Производственный цикл изготовления заданного изделия

 

Заключительный этап проектирования производствен­ного процесса — определение трудоемкости его операций, а также расчетной длительности каждой из них и всего производственного цикла изготовления заданного изделия. Эти данные получают в результате технического нормирования трудоемкости операций и времени, затрачиваемого на их выполнение. При проек­тировании производственных процессов следует учитывать раз­личия в нормировании ручных и^- механизированных операций.

При нормировании ручных работ продолжительность каждой операции определяют с учетом числа рабочих, выполняющих одновременно и совместно данную производственную операцию. Применяемые в этом случае единичные нормы представляют собой практически проверенные данные о необходимом количестве труда для выполнения какой-либо единицы работы (сварка 1 м шва либо одного стыка и т. п.) в заданных (или выбранных проектантом) производственных условиях и при соблюдении рациональных тех­нологических режимов данной работы.

В результате нормирования ручных сборочно-сварочных и за­готовительных работ получают следующие две величины, харак­теризующие время и труд, требуемые для выполнения каждой запроектированной операции: t_ч — продолжительность работ, измеряемую обычно в минутах или часах, и — трудоемкость работ, получаемую путем умножения единичной нормы на число единиц работы, включенных в данную операцию; значения этой веичины выражают в единицах трудоемкости — в человеко - минутах или в человеко-часах (либо в нормо-часах).

Очевидно, что трудоемкость каких-либо ручных работ , подсчитанная по нормам для некоторых определенных производ­ственных условий данного технологического процесса, характе­ризует необходимое количество труда для их выполнения

= const,                               (6.1)

где — величина постоянная в течение всего времени, пока не изменятся производственные условия или технологический про­цесс. В то же время продолжительность тех же работ t_ч представ­ляет собой переменную величину, зависящую от числа рабочих n_ч, принимающих участие в этих работах:

,                           (6.2)

Естественно, что трудоемкость и продолжительность ручных работ будут численно равны между собой в тех случаях, когда число рабочих, выполняющих данную операцию, будет равно единице. Во всех остальных случаях числовое значение продол­жительности работ значительно меньше числового значения трудо­емкости тех же работ.

Число рабочих на одном рабочем месте (на сборочно-сварочном стенде, стеллаже и т. п.), выполняющих работу совместно и одно­временно, обозначают термином «плотность работ» и выражают в «человек-место». Таким образом, трудоемкость ручных работ в человеко-минутах или человеко-часах путем деления ее на плот­ность работ может быть выражена в других единицах трудоем­кости — в место-минутах или в место-часах

,                             (6.3)

Очевидно, что для каждого отдельного сборочно-сварочного рабочего места продолжительность выполнения сборочно-сварочных операций в минутах или часах всегда численно равна трудо­емкости тех же операций, выраженной в место-минутах или в ме­сто-часах.

В случаях определения продолжительности работ, производи­мых на каком-либо станке, руководствуются сведениями о произ­водительности этого станка при оптимальных режимах его ра­боты. Исходя из этих данных подсчитывают единичную норму вре­мени на обработку единицы материала либо на обработку одной детали. Что же касается рабочих, обслуживающих в процессе работы данный станок, что число их обычно не влияет на его произ­водительность и поэтому должно учитываться особо, по сообра­жениям рациональной загрузки их операциями, необходимыми для обслуживания станка.

Таким образом, при нормировании технологического процесс станочных работ получают следующие величины, характеризующие время и труд, необходимые для выполнения каждой операции: продолжительность работ, измеряемую в минутах или часах, и трудоемкость работ, получаемую путем умножения единичной нормы трудоемкости на число единиц работы, включаемых в данную станочную операцию; эту величину измеряют в единицах трудоемкости — в станко-минутах или станко-часах.

Очевидно, что для каждого отдельного станка продолжитель­ность выполнения станочных операций в минутах или часах всегда численно равна трудоемкости тех же операций, выраженной станко-минутах или станко-часах.

Более подробные данные по техническому нормированию тех­нологических процессов при проектировании сборочно-сварочных цехов (отделений, участков) приведены в соответствующих нор­мативных и справочных материалах и источниках.

После определения трудоемкости всех операций по изготовле­нию заданных изделий могут быть выполнены последующие рас­четы. Так, посредством суммирования трудоемкости всех после­довательных рабочих операций проектируемого технологического процесса может быть получена суммарная трудоемкость работ по изготовлению одного изделия. При этом понятно, что трудоем­кости ручных и станочных работ следует подсчитывать раздельно. Кроме того, путем суммирования трудоемкостей соответствующих операций и умножения их на количество заданных изделий могут быть получены значения трудоемкости работ на всю годовую про­изводственную программу для каждого предусмотренного техно­логическим процессом типоразмера станка или сборочно-свароч­ного рабочего места и для каждой профессии и специальности про­изводственных рабочих в отдельности.

Числовые значения указанных величин трудоемкости работ на годовую программу представляют собой исходные данные для расчетов по определению требуемого количества оборудования рабочих мест и числа рабочих для проек­тируемого цеха. При этом связующим звеном между значениями трудоемкости работ на годовую программу и потребными коли­чествами перечисленных основных элементов производства служат фонды времени оборудования, рабочих мест и рабочих.

Полученные в результате технического нормирования всех операций проектируемого производственного процесса (техноло­гических, контрольных и подъемно-транспортных) числовые зна­чения их продолжительности дают возможность определять об-щую продолжительность изготовления заданного изделия, т. е. длительность его производственного цикла. Эта величина служит показателем уровня организации производственного процесса, а следовательно, показателем качества его разработки. Следовательно, чем меньше производственный цикл изготовления изделия, тем больше пропускная способность (про­изводительность) цеха, отделения, участка, тем быстрее оборачиваемость оборотных средств предприятия-изготовителя данных изделий, тем меньше необходимая для выполнения программы сумма оборотных средств производства. Поэтому определение длительности производственного цикла для каждого типа заданных для изготовления в проектируемом цехе изделий имеет весьма существенное значение и является обязательным заключительным этапом разработки проекта производственного процесса.

В случаях изготовления весьма простых изделий, не подда­ющихся расчленению на отдельные сборочные единицы, длительность производственного цикла Т_ц. _п каждого из них, очевидно, равна сумме продолжительностей всех операций запроектирован­ного производственного процесса (t_т — технологических, t_K — контрольных и t_n — подъемно-транспортных):

,     (6.4)

Для изделий достаточно сложных, расчленяемых на отдельные сборочные единицы, изготовление которых может осуществляться одновременно на разных рабочих местах, длительность Т_ц._спроизводственного цикла всегда меньше указанной выше суммы продолжительностей всех операций запроектированного произ­водственного процесса:

,       (6.5)

В подобных случаях величину производственного цикла определяют путем построения графика циклограммы последовательно-параллельного выполнения всех операций (рис. 1). На таком гра­фике по оси ординат откладывают точки, соответствующие предусмотренным в запроектированном производственном процессе рабочим местам (станкам, сборочным стеллажам, испытательным стендам и пр.), а по оси абсцисс — продолжительность операций, т. е. время. При построении графика следует стремиться к полу­чению минимально возможного значения длительности производ­ственного цикла Т_ц. _с, что достигается путем максимального расчленения заданного изделия на отдельные сборочные единицы и одновременного их изготовления.

Рисунок 1. Пример циклограммы изготовления сложного изделия

Продолжительность операций

 

 

 

7.Технеко-экономическая оценка вариантов технологии производства

Разработка проекта производственного процесса изготов­ления заданных изделий, как всякая техническая задача, обычно допускает различные варианты решения возникающих вопросов. Наиболее часто такие варианты относятся к разным технологи­ческим способам изготовления продукции, различной степени механизации производственного процесса, разным типам обору­дования и оснастки рабочих мест и т. п. При этом использование каждого варианта в отдельности удовлетворяет требованиям к ка­честву заданной продукции в соответствии с техническими усло­виями на ее приемку.

Наиболее целесообразный вариант из числа возможных в прак­тике проектирования определяют на основе технико-экономиче­ского их сравнения. В результате такого сравнения выбирают луч­ший вариант, являющийся применительно к заданной программе выпуска изделий наиболее рациональным в техническом и наи­более рентабельным в экономическом отношении.

Методика сравнительной технико-экономической оценки про­ектируемых вариантов технологии производства сводится к сле­дующему. Применительно к сварочному производству техниче­ские преимущества и недостатки сравниваемых вариантов под­лежат оценке по присущим каждому из них значениям указанных ниже основных характеристик и показателей:

прогрессивность технологии производства, определяемая вы­сокой производительностью применяемых сварочных процессов, отсутствием существенных препятствий для комплексной их ме­ханизации и автоматизации, возможностью достижения высокого качества заданной продукции и снижения ее трудоемкости при обеспечении безопасности и безвредности выполняемых работ;

длительность производственного цикла изготовления заданной продукции (лучшему варианту присуща наименьшая длительность производственного цикла);

габаритные размеры и масса необходимого технологического оборудования (лучшему варианту присущи наименьшие габаритные размеры и масса оборудования);

площадь и кубатура здания цеха, необходимые для организации производственного процесса (лучший вариант отличается наиболее компактным его размещением в цехе);

требуемое число рабочего и обслуживающего персонала для изготовления заданной продукции (лучший вариант требует наименьшего числа указанного персонала);

удельная производительность технологии изготовления задан­ной продукции, определяемая показателями ее годового выпуска на одного рабочего и на 1 м² площади, занятой производственным процессом.

Результатов сопоставления между собой сравниваемых ва­риантов технологии производства заданной продукции по пере­численным выше техническим характеристикам и показателям еще недостаточно для определения оптимального варианта. Последний может быть выявлен путем экономического анализа наиболее прогрессивных и конкурирующих между собой в техни­ческом отношении вариантов. Поэтому техническую оценку срав­ниваемых вариантов технологии производства всегда дополняют их экономической оценкой.

Согласно утвержденной методике для оценки экономической эффективности применения различных вариантов техники в промышленности следует определять соответствующие каждому варианту годовые приведенные затраты 3 по формуле

3 = С + Е_НК, руб/год,        (7.1)

где С — себестоимость годового выпуска продукции, руб.; К. — капитальные вложения в производственные фонды, руб.; Е_н — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложе­ний, принимаемый в расчетах равным 0,15; Е_НК — сумма ежегод­ного погашения капитальных вложений, руб.

Лучший вариант характеризуется наименьшей величиной 3 приведенных годовых затрат.

В подсчеты капитальных вложений и себестоимости годового выпуска продукции по сравниваемым вариантам достаточно вво­дить затраты только по тем элементам капиталовложений и себе­стоимости, по которым сравниваемые варианты различаются ме­жду собой. Такое упрощение расчетов не влияет на действительное соотношение их результатов по сравниваемым вариантам. Указан­ную «упрощенную» себестоимость продукции называют техноло­гической себестоимостью в отличие от полной себестоимости, в ко­торую входят все без исключения издержки.

В сварочном производстве вообще и особенно при изготовле­нии деталей, наплавленных износостойкими сплавами, нередко различные варианты технологии сварки (наплавки) обеспечивают разное качество продукции. Последнее выражается обычно эк­сплуатационными показателями долговечности (срок службы либо износостойкость наплавленных деталей) или показателями удельного расхода на единицу обрабатываемого материала (на­пример, количество расходуемых наплавленных лемехов на каж­дые 1000 га пашни, обрабатываемой тракторными плугами). В подобных случаях в описанные выше расчетные формулы следует вместо фактической себестоимости C_t годового выпуска продукции вводить его скорректированную себестоимость С_к с учетом изменения качества изделий

В подтверждение этого можно привести немало примеров, когда тех­нологический вариант, отличающийся наиболее низкой цеховой себестоимостью наплавленных деталей, не обеспечивает у потреби­теля этих деталей наибольший срок их службы сравнительно с де­талями, наплавленными с применением более дорогой технологии. Лучший вариант должен быть оптимальным с точки зрения по­требителя продукции.

Экономический анализ необходим также тогда, когда имеется всего один вариант технологического процесса. При этом анализ дает возможность выявить недостатки разработанного варианта и пути рационализации предусмотренного производственного процесса либо необходимость замены его другим процессом, экономически более эффективным.

Чаще всего в практике проектирования выполняют экономи­ческое сравнение производственного процесса, разработанного в представляемом на утверждение проекте, с другими вариантами процессов, принятыми в ранее утвержденных проектах аналогич­ного либо подобного производства. В таких случаях для обеспе­чения сопоставимости сравниваемых вариантов непременным ус­ловием является приведение их программ годового выпуска про­дукции к одинаковым либо близким количественным значениям. По каждому сравниваемому варианту проекта определяют годовые приведенные затраты после следующих ее преобразований. Входящую в эту формулу себестоимость С годового выпуска продукции для упрощения расчетов представ­ляют в виде цеховой технологической себестоимости, т. е. включа­ющей только те элементы себестоимости, которыми сравниваемые варианты различаются между собой.

Оборудование и оснастка для выполнения производст­венного процесса, предусмотренного в проекте цеха (отделения, участка), являются одними из основных элементов проектируе­мого производства. Поэтому при разработке проекта необходимо установить рациональный качественный и количественный состав оборудования и оснастки.

В соответствии с принятыми технологическими спосо­бами изготовления деталей, сборки и сварки сборочных единиц и в целом заданных изделий при детальной разработке технологии производства уточняют первоначально намеченные типы оборудования и оснастки для выполнения всех видов работ в проектируемом цехе.

Основными критериями для окончательного выбора рациональ­ных типов оборудования и оснастки должны служить их следую­щие признаки: техническая характеристика, наиболее отвечающая всем требованиям принятой в разрабатываемом проекте цеха тех­нологии операций, подлежащих выполнению на данном оборудова­нии или посредством данной оснастки; наибольшая эксплуатацион­ная надежность и относительная простота обслуживания; наиболь­ший КПД и наименьшее потребление энергии при эксплуатации; наименьшие габаритные размеры оборудования, обусловливающие минимальную необходимую площадь для размещения его в цехе; наименьшая возможная масса, что обычно характеризует относи­тельно прямо пропорциональную ей стоимость оборудования; наи­меньшая сумма первоначальных затрат на приобретение и монтаж в цехе данного оборудования либо оснастки, обеспечивающая ми­нимальный возможный срок их окупаемости.

Для подбора рациональных современных типов оборудования и оснастки, соответствующих перечисленным выше признакам, следует пользоваться новейшими данными справочной и информа­ционной литературы, специальными руководствами по оборудова­нию для отдельных видов технологии, учебными пособиями и учеб­никами по специальным курсам сварочного, сборочного, подъемно-транспортного и другого технологического оборудования и оснаст­ки, а также проспектами и каталогами, издаваемыми отдельными ведомствами машиностроительной промышленности, в которых приведены описания, технические характеристики и стоимость отдельных типов оборудования и оснастки, возможных для ис­пользования в проектах сборочно-сварочных цехов. При этом осо­бое внимание следует уделять наиболее прогрессивным процессам сварочной техники и необходимым для их выполнения типам обо­рудования и оснастки, отличающимся высокой производитель­ностью. Выбор такого оборудования, как правило, обеспечивает максимальную пропускную способность проектируемого цеха (отделения, участка) и минимальные сроки окупаемости капи­тальных затрат на его приобретение.

При окончательном составлении перечня выбранных для проек­тируемого цеха типов оборудования и оснастки следует включать в него не только технологическое основное и вспомогательное обо­рудование, устройства и оснастку всех видов, но также требуемое оборудование для всех звеньев запроектированного производствен­ного процесса и контроля качества продукции цеха. В этот пере­чень следует включать также оборудование общецеховых устройств и производственный инвентарь, необходимые для обеспечения нормальных условий работы в проектируемом цехе.

Количественный состав окончательно выбранных для проекти­руемого сварочного производства различных типов сборочных стен­дов (рабочих мест), сварочных установок и прочего оборудования и оснастки устанавливают путем следующих несложных расчетов. Требуемые для выполнения заданной производственной программы числа сборочно-сварочных рабочих мест или стендов п_м и станоч­ного оборудования или сварочных установок п₀ каждого типа опре­деляют по формулам

,      (7.2)

,                                     (7.3)

 

где Т_м — количество место-часов; Т_ч — количество человеко-ча­сов; Т_с — количество станко-часов соответственно трудоемкости работ (на годовую программу), закрепленных за сборочно-сварочным рабочим местом или станочным оборудованием каждого данного типа; — плотность работ, человек/рабочее место; Ф_м и Ф_с — действительные годовые фонды времени рабочих мест и оборудования.

Равным образом для определения по тем же формулам требуе­мого числа постоянных (стационарных) рабочих мест технического контроля качества продукции и необходимого числа испытатель­ных стендов следует при подсчете трудоемкости работ на годовую программу учитывать принятые для каждой контрольной опера­ции значения процентов выборочности.

В случае получения по формулам дробных числовых значений искомых величин их округляют до ближайшего большего целого значения. Делением расчетных значений (п_м и п₀) на при­нятые округленные (n_п.м. и п_п,₀) определяют проектные коэффи­циенты загрузки k₃ этих рабочих мест и оборудования

k₃ = n_м:n_n._м или к_з = n₀:n_n,₀.

К изложенному выше следует добавить, что при определении общего числа рабочих мест (стендов) в сборочно- сварочных отде­лениях проектируемого цеха особо рассматривают и решают во­прос об определении числа дополнительных рабочих мест для ис­правления пороков сварной продукции, выявленных средствами технического контроля в процессе ее изготовления, а также при окончательной приемке-сдаче готовой продукции. Возможное число таких рабочих мест не может быть регламентировано в ка­ком-либо общем виде. Его устанавливает проектант в каждом кон­кретном случае сообразно со степенью ответственности изготов­ляемых изделий, характером производственного процесса, обеспе­чивающего определенную степень однородности качества изделий, и требованиями технических условий на их изготовление и при­емку.

При практическом решении рассматриваемой задачи необхо­димо учитывать, что организация исправления брака, обнаружен­ного в процессе изготовления отдельных сборочных единиц и ком­плектов сварных изделий, а также при окончательных испытаниях последних имеет свои отличительные особенности, зависящие от типа производства.

В единичном производстве брак продукции исправляют на рабочих местах рабочие, допустившие брак.

В массовом производстве, отличающемся поточным характе­ром выполнения работ с принудительным ритмом выпуска про­дукции, сборочные единицы, комплекты и целые изделия немед ленно после обнаружения в них брака снимают с рабочих мест, расположенных на потоке, и отправляют на особые рабочие места вне потока, предназначенные исключительно для работ по исправ­лению пороков продукции цеха специальными бригадами рабочих. Такая организация исправления брака не нарушает существенно общей стройности поточного производства и является единственно правильной в поточном производстве.

Что касается серийного производства, то в зависимости от большего или меньшего приближения проектируемого производ­ства к типу поточного организация исправления брака продукции может быть осуществлена одним из указанных способов.

Таким образом, при проектировании единичных и непоточных серийных сварочных производств исправление пороков продукции предусматривают за счет соответствующего повышения загрузки сборочно-сварочных рабочих мест цеха (отделения, участка).

В случаях проектирования массовых и серийных поточных производств требуемое число рабочих мест для исправления свар­ной продукции назначают в соответствии со степенью ответствен­ности изготовляемых изделий, однородности их качества и в зави­симости от жесткости технических условий на их изготовление и приемку. Практически в конце каждой поточной линии преду­сматривают по одному резервному стенду для внепоточного ис­правления пороков изготовляемой сварной продукции.

Количество различной оснастки для сборочно-сварочных рабо­чих мест (стендов) и стандартного оборудования (например, раз­ного рода приспособлений, рольгангов, склизов, стационарных консольных кранов и других местных подъемно-транспортных устройств) назначают исходя из практической потребности в них на рабочем месте каждого данного типа. При этом учитывают воз­можность в некоторых случаях использования этих устройств для обслуживания от двух до четырех рядом расположенных рабочих мест (станков).

Иначе выбирают и подсчитывают требуемое количество средств общего транспорта (электрокаров, автокаров, мостовых кранов и т. д.), обслуживающих пролет или отдельные его участки. При выборе этих средств внутрицехового транспорта необходимо ра­ционально сочетать работу различных видов транспортных уст­ройств и максимально использовать напольные транспортные сред­ства (электрокары, автокары, козловые либо портальные краны и т. п.), поскольку применение мостовых кранов, в особенности большой грузоподъемности, обусловливает существенное увеличе­ние веса колонн, несущих подкрановые пути, что влечет значи­тельное удорожание строительных конструкций здания цеха.

Указанные выше предпосылки должны быть приняты во вни­мание при выборе средств общего транспорта, получившего наи­большее применение в проектах сварочных производств единич­ного и серийного типа, в то время как в проектах крупносерийного и особенно массового производства преимущественное применение получают специализированные средства внутрицехового транспорта — различные типы конвейеров, причем нередко авто­матизированные. При этом из напольных средств общего транс­порта следует предпочитать безрельсовые (электрокары и авто­кары) как обладающие большей степенью свободы перемещений и не загромождающие площадь цеха устройством рельсовых путей и поворотных кругов.

Выбор типов средств общего внутрицехового транспорта непосредственно связан с распределением грузо­потоков по отдельным пролетам цеха, которое вытекает из приня­той специализации пролетов в проектируемом цехе. Поэтому прежде всего для выяснения условий работы проектируе­мого транспорта в соответствии с разработанным ранее производ­ственным процессом и его планировкой составляют ведомость дви­жения грузов (материалов, полуфабрикатов, деталей, сборочных единиц, изделий) по пролетам цеха.

Такая ведомость должна содержать следующие сведения по каждому пролету проектируемого цеха или отделения (участка): название подъемно-транспортной операции с обозначением ее ха­рактера (перевозка, подача, съем, поворот и т. д.) и повторности в течение одной рабочей смены либо рабочих суток; наименование перемещаемых грузов (материалов, деталей, сборочных единиц и т. п.) с указанием номеров последних; массу и число каждого груза в одной упаковке; род упаковки, ее массу (вес) и габаритные размеры (если грузы предусмотрено перемещать без упаковки, то указывают габаритные размеры перемещаемых грузов без упа­ковки); число складочных мест, куда должны доставляться пере­возимые грузы; указание номеров мест, откуда должен транспор­тироваться каждый груз; требуемое число упаковок каждого груза, необходимое для доставки на каждое складочное место в те­чение одной смены либо одних рабочих суток; подъемно-транспорт­ные средства, которыми предусмотрено в разработанном произ­водственном процессе выполнение погрузки, транспортировки и разгрузки каждого из указанных грузов в упаковке или без нее, и прочие сведения в зависимости от специфических особенностей проектируемого производства.

Как видно из приведенного выше перечня, указанные в подоб­ных ведомостях сведения составляют краткую характеристику грузопотока по каждому пролету проектируемого цеха, отделения или участка, выраженную в цифрах, и предварительный выбор типов подъемно-транспортных средств. Пользуясь этими данными о грузопотоке и разработанным технологическим пла­ном и разрезами здания проектируемого сборочно-сварочного цеха, приступают к расчетам по определению требуемого числа единиц подъемно-транспортного оборудования каждого из наме­ченных его типов.

Наряду с выше расчетом необходимого числа само­ходных тележек, в тех случаях, когда грузоподъемность послед­них недостаточна для перевозки материалов, изготовляемых сбо­рочных единиц либо изделий, определяют необходимое число коз­ловых, портальных либо мостовых электрических кранов (если целесообразность применения последних обоснована). Требуемое число этих средств общего рельсового внутрицехового транспорта устанавливают в соответствии с интенсивностью грузопотоков в каждом пролете проектируемого цеха. При этом на основании опытных данных проектирования сборочно-сварочных цехов для обслуживания одним краном принимают длину пролета 60—80 м в цеховых складах металла и готовой продукции, 40—60 м в заго­товительном отделении и 30—50 м в сборочно-сварочных отделе­ниях цеха. Кроме того, контрольной цифрой допускаемой интен­сивности работ каждого электрического крана в сборочно-сва­рочных отделениях проектируемого цеха служит число циклов работы крана, которое не должно превышать 20 в час.

В дополнение следует отметить, что при составлении проектов сборочно-сварочных цехов массового или крупносерийного про­изводства с поточной организацией работ взаимную увязку во вре­мени подъемно-транспортных и технологических операций произ­водственного процесса осуществляют на основе построения гра­фиков загрузки и работы общего подъемно-транспортного обору­дования по каждому пролету цеха.

Таким образом, помимо четкого и наглядного представления о работе предусмотренных проектом подъемно-транспортных уст­ройств, описанные выше графики дают возможность окончатель­ной увязки в работе всего транспорта цеха с запроектированным ходом выполнения технологического процесса производства, уста­новить окончательно необходимый качественный и количествен­ный состав различных типов подъемно-транспортных средств и определить загрузку каждой единицы подъемно-транспортного оборудования.