Вопрос № 9. Организация производства в цехах заготовительной стадии производственного процесса
Значение и отличительные особенности производственного процесса
в заготовительных цехах
Заготовительные цеха промышленных (в частности - машиностроительных) предприятий осуществляют первичную стадию производственного процесса – превращение исходного сырья и конструкционных материалов в заготовки деталей, подлежащие последующей обработке и сборке. Не смотря на то, что по мере углубления специализации машиностроительных предприятий, многие из них отказываются от содержания собственной заготовительной базы и переходят на использование услуг независимых сторонних производителей заготовок, тем не менее, на сегодняшний день заготовительные цеха остаются неотъемлемыми элементами производственной структуры большинства крупных и средних предприятий машиностроения. Основными из таких цехов являются кузнечные, в которых реализуются технологические процессы обработки материалов давлением, и литейные, в которых изготовление заготовок осуществляется разнообразными методами литья. Работа заготовительных цехов является важным фактором, определяющим экономическую эффективность и качество работы всей производственной цепочки в целом. На сегодняшний день удельный вес затрат на изготовление заготовок в общей себестоимости машиностроительной продукции для литейного производства колеблется в пределах 15-30%, а для ковочного и штамповочного производства – в пределах 30-75%. В связи с этим, оптимизация производственного процесса в заготовительных цехах является одним из основных условий обеспечения эффективной работы всего машиностроительного производства в целом.
Осуществляемые в заготовительных цехах производственные процессы имеют ряд специфических особенностей, существенно влияющих на применяемые в таких цехах методы управления производством. Основными из таких особенностей являются следующие:
1. Относительно малая связь конструкции оборудования с формами изготавливаемых заготовок. Используемое в заготовительных цехах технологическое оборудование отличается высокой универсальностью как по номенклатуре изготавливаемых заготовок, так и по их габаритам. На одних и тех же технологических агрегатах в таких цехах можно без значительной переналадки изготавливать разнообразные заготовки, схожие между собой только требуемому классу точности изготовления и припускам на последующую обработку. В связи с этим, в заготовительных цехах преобладает технологическая форма специализации и серийные методы запуска материалов в производство.
2. Стабильная повторяемость технологических процессов и отдельных операций. Выполняемые в заготовительных цехах технологические операции отличаются своей небольшой номенклатурой и однонаправленной связью друг с другом. Так, в литейных цехах технологический процесс реализуется по следующей стандартной схеме: приготовление стержневых и формовочных смесей ® формовка ® плавка ® заливка ® обрубка и очистка отливок. В ковочных и штамповочных цехах технологические процессы протекают по еще более короткой схеме: нагрев ® деформация (ковка или штамповка) ® очистка заготовки. Указанная логическая последовательность технологических операций не меняется при изменении номенклатуры изготавливаемых заготовок, благодаря чему в заготовительных цехах создаются благоприятные условия для обеспечения прямоточности производственного процесса и внедрения поточных методов производства.
3. Повышенные требования к непрерывности технологического процесса. Большинство технологий заготовительного производства не допускает значительных временных перерывов между отдельными операциями (например, между плавкой и заливкой металла в литейном производстве или между нагревом и деформацией в кузнечном), в связи с чем существенно повышаются требования ко внутрицеховой транспортной системе, прямоточности производства и слаженности работы всех основных и вспомогательных подразделений цеха.
4. Повышенные требования к обеспечению качества. Заготовительное производство характеризуется значительными механическими и физико-химическими воздействиями на предмет труда в процессе его обработки, в связи с чем в таком производстве существенно повышается риск возникновения тех или иных отклонений в параметрах получаемых заготовок от установленных требований, т.е. риск возникновения брака. В то же время, качество изготовления заготовок напрямую влияет на издержки в обрабатывающих и сборочных звеньях производства и потому должно быть максимально высоким. В связи с этим, в заготовительном производстве особое значение приобретает строгое соблюдение технологической дисциплины и систематическая реализация различных организационно-технических мероприятий, направленных на предотвращение брака и основывающихся на статистических методах управления качеством.
5. Высокий уровень вредных экологических воздействий. Заготовительное производство изначально отличается высоким уровнем температурных, шумовых воздействий на окружающую среду и значительными объемами вредных выбросов в атмосферу. В связи с этим, заготовительные производства обычно выносятся в отдельные здания, по отношению к обрабатывающим и сборочным цехам размещаются с подветренной стороны, и отличаются повышенным вниманием к обеспечению безопасности труда работников.
Производственная структура заготовительных цехов и особенности
организации труда в этих цехах
Производственная структура заготовительных цехов включает в себя основные и вспомогательные отделения, прицеховые склады, служебные и бытовые помещения.
К основным отделениям кузнечных цехов относятся: заготовительное (осуществляет предварительную резку и раскрой применяемых конструкционных материалов), ковочное, штамповочное, термическое и очистное. В крупных цехах ковка и штамповка могут осуществляться в нескольких отделениях в зависимости от мощности и габаритных параметров применяемых технологических агрегатов (например, в отделениях легких, средних и тяжелых прессов). В литейных цехах к числу основных отделений относятся: смесеприготовительное (осуществляет предварительное создание формовочных смесей), формовочное (осуществляет изготовление литейных форм), стержневое (изготавливает литейные стержни для последующего получения отверстий в отливках), плавильно-заливочное, обрубное (осуществляет очистку полученных отливок) и термическое. В цехах точного литья по выплавляемым моделям дополнительно к перечисленным также могут создаваться модельное, обжиговое и выбивное отделения.
К числу вспомогательных отделений кузнечных цехов в общем случае относятся: контрольное, инструментально-штамповое (осуществляет хранение, комплектование и выдачу на рабочие места используемых инструментов и оснастки), насосно-трансформаторное (осуществляет подготовку рабочих энергоносителей (сжатого воздуха, воды и силовой электроэнергии) для последующего питания ими основных технологических агрегатов цеха) и ремонтно-механическое (выполняет ремонты и техническое обслуживание оборудования цеха, применяемых инструментов и оснастки). В литейных цехах вспомогательные отделения могут быть представлены ремонтно-слесарным, ковшовым и каркасным отделениями.
Прицеховые склады заготовительных производств создаются для обеспечения бесперебойности производственного процесса, осуществляют хранение и регламентируют движение в цехе основных и вспомогательных материалов, инструмента и оснастки, готовых заготовок, запасных частей для ремонта оборудования цеха и т.д.
Основной особенностью организации труда работников заготовительных цехов является преобладание бригадных методов работы, что объясняется необходимостью обслуживания крупных технологических агрегатов (ковочных и штамповочных машин, литейных конвейеров, формовочных машин и т.д.), требующих одновременного согласованного труда нескольких работников, обеспечивающего минимизацию перерывов между технологическими операциями. При этом, важными особенностями самой бригадной формы организации труда в заготовительных цехах становятся отделение основных операций от вспомогательных и внутрибригадная специализация работников. Отделение вспомогательных технологических операций (например, подготовки литьевых форм, загрузки шихты в литейных цехах или установки штампов и наладки машин в кузнечных цехах) от основных операций (например, заливки металла в формы в литейных цехах или штамповки в кузнечных) является важным инструментом, обеспечивающим сокращение длительности технологического цикла, уменьшение времени простоя технологических агрегатов и минимизацию перерывом между основными операциями. Осуществление такого отделения, выражающееся в закреплении различных работ за отдельными участниками рабочих бригад, в свою очередь приводит к углублению трудовой специализации работников, благодаря которой в свою очередь обеспечивается повышение уровня производительности труда как самих этих работников, так и бригады в целом.
Проектирование заготовительных цехов и основные направления
совершенствования их работы
Проектирование заготовительных цехов предполагает выбор подходящей номенклатуры технологических агрегатов, расчет их необходимого количества, расчет величины потребных производственных площадей и разработку пространственных планировок цеха.
Выбор номенклатуры оборудования осуществляется в каждом случае индивидуально исходя из таких факторов, как: конструктивные особенности планируемых к изготовлению заготовок, их габаритные размеры, плановые объемы производства, требуемый класс точности изготовления заготовок.
Расчет необходимого количества технологического оборудования осуществляется исходя из планируемого годового объема выпуска заготовок в натуральных единицах или единицах массы и исходя из удельной часовой производительности агрегатов соответствующего вида:
 ; | (9.1) |
где Gпл – плановый годовой объем выпуска заготовок в натуральных единицах или единицах массы;
qудч – удельная часовая производительность одного технологического агрегата в натуральных единицах или единицах массы;
Fудэф – удельная величина годового эффективного фонда времени работы одного технологического агрегата, ч.
Расчет потребных площадей заготовительных цехов может осуществляться детализированным и укрупненным методом. При использовании детализированного метода величина необходимых площадей устанавливается параллельно с разработкой пространственных планировок цеха исходя из габаритных размеров и количества выбранного технологического оборудования, площадей, необходимых для организации проходов и проездов между отделениями цеха, а также площадей, необходимых для организации прицеховых складов и служебных помещений. При укрупненном методе расчета производственные площади цеха устанавливаются ориентировочно на основании зависимостей следующего вида:
 ; | (9.2) |
qм – съем продукции (заготовок) с одного квадратного метра площади при фиксированном времени работы, в натуральных единицах или единицах массы;
Кпв – коэффициент пересчета времени работы оборудования в плановом периоде.
 ; | (9.3) |
где Fудэф – удельная величина годового эффективного фонда времени работы одного технологического агрегата, ч;
Fфикс – величина фиксированного времени работы технологического агрегата, принятая в расчет при установлении съема продукции с одного квадратного метра площади цеха (смена, сутки и т.д.), ч.
Пространственные планировки заготовительных цехов разрабатываются с учетом необходимости обеспечения максимальной прямоточности технологического процесса и минимальной длительности и трудоемкости операций по внутрицеховой транспортировке грузов. Наиболее распространенными вариантами пространственной компоновки основных отделений таких цехов являются продольное расположение отделений относительно пролетов цеха, обеспечивающее возможность осуществления основных грузопотоков с помощью основных кран-балок, и поперечное расположение отделений относительно пролетов, обеспечивающее прямоточность производственного процесса и минимизирующее протяженность транспортных путей. Вспомогательные отделения располагаются либо в торцах пролетов цеха, либо в крайних боковых его пролетах. Склады сырья и материалов располагаются в начале основных технологических цепочек, а контрольно-проверочные пункты и склады готовых заготовок – в их конце после очистных, обрубочных и др. отделений, осуществляющих окончательную подготовку заготовок.
Основными направлениями совершенствования работы заготовительных цехов на современном этапе развития промышленного производства являются следующие:
1. Максимальное приближение свойств и габаритных параметров заготовок к аналогичным характеристикам готовых деталей на основе применения прогрессивных высокоточных технологий заготовительного производства, каковыми являются:
a) в литейном производстве – литье в кокиль, литье в оболочковые формы, точное литье под давлением, центробежное литье и др.;
b) в кузнечном производстве – штамповка в закрытых штампах, безоблойная штамповка, штамповка взрывом, гидроударная штамповка и др.
2. Минимизация себестоимости заготовительных операций за счет:
a) концентрации и специализации заготовительного производства, выражающейся в укрупнении его масштабов и выделении заготовительных цехов в отдельные административно самостоятельные структурные единицы предприятий. Концентрация и специализация заготовительных производств обеспечивает возможности для их оснащения собственной лабораторной базой, автоматическими системами контроля качества, специализированными поточными линиями, что в конечном итоге приводит к существенному сокращению затратоемкости заготовительных процессов;
b) повышения производительности заготовительного производства на основе его комплексной механизации, автоматизации и внедрения поточных методов;
c) применения групповых заготовительных технологий и групповой технологической оснастки, позволяющих существенно сократить длительность производственного цикла изготовления заготовок, минимизировать затраты на переналадку оборудования и издержки, связанные с хранением значительных запасов разнообразных средств технологического оснащения.
3. Повышение экологической безопасности заготовительного производства на основе:
a) внедрения прогрессивных заготовительных технологий, обеспечивающих минимизацию отходов производства и обеспечивающих возможность вторичного использования отработанных вспомогательных материалов;
b) аутсортинга заготовительных процессов и перехода машиностроительных предприятий на использование услуг высокоспециализированных и концентрированных производителей заготовок;
c) оснащения заготовительных производств эффективными системами очистки возникающих выбросов.