В обрабатывающих цехах предприятия

Значение и отличительные особенности производственного процесса

в обрабатывающих цехах

Обрабатывающие цеха являются основным элементом производственной структуры современных промышленных (в частности – машиностроительных) предприятий и выполняют операции по превращению предварительно изготовленных или закупленных у сторонних поставщиков заготовок в готовые детали, предназначенные для последующей сборки узлов и готовых изделий. На сегодняшний день процесс механической обработки является наиболее трудо- и затратоемким элементом общих производственных процессов изготовления продукции машиностроительных отраслей. В зависимости от отраслевой принадлежности предприятий, удель­ный вес механообрабатывающих операций в общей трудоемкости изготовления изделий колеблется в пределах 40-60%, а доля затрат на механическую обработку деталей в общей производственной себестоимости продукции составляет в сред­нем 60-70%. Основной причиной столь высоких затрат на выполнение обрабатывающих операций является относительно невысокая точность большинства применяемых на предприятиях технологий заготовительного производства, вследствие которой габаритные параметры заготовок и готовых деталей существенно отличаются друг от друга, а припуски на механическую обработку являются весьма значительными.

В зависимости от масштабов производства и конструктивных особенностей изготавливаемой продукции, на машиностроительных предприятиях может быть несколько механообрабатывающих цехов, которые могут выполнять либо полный набор обрабатывающих операций по ограниченной номенклатуре видов продукции (предметная форма специализации), либо узкий перечень операций по всей номенклатуре выпускаемых предприятием изделий (технологическая форма специализации). На некоторых предприятиях образуются объединенные механосборочные цеха, кото­рые наряду с механической обработкой деталей также осуществляют сборку узлов и готовых изделий. Данный способ построения производственной структуры в основном применяется на предприятиях с серийным типом производства.

Основными отличительными особенностями работы механообрабатывающих цехов, определяющими применяемые в этих цехах формы организации производственного процесса, являются:

1. Многономенклатурность про­изводимых деталей. В обрабатывающих цехах, особенно при технологической форме их специализации, одновременно осуществляется изготовление большого числа различных деталей и мелких сборочных единиц. В связи с этим, существенно возрастает сложность процессов планиро­вания работы таких цехов, которое, помимо прочего, должно обеспечивать установление оптимальной очередности изготовления партий деталей различных видов, рациональных режимов обеспечения рабочих мест инструментом и технологической оснасткой, оптимальных графиков внутрицеховой транспортировки партий деталей и т.д.

2. Большое количество технологических операций, выполняемых над каждой деталью. В механообрабатывающих цехах превращение исходных заготовок в готовые детали осуществляется за счет выполнения широкого набора различных технологических операций (токарных, фрезерных, сверлильных, протяжных, строгальных, шлифовальных и др.), которые могут выполняться в различной последовательности, что дает возможность использования в таких цехах различных методов сочетания таких операций во времени (последовательного, параллельного и последовательно-параллельного) и позволяет достаточно легко осуществлять пространственную перепланировку производственных участков.

3. Высокий уровень разделения труда. В связи с многономенклатурностью производства и разнообразием выполняемых технологических операций в обрабатывающих цехах создаются условиях для повышения уровня разделения труда и специализации отдельных рабочих мест, т.е. закрепления за каждым из них относительно узкого фрагмента общего технологического процесса. Расчлененность трудового процесса и специализация рабочих мест приводят к тому, что в обрабатывающих цехах одновременно применяется широкая номенклатура видов оборудования и технологической оснастки, различающихся как по назначению, так и по своему конструктивному испол­нению.

Производственная структура обрабатывающих цехов

Производственная структура механообрабатывающих цехов в общем случае включает в себя основные производственные отделения (участки), внутрицеховые вспомогательные подразделения, а также служебные и хозяйственно-бытовые помещения.

Основные производственные участки обрабатывающих цехов могут быть специализированы по технологическому, предметному или смешанному принципам.

Технологическая форма специализации характеризуется созданием участков, на которых оборудование (рабо­чие места) специализированы по признаку их технологичес­кой однородности и размеров. При данной форме специализации в механообрабатывающих цехах создаются участки, представляющие собой группы однотипных (токарных, фре­зерных, сверлильных и др.) и схожих по своим габаритам станков (крупных, средних и малых). На технологических участках (при групповом расположе­нии оборудования) партии деталей могут обрабатываться од­новременно на нескольких единицах оборудования (станках-дублерах). В этом случае может быть организованно много­станочное обслуживание, при котором значительно сокраща­ется длительность производственного цикла обработки партии деталей, снижается себестоимость их обработки. Недостатком технологической специализации является то, что при ней невозможна организация прямоточного передвижения дета лей в процессе обработки. Существенной особенностью технологически специализированных уча­стков является то, что они не всегда выступают самостоятельными административно-обособленными единицами. В некоторых случаях старшему мастеру может подчиняться несколько родственных участков в зависимости от их размеров (числа единиц оборудования и количества рабочих), что позволяет повысить скоординированность работы цеха и оптимизировать штат его управленческого персонала.

При предметной форме специализации в обрабатывающих цехах создаются произ­водственные участки, специализирующиеся на изготовлении отдельных разновидностей деталей. Они могут быть предметно-замкнутыми и предмет­но-групповыми. На предметно-замкнутых участках (ПЗУ) производится полная (или почти полная, без отдельных операций) обработка заготовок, в результате которой получаются готовые детали, предназначенные для укомплектования конкретного изделия или его узла. Основными достоинствами предметной формы специализации участков являются сокращение длительности производственного цикла, минимизация объемов незавершенного производства и четкое разделение ответственности за качество изготавливаемых деталей. Вместе с тем, использование предметной формы специализации участков оправдано только в условиях крупносерийного и массового производства, отличающихся относительно узкой номенклатурой изготавливаемых деталей и узлов.

На практике различают следующие разновидности пред­метно-замкнутых участков:

a) участки с одинаковыми или однородными технологичес­кими процессами или маршрутами движения (например, об­работка корпусов одного типа, но разных размеров);

b) участки разнообразных деталей, сходных по конфигура­ции и операциям обработки (например, детали плоские, дета­ли типа тел вращения и др.);

c) участки деталей, сходных по габаритам и операциям об­работки (например, детали крупные, мелкие и т.д.);

d) участки деталей из материалов и заготовок определенно­го вида (поковок, штамповок, сплавов, пластмасс, керамики и т.д.).

Работа пред­метно-замкнутых участков организуется на основе следующих календарно-плановых нормативов:

1. размер партии деталей конкретного наименования;

2. перио­дичность (ритмичность) чередования партий деталей этого наименования;

3. число партий по каждому наименованию деталей, обрабатываемых на участке за плановый период;

4. количество единиц оборудования по каждой опе­рации производственного процесса и коэффициент его заг­рузки;

5. продол­жительность производственного цикла обработки партии деталей каждого наименования.

На основе расчета данных нормативов составляются стандарт-планы работы ПЗУ (детализированные календарные графики загрузки отдельных рабочих мест участка) и устанавливаются нормативные объемы производственных заделов и незавершенного производства.

Поскольку полностью замкнуть процесс изготовления де­тали на одном участке в некоторых случаях невозможно, допускается частичная кооперация ПЗУ с другими участками цеха (обычно – имеющими технологическую специализацию).

При предметно-групповой форме специализации производственные участки также занимаются изготовлением ограниченной номенклатуры схожих деталей, однако, в отличие от обычных предметно-специализированных участков, используют в своей работе группо­вые технологии обработки. Сущность данного подхода заключается в разработке единого техно­логического процесса и общей технологической оснастки для груп­пы сходных между собой деталей или операций, для которых требуются однотипное оборудование. Такой подход способствует применению технологии, в определенной мере соответствующей уровню технологии крупносерийного и массового производств. Групповое производство мо­жет быть создано в виде подетально-групповых цехов и групповых (многопредметных) поточных линий, где де­тали обрабатываются без переналадки станков. В дополне­ние к преимуществам предмет­но-замкнутых участков, подетально-групповые участки обла­дают следующими достоинствами:

a) отсутствие времени на переналадку станков, что приводит к снижению себестои­мости обработки деталей, повышению производительности и увеличению коэффициента использования оборудования;

b) упрощение внутрицехового оперативно-производствен­ного планирования и управления за счет сокращения внешних связей каждого участка;

c) повышение степени саморегули­рования участком вследствие увеличения внутренних свя­зей на участке.

При использовании смешанной формы специализации наиболее сложные и трудоемкие детали обрабатываются на спе­циально выделенных предметных участках или линиях, а все прочие детали - на технологически специализированных уча­стках с групповой расстановкой оборудования.

В число вспомогательных подразделений обрабатывающих цехов могут входить:

· заготовительные отделения (осуществляют операции по предварительному раскрою материалов, центровке и обдирке заго­товок);

· ремонтно-механические участки (выполняют текущие и средние ремонты оборудования цеха, проводят его периодические осмотры, проверку, чистку и смену масел);

· инструментально-раздаточные кладовые (обеспечивают рабочих цеха необходимым инструментом, контролируют движение инструмента в цехе и организуют передачу изношенного инструмента общезаводским инструментальным службам для восстановления и ремонта);

· участки централизованной заточки инструментов (производят централизованную заточку режущего инструмента);

· мастерские по ремонту приспособлений (осуществляют ремонт, восстановление и модернизацию используемой на рабочих местах цеха технологической оснастки);

· пункты технического контроля (выполняют промежуточный пооперационный и окончательный контроль качества изготавливаемых в цехе деталей);

· внутрицеховые склады и кладовые (осуществляют хранение поступающих в цех заготовок, полуфабрикатов с незаконченной обработкой и полностью готовых деталей. предназначенных для передачи в сборочные цеха).

Проектирование обрабатывающих цехов и основные направления

совершенствования их работы

Первоначальной функцией управления работой обрабатывающих цехов является их проектирование, в ходе которого решаются следующие основные задачи:

1. проводится расчет необходимого числа единиц оборудования;

2. рассчитываются величины производственных площадей;

3. разрабатываются пространственные планировки подразделений цеха и отдельных рабочих мест.

Расчет необходимого числа единиц оборудования может выполняться детализированным и укрупненным методами. Детализированный расчет основывается на сопоставлении плановой станкоемкости производственной программы деталей, подлежащих обработке анализируемыми станками (токарными, фрезерными и т.д.) в рассматриваемом цехе или на участке, с эффективным фондом времени одного такого станка за соответствующий период, скорректированным на плановый уровень выполнения норм:

;

(10.1)

где n – число видов деталей, подлежащих обработке на станках рассматриваемого типа в рамках планового периода;

N_i – плановый объем выпуска деталей i-го вида за рассматриваемый период времени, шт.;

t_штi – штучное время обработки одной детали i-го вида, мин.;

F^уд_эф – удельная величина эффективного фонда времени работы оборудования в рассматриваемом периоде, мин.;

К_вн – плановый коэффициент выполнения норм.

Детализированный метод расчета применяется в условиях серийного и массового производства, при наличии точно установленной номен­клатуры и объемов выпуска продукции, детально разработанных технологических процессов и норм времени на каждую деталеоперацию.

Укрупненный метод расчетов оборудования применяется в мелкосерийном и единичном производстве в тех случаях, когда точная номенклатура подлежащих обработке деталей неизвестна. В этом случае при определении количества оборудования расчет ведется на основе таких статистически определяемых показа­телей, как: съем продукции с одного станка в натуральном выражении при фиксированном времени работы; съем продукции с одного станка в стоимостном выражении при фиксированном времени работы; станкоемкость обработки 1 тонныдеталей и т.д. При использовании данного метода расчет плановой потребности в оборудовании осуществляется на основе сопоставления ожидаемых объемов производства в натуральном, стоимостном или трудовом выражении с соответствующими параметрами работы одного станка по формулам следующих типов (см. формулы 9.2 и 9.4):

;

(10.2)

где П_в – валовый объем выпуска продукции в натуральном или стоимостном выражении в рассматриваемом периоде, ед.;

b_ст - съем продукции с одного станка в натуральном или стоимостном выражении при фиксированном времени работы, ед.;

К_пв – коэффициент пересчета времени работы станков в плановом периоде.

;

(10.3)

где F^уд_эф – удельная величина эффективного фонда времени работы оборудования в плановом периоде, мин.;

F_фикс – величина фиксированного времени работы оборудования, принятая в расчет при установлении съема продукции с одного станка, мин.

;

(10.4)

где t_уд – удельная станкоемкость обработки единичного объема продукции (например, 1000 деталей, 1 тонны деталей и т.д.) в отчетном периоде, мин.

Точность расчетов по укрупненному методу существенно ниже, чем при использовании детализированного метода, и определяется степенью точно­сти исходных нормативов.

Расчеты величины производственных площадей обрабатывающих цехов осуществляются параллельно с разработкой их пространственных планировок и строятся на основе суммирования площадей, необходимых для:

· установки основного технологического оборудования;

· организации внутрицеховых и внутриучастковых проходов и проездов;

· размещения вспомогательных служб цеха.

Площади под технологическое оборудование определяются исходя из принятого числа единиц такого оборудования и их паспортных габаритов с учетом дополнительной площади для организации рабочих мест на базе такого оборудования.

Площади под проходы и проезды устанавливаются исходя из принятой длины таких коммуникационных линий (определяется на основе разработанной планировки цеха и его участков) и их нормативной ширины.

Площади под вспомогательные подразделения цеха могут рассчитываться детализированным и укрупненным методами. При использовании детализированного метода расчеты выполняются:

· для складских служб и кладовых – исходя из необходимого числа стеллажей или исходя из объема хранимых грузов;

· для ремонтных, заточных и контрольных участков – исходя из средней площади, занимаемой одной единицей используемого на таких участках оборудования, и принятого числа единиц такого оборудования, устанавливаемого в процентах от принятого числа единиц оборудования основных участков цеха.

При использовании укрупненного метода площади под вспомогательные подразделения цеха устанавливаются в виде фиксированного процента от площади, занимаемой его основными участками.

Пространственная планировка обрабатывающих цехов разрабатывается в три стадии: на первой из них проектируется размещение на площадях цеха основных участков и вспомогательных служб, на второй – разрабатываются внутриучастковые схемы взаимного размещения рабочих мест, а на третьей – разрабатываются планировки самих этих рабочих мест.

Планировка размещения участков и отделений цеха осуществляется в последовательности, определяемой ходом основного технологического процесса. В начале технологического потока размещаются склады заготовок и материалов совместно с заготовительным отделением. Эти склады обычно располагаются перпендикулярно оси пролетов цеха, что обеспечи­вает минимальную протяженность путей транспортировки заготовок в основные участки. Далее параллельно пролетам цеха размещаются основные участки или (в условиях поточного производства) – основные технологические линии. В конце станочных отделений или технологических линий перпендикулярно пролетам цеха размещаются контрольные отделения и склады готовых деталей. Заточное отделение и инструментально-раздаточная кладовая при поточных формах организации производства располагаются вне основного технологического потока, а в единичном и мелкосерийном производстве - в центре цеха, с таким расчетом, чтобы обеспечить наиболее короткие расстояния до рабочих мест в различных местах цеха.

Размещение рабочих мест в рамках основных участков цехов должно в максимальной степени обеспечивать прямоточность движения предметов труда в процессе их обработки, а также обеспечивать условия для внедрения многостаночного обслуживания. С учетом этого, наибольшее распространение на практике нашли линейная, S-образная и П-образная схемы размещения рабочих мест. Рабочие места с целью облегчения их транспортного обслуживания принято располагать со стороны проходов и проездов.

Планировка рабочих мест должна обеспечи­вать максимальную производительность труда станочника при его минимальной утомляемости. На рабочем месте должны пре­дусматриваться стеллажи для деталей и заготовок при обработке партиями, передвижной инструментальный столик, устройство для местного искусственного освещения, а для тяжелых станков - локальные подъемно-транспортные устройства. Инструмент в процессе работы должен располагаться в по­рядке последовательности применения, определяемой технологи­ческим процессом, либо в соответствии с частотой своего использования.

Основными направлениями совершенствования работы обрабатывающих цехов являются:

1. Сокращение длительности цикла обработки партий деталей за счет применения:

a) прогрессивных способов сочетания технологических операций (параллельного и последовательно-параллельного);

b) многоинструментальных методов обработки и многолезвийных инструментов;

c) интенсивных режимов обработки;

d) универсальной быстропереналаживаемой оснастки, позволяющей минимизировать подготовительно-заключительное время;

2. Повышение точностных и качественных характеристик обрабатываемых деталей на основе внедрения:

a) высокоточного технологического оборудования;

b) методов точной обработки (тонкое точение, хонингование, притирка, отделочное шлифование, электрополирование, электроэрозионная, электро­импульсная обработка и т.д.);

c) автоматизированных устройств контроля качества обработки деталей и точности работы оборудования;

3. Минимизация величины незавершенного производства и себестоимости процессов обработки деталей за счет использования:

a) поточных методов производства (поточных линий механической обработки);

b) средств автоматизации технологического процесса;

c) групповых технологий обработки деталей различных видов;

d) методов многостаночного обслуживания;

e) «вытягивающих» систем производственного планирования, построенных на принципе «точно вовремя».