отработка изделий на технологичность

Технологичность - это экономичность изготовления изделия в конкретных организационно-технологических и производственных условиях и при заданных масштабах выпуска.

Отработка изделий на технологичность (технологический контроль) производится на всех этапах создания конструкторской документации:

• на стадии эскизного проекта производится анализ конкретных конструкторских решений, в том числе анализ целесообразности применения выбранных материалов, рациональности и технологичности членения конструкции на сборочные единицы, блоки, агрегаты, обеспечения простоты сборки, разборки и т.п.;
• на стадиях технического и рабочего проектов принимаются окончательные решения о технологичности изделия и точности изготовления его элементов;
• на стадии изготовления опытного образца и опытной партии завершается отработка конструкции на технологичность (конкретизируются условия обеспечения технологичности, в том числе возможность использования типовых технологических процессов, унифицированной переналаживаемой оснастки и имеющегося или производимого оборудования).

Показатели технологичности конструкции

• технологическая рациональность конструктивных решений;
• преемственность конструкции.

Технологическую рациональность характеризуют:

• трудоемкость изготовления;
• удельная материалоемкость;
• коэффициент использования материала;
• технологическая себестоимость;
• удельная энергоемкость изготовления изделия;
• удельная трудоемкость подготовки изделия к функционированию;
• коэффициент применяемости материалов;
• коэффициент применения групповых и типовых технологических процессов и др.

Преемственность конструкции характеризуют:

1) коэффициент применяемости

Кпр = (m - mор)/m,

где m - общее количество типоразмеров (наименований) деталей (элементов, микросхем и т.п.); mор - количество оригинальных деталей;

2) коэффициент повторяемости

,

где mоб - общее количество деталей;

3) коэффициент унификации

,

где mу - число унифицированных стандартных и заимствованных деталей, выпускаемых предприятиями отрасли;

4) коэффициент стандартизации

,

где mст - число стандартных деталей .

Коэффициенты Кпр, Кп, Ку, Кст правильнее рассчитывать, используя трудоемкости элементов изделия.

Выбор оптимального варианта технологического процесса

В различных вариантах технологических процессов изготовления новых изделий могут применятся разнообразные заготовки, оборудование, технологическая оснастка и т.д., что приводит к различным трудоемкости, производительности и использованию рабочих различной квалификации. Основными критериями для выбора оптимального технологического процесса являются себестоимость и производительность. Для упрощения расчетов используют технологическую себестоимость, которая является частью полной себестоимости и учитывает затраты, зависящие от варианта технологического процесса:

,

где Зт - технологическая себестоимость; - условно-переменные затраты на одну деталь (изделие); - условно-постоянные затраты на годовую программу; Q - годовая программа выпуска.

Для выбора оптимального варианта техпроцесса, т.е. для сопоставительной оценки нет необходимости производить поэлементный расчет всех статей затрат, входящих в себестоимость, а достаточно проанализировать лишь затраты, меняющиеся при изменении технологического процесса. Вычислять и включать в себестоимость затраты, не меняющиеся при изменении варианта процесса, не имеет смысла, так как при определении абсолютной величины экономии, достигаемой при применении более выгодного варианта, одинаковые слагаемые себестоимости взаимно уничтожаются.

Сравнение вариантов технологического процесса по себестоимости производится следующим образом.

Технологическая себестоимость при варианте 1 равна

,

а при варианте 2 составляет

.

Графически варианты 1 и 2 могут быть представлены прямыми линиями (рис. 28).

Точка А пересечения этих линий определяет критическое количество деталей Qкр, при котором оба варианта будут равноценными, т.е.

,

Рис. 28. График сравнительной оценки двух вариантов технологического процесса

или

откуда

При объеме выпуска меньше критического более экономичным будет вариант 1, а при количестве изделий больше критического - вариант 2.

Выбор наиболее экономичного варианта реализации технологического процесса из множества возможных способов изготовления продукции следует в общем случае осуществлять по минимуму приведенных затрат, которые принимаются в качестве критерия оптимальности. Однако для сопоставления вариантов технологических процессов во многих случаях достаточно ограничиться расчетом технологической себестоимости выпуска.

Поэтому в дальнейшем в качестве ценовой функции используются не полные приведенные затраты, а минимум суммы

где - технологическая себестоимость годового выпуска по варианту изготовления; Ен - коэффициент эффективности; Кi - капитальные вложения, изменяющиеся при смене варианта технологического процесса.

Рассмотрим технико-экономическую оценку возможных вариантов на примере изготовления полупроводниковых микросхем.

Типовая укрупненная последовательность технологического процесса изготовления полупроводниковых микросхем включает девять основных операций (химическая обработка, окисление, фотолитография, диффузия, разделение пластин на кристаллы, монтаж кристалла в корпус, присоединение выводов, герметизация и испытания), каждая из которых может быть осуществлена 3 - 7 способами.

Даже объединение процессов по группам операций дает представление о многовариантности технологического процесса изготовления микросхем. Помимо способов реализации каждой операции в реальных условиях разработки и производства приходится учитывать и выбирать: методы изоляции компонентов схемы, методы технологии, степень интеграции прибора, а также решать многие другие конструктивно-технологические вопросы.

Реализация каждого способа на определенной операции предполагает различные затраты на основные материалы и комплектующие изделия Мij, на основную заработную плату Lij, амортизационные отчисления Аij, капитальные затраты Кij и ведет к достижению разных уровней коэффициента выхода годных изделий Pij.

Перечисленные исходные данные по группам операций удобно представить в виде матрицы операционных показателей.

В связи со сложностью анализа вся совокупность операций технологического процесса разбивается на три крупные стадии, а именно: обработку, сборку и испытания изделий.

Число возможных способов выполнения каждой стадии ограничим также тремя. В результате получается укрупненная матрица показателей стадий процесса изготовления изделий, представленная в табл. 9.2.

Расчет сводится к тому, чтобы из заданной совокупности возможных способов выполнения стадий процесса выбрать рациональный вариант проведения всего технологического процесса, удовлетворяющий минимуму заданной целевой функции.

Поиск рационального варианта технологического процесса производится на компьютерах с использованием специализированного программного обеспечения.

Таблица 9.2

Матрица показателей стадий технологического процесса