Технологическая характеристика различных типов производства
Одним из основных принципов построения технологических процессов является принцип совмещения технических, экономических и организационных задач, решаемых в данных производственных условиях. Проектируемый технологический процесс безусловно должен обеспечить выполнение всех требований к точности и качеству изделия, предусмотренных чертежом и техническими условиями, при наименьших затратах труда и минимальной себестоимости, а также при изготовлении изделий в количествах и в сроки, установленные производственной программой.
Даже наилучший с точки зрения обеспечения точности обработки технологический процесс является совершенно неприемлемым для предприятия, если при его использовании не может быть выполнена установленная производственная программа или если себестоимость изделий получается чрезмерно высокой. Наименьшие затраты при изготовлении изделий могут быть достигнуты в случае построения технологического процесса в полном соответствии с типом данного производства и его условиями.
В соответствии с ГОСТ 14.004-83, в зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий, современное производство подразделяется на различные типы: единичное, серийное и массовое.
Единичное производство характеризуется широтой номенклатуры изготовляемых или ремонтируемых изделий и малым объемом выпуска изделий (под объемом выпуска подразумевается количество изделий определенных наименования, типоразмера и исполнения, изготовляемых или ремонтируемых объединением, предприятием или его подразделением в течение планируемого интервала времени).
На предприятиях единичного производства количество выпускаемых изделий и размеры операционных партий заготовок (т.е. количество заготовок, поступающих на рабочее место для выполнения технологической операции) исчисляется штуками и десятками штук; на рабочих местах выполняются разнообразные технологические операции, повторяющиеся нерегулярно или не повторяющиеся совсем; используется универсальное точное оборудование, которое расставляется в цехах по технологическим группам (токарный, фрезерный, сверлильный, зуборезный и т.п. участки); специальные приспособления и инструменты, как правило, не применяются (они создаются только в случаях невозможности выполнения операции без специальной технологической оснастки); исходные заготовки – простейшие (литье в землю, горячий прокат, поковки) с малой точностью и большими припусками; требуемая точность достигается методом пробных ходов и промеров с использованием разметки; взаимозаменяемость деталей и узлов во многих случаях отсутствует[1]; широко применяется пригонка по месту; квалификация рабочих очень высокая, так как от нее в значительной мере зависит качество продукции; технологическая документация сокращенная и упрощенная; технические нормы отсутствуют; применяется опытно-статистическое нормирование труда.
Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени.
Коэффициент закрепления операций для массового производства равен единице, т.е. на каждом рабочем месте закрепляется выполнение одной постоянно повторяющейся операции. При этом используется специальное высокопроизводительное оборудование, которое расставляется по поточному принципу, иначе, в технологической последовательности (т.е. по ходу технологического процесса) и во многих случаях связывается транспортирующими устройствами и конвейерами с постами промежуточного автоматического контроля, а также промежуточными складами – накопителями заготовок, снабженными автоматическими перегружателями (роботами-манипуляторами); последние обеспечивают смену заготовок на отдельных рабочих местах и пунктах контроля. Используются высокопроизводительные многошпиндельные автоматы и полуавтоматы, сложные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры. Широко применяются автоматические линии и автоматизированные производственные системы, управляемые ЭВМ.
Значительное применение находит высокопроизводительная технологическая оснастка, инструменты из синтетических сверхтвердых материалов и алмазов и фасонные инструменты всех видов.
Широко используются точные индивидуальные исходные заготовки с минимальными припусками на механическую обработку (литье под давлением и точное литье, горячая объемная штамповка и прессовка, калибровка и чеканка и т.п.).
Требуемая точность достигается методами автоматического получения размеров на настроенных станках при обеспечении взаимозаменяемости обрабатываемых заготовок и собираемых узлов. Только в отдельных случаях применяется селективная сборка, обеспечивающая групповую взаимозаменяемость.
Средняя квалификация рабочих в современном массовом производстве ниже, чем в единичном. На настроенных станках и автоматах работают рабочие-операторы сравнительно низкой квалификации. Одновременно в цехах работают высококвалифицированные наладчики станков, специалисты по электронной технике и пневмогидроавтоматике.
Дальнейшее развитие автоматизации приводит к уменьшению общего числа рабочих за счет сокращения малоквалифицированных специалистов, и в перспективе полностью автоматизированные производства будут обслуживаться минимальным числом высококвалифицированных специалистов-наладчиков сложного оборудования.
Технологическая документация массового, производства разрабатывается самым детальным образом, технические нормы тщательно рассчитываются и подвергаются экспериментальной проверке.
Продукция массового производства – изделия узкой номенклатуры и стандартного типа, выпускаемые для широкого сбыта потребителю (автомобили, тракторы, электродвигатели и т.д.).
Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями[2], и сравнительно большим объемом выпуска.
В зависимости от количества изделий в партии или серии[3] и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.
Коэффициент закрепления операций определяется как отношение числа всех различных технологических операций О, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест Р
.
Коэффициент закрепления операций составляет: для мелкосерийного производства – свыше 20 до 40 включительно; для среднесерийного – свыше 10 до 20 включительно; для крупносерийного – свыше 1 до 10 включительно.
Серийное производство является основным типом современного машиностроительного производства, и предприятиями этого типа выпускается в настоящее время 75…80% всей продукции машиностроения страны. По всем технологическим и производственным характеристикам серийное производство занимает промежуточное положение между единичным и массовым производством.
Объем выпуска предприятий серийного типа колеблется от десятков и сотен до тысяч регулярно повторяющихся изделий. Используется универсальное и специализированное и частично специальное оборудование. Широко используются станки с ЧПУ, обрабатывающие центры и находят применение гибкие автоматизированные системы станков с ЧПУ, связанных транспортирующими устройствами и управляемых от ЭВМ, Оборудование расставляется по технологическим группам с учетом направления основных грузопотоков цеха по предметно-замкнутым участкам. Однако одновременно используются групповые поточные линии и переменно-поточные автоматические линии. Технологическая оснастка в основном универсальная, однако во многих случаях (особенно в крупносерийном производстве) создается высокопроизводительная специальная оснастка; при этом целесообразность ее создания должна быть предварительно обоснована технико-экономическим расчетом. Большое распространение имеет универсально-сборная, переналаживаемая технологическая оснастка, позволяющая существенно повысить коэффициент оснащенности серийного производства. В качестве исходных заготовок используется горячий и холодный прокат, литье в землю и под давлением, точное литье, поковки и точные штамповки и прессовки, целесообразность применения которых также обосновывается технико-экономическими расчетами. Требуемая точность достигается как методами автоматического получения размеров, так и методами пробных ходов и промеров с частичным применением разметки.
Средняя квалификация рабочих выше, чем в массовом производстве, но ниже, чем в единичном. Наряду с рабочими высокой квалификации, работающими на сложных универсальных станках, и наладчиками используются рабочие-операторы, работающие на настроенных станках,
В зависимости от объема выпуска и особенностей изделий обеспечивается полная взаимозаменяемость, неполная, групповая, взаимозаменяемость сборочных единиц, однако в ряде случаев на сборке применяется компенсация размеров и пригонка по месту.
Технологическая документация и техническое нормирование подробно разрабатываются для наиболее сложных и ответственных заготовок при одновременном применении упрощенной документации и опытно-статистического нормирования простейших заготовок.
Продукцией серийного производства являются машины установившегося типа (металлорежущие станки, насосы, компрессоры, авиационные двигатели и т.п.), выпускаемые в значительных количествах.
В зависимости от размеров партий выпускаемых изделий характер технологических процессов серийного производства может изменяться в широких пределах, приближаясь к процессам массового (в крупносерийном) или единичного (в мелкосерийном) типа производства. Правильное определение характера проектируемого технологического процесса и степени его технической оснащенности, наиболее рациональных для данных условий конкретного серийного производства, является очень сложной задачей, требующей от технолога понимания реальной производственной обстановки, ближайших перспектив развития предприятия и умения проводить серьезные технико-экономические расчеты и анализы.
Деление производства по типам относительно. На одном и том же предприятии, осуществляющем, например, серийный выпуск продукции, отдельные цехи могут работать в условиях крупносерийного или даже массового производства.
Литература
1. Технология самолетостроения: Учебник для авиационных вузов / А.Л. Абибов, Н.М. Бирюков, В.В. Бойцов и др., Под ред. А.Л. Абибова. – 2-е изд., перераб. и доп.– М.: Машиностроение, 1982. – 551 с., ил.
2. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». – Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985. – 496 с., ил.
3. Тарасов В.А., Кашуба Л.А. Теоретические основы технологии ракетостроения: Учеб. пособие / Под ред. В.А. Тарасова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 352с.: ил. (Технологии ракетно-космического машиностроения).
4. Технология машиностроения: В 2 т. Т.1. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов/ В.М. Бурцев, А.М. Дальский и др.; Под ред. А.М. Дальского. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. – 564 с., ил. (2-е изд., стереотип., 2001.)
5. ГОСТ 14.004-83 ЕСТПП. Термины и определения основных понятий.
6. ГОСТ 3.1109-82 ЕСТД. Термины и определения основных понятий.
Таблица 9.1. Комплектность технологических документов в зависимости от различных типов производств и степени детализации описания технологического процесса
| Наименование технологического документа | Номер ГОСТа | Условное обозначение | Единичное и мелкосерийное производство | Серийное производство | Крупносерийное производство | ||||||
| Описание | |||||||||||
| Маршрутное | Маршрутно-операционное | Операционное | Маршрутное | Маршрутно-операционное | Операционное | Маршрутное | Маршрутно-операционное | Операционное | |||
| Маршрутная карта | ГОСТ 3.1105-84 | МК | – | – | – | – | – | ● | ● | ● | ● |
| Маршрутная карта | ГОСТ 3.1105-84 | МК | ● | ● | ● | ● | ● | – | – | – | – |
| Карта технологического процесса | ГОСТ 3.1407-86 | КТП | ○ | – | ○ | ● | – | – | – | – | – |
| Операционная карта | ГОСТ 3.1407-86 | ОК | – | ● | ● | – | ● | ● | – | ○ | ○ |
| Карта эскизов | ГОСТ 3.1105-84 | КЭ | – | ○ | ○ | ○ | – | – | – | ○ | ● |
| Технологическая инструкция | ГОСТ 3.1105-84 | ТИ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ● | – | ○ |
| Комплектовочная карта | ГОСТ 3.1105-84 | КК | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| Ведомость оснастки | ГОСТ 3.1105-84 | ВО | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| Ведомость технологических документов | ГОСТ 3.1106-74[4] | ВТД | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| Примечание. ● – документ обязательный; ○ – документ разрабатывается по усмотрению предприятия-разработчика документов |
[1] В условиях единичного производства взаимозаменяемость обычно ограничивается изготовлением резьбовых деталей, обработкой посадочных поверхностей для подшипников качения, обработкой цилиндрических поверхностей и некоторыми специальными случаями
[2] Производственная партия – это группа заготовок одного наименования и типоразмера, запускаемых в обработку одновременно или непрерывно в течение определенного интервала времени.
[3] Объем серии – это общее количество изделий определенных наименования, типоразмера и исполнения, изготовляемых или ремонтируемых по неизменяемой конструкторской документации.
[4] Данный ГОСТ устаревший.