Основные формы организации технологических процессов

Форма организации технологических процессов изготовления изделия зависит от установленного порядка выполнения операций технологического процесса, расположения технологического оборудования, числа изделий в партии и направления их движения в процессе изготовления.

Применяются две формы организации технологических процессов: групповая и поточная. Групповая форма характеризуется однородностью конструктивно-технологических признаков изделий (заготовок, деталей, сборочных единиц), единством средств технологического оснащения одной или нескольких технологических операций и специализацией рабочих мест.

Основой при групповой форме организации технологических процессов служит группирование изделий по конструктивно-технологическим признакам. Группы изделий при этом устанавливаются с учетом трудоемкости обработки (сборки) и объема выпуска. По результатам анализа классификационных групп изделий и их относительной трудоемкости устанавливают профиль специализации каждого конкретного структурного подразделения предприятия, где организуется производство изделий (группы мастера, участки, цеха и т.д.), отбирают и закрепляют за ними соответствующие классификационные группы с учетом загрузки оборудования.

Поточная форма организация технологических процессов характеризуется: 1) специализацией каждого рабочего места на выполнении определенной операции; 2) согласованным и ритмичным выполнением всех операций технологического процесса на основе постоянства такта выпуска; 3) размещением рабочих мест в последовательности, строго соответствующей технологическому процессу.

Поточная форма организации технологических процессов в зависимости от номенклатуры одновременно изготовляемых изделий может быть разделена на поточные линии: однономенклатурную и многономенклатурную.

Однономенклатурная поточная линия характеризуется изготовлением изделия одного наименования в течение длительного периода времени. В зависимости от числа одновременно изготовляемых объектов ее подразделяют на однопоточную и многопоточную. Однопоточная линия характеризуется изготовлением на каждой операции одного объекта одного наименования. Многопоточная линия характеризуется одновременным изготовлением на каждой операции двух и более объектов одного наименования. Выполнение операций при этом дублируется для каждого объекта.

Многономенклатурная поточная линия характеризуется последовательным изготовлением групп изделий двух и более наименований по типовому технологическому процессу. В зависимости от характера движения изделий по операциям различают поточные линии непрерывные и прерывные. Состояние изготовляемых изделий при этом может быть подвижным и неподвижным. Характер движения изделий по операциям может быть принудительным (механизированный) , полусвободным и свободным (ручная подача).

Форму организации технологического процесса и соответствующие ей характеристики выбирают в следующей последовательности:

определяют вид изделий;

группируют изделия по общности конструктивно-технологических признаков;

устанавливают тип производства изделий и их составляющих частей;

учитывают программу выпуска каждого изделия и календарные сроки их изготовления;

определяют длительность производственных процессов и наладок технологического оборудования и оснастки;

определяют потребное число оборудования и коэффициент его загрузки;

определяют показатель относительной трудоемкости; определяют рациональную для данных условий форму организации технологического процесса.

Выбранная форма организации технологического процесса должна обеспечивать ритмичный выпуск изделий при условии их движения по всем операциям с минимальными перерывами, т.е. максимально приближаться к поточной форме.

5.5. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЙ В ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМАХ

Общие положения

Летательные аппараты относятся к категории машин, имеющих весьма сложную многодетальную конструкцию и обладающих большой трудоемкостью как в проектировании, так и в изготовлении. Для современного состояния и развития авиационной и космической техники характерны наукоемкость, применение электроники, большого числа различных материалов, комплектующих изделий и систем. Все это в значительной мере затрудняет не только процесс изготовления такой техники, но и технологическую подготовку производства.

Задача усложняется еще и тем, что производство современных летательных аппаратов имеет в основном единичный и мелкосерийный характер; наряду с этим требования к качеству изделия, сокращению сроков постановки производства, повышению производительности труда и к экономному расходованию материальных, энергетических и трудовых ресурсов непрерывно растут. Сложность заключается также и в том, что требуется постоянная модернизация изделий в ходе производства, систематическое улучшение их конструкции с целью поддержания высокого технического уровня и предотвращения морального старения. Учесть и решить все эти проблемы общемашиностроительными средствами, характерными для стабильного крупносерийного и массового производства, практически невозможно.

Известно, что главными направлениями интенсификации и повышения эффективности любого производства является его комплексная автоматизация, обеспечивающая достижение максимальной производительности труда и оборудования, интенсивности использования всех средств производства. В крупносерийном и массовом производстве это достигается применением узкоспециализированного автоматического оборудования, автоматических и конвейерных линий, полная загрузка которых обеспечивается большими объемами стабильного выпуска продукции.

В мелкосерийном производстве применение запрограммированных автоматических систем, характерных для массового и крупносерийного производства, не обеспечивает их полной загрузки; эти системы обладают ограниченными возможностями переналадки и при малых объемах производства большую часть времени будут простаивать, эффективность их использования будет весьма низкой, а себестоимость изготовляемой продукции высокой.

С появлением легко переналаживаемого оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), применением электронных вычислительных машин (ЭВМ), промышленных роботов (ПР), типизации технологических процессов и групповой технологии возможности автоматизации мелкосерийного производства и повышения его эффективности резко возросли. На станках с ЧПУ, например можно изготовлять самые разнообразные по форме детали, для каждой из которых требуется только специальная управляющая программа. Если деталь освоена и хотя бы раз изготовлена на станке с ЧПУ, переход к ее изготовлению через любой промежуток времени осуществляется простой заменой программы.

На базе использования и развития современных технических средств и, главным образом, станков с ЧПУ и ЭВМ, оказалось возможным существенно улучшить организацию и повысить эффективность мелкосерийного многономенклатурного производства; создались предпосылки перехода от создания отдельных систем, решающих частные вопросы автоматизации, к разработке интегрированных систем, охватывающих весь производственный комплекс.

Появилась возможность организации такого мелкосерийного производства, которое обладает мобильностью, динамичностью и способно быстро переналаживаться и переходить на выпуск другой продукции. Возникла новая концепция автоматизированного производства — гибкие производственные системы (ГПС). Гибкое производство — это такое производство, которое позволяет при минимальных трудовых и материальных затратах за короткое время на том же технологическом оборудовании без перерыва производственного процесса переходить на выпуск новой продукции в пределах технических возможностей и технологического назначения оборудования.

Под гибкостью производства понимают его приспособленность к изменениям и переналадке при выполнении производственной программы. Степень гибкости при этом можно оценить затрачиваемым временем и другими дополнительными затратами» необходимыми при переходе на выпуск новой продукции, а также разнообразием и номенклатурой выпускаемых изделий. Производственная гибкость ГПС определяется технологической» структурно-организационной и параметрической гибкостью.

Технологическая гибкость может быть оценена коэффициентом запуска нового изделия, который показывает, во сколько раз затраты на запуск очередного изделия в условиях ГПС меньше» чем при обычной технологии. Технологическая гибкость характеризуется также номенклатурой изделий и переналаживаемостью оборудования и технологической оснастки.

Структурно-организационная гибкость определяет в основном структуру ГПС» вариантность выбора последовательности обработки, возможность выполнять обработку на другом оборудовании в случае выхода из строя какого-либо станка или устройства, а также возможность наращивания ГПС на основе модульного принципа.

Параметрическая гибкость характеризует способность системы сохранять в заданных пределах основные параметры (производительность, экономическую эффективность, надежность и точность функционирования и др.) при переходе из одного устойчивого состояния в другое при изменении объекта производства. Определяется параметрическая гибкость показателями переходных процессов в ГПС, к которым относятся время, скорость и точность перехода системы в новое устойчивое состояние.

В настоящее время гибкие производственные системы считаются большим достижением в технологии и организации машиностроительного производства и являются реальным направлением перехода к автоматизированному мелкосерийному и среднесерийному производству, управляемому от ЭВМ [5].

В производстве летательных аппаратов гибкие производственные системы находят применение для изготовления деталей обработкой резанием. Имеются перспективные разработки по использованию ГПС для изготовления деталей из листовых материалов и прессованных профилей штамповкой на прессах. ГПС могут быть с успехом применены для изготовления простейших малодетальных сборочных единиц.

Основные определения и понятия

Гибкой производственной системой (ГОС) у нас в стране принято называть совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающую свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

В соответствии со структурно-организационными признаками ШС может быть представлена в виде гибкой автоматизированной линии, гибкого автоматизированного участка, гибкого автоматизированного цеха.

В гибкой автоматизированной линии (ГАЛ) технологическое оборудование с необходимой технологической оснасткой расположено в принятой последовательности технологических операций. Гибкий производственный участок (ГПУ) функционирует по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования. Гибкий автоматизированный цех (ГАЦ)—это гибкая производственная система, представляющая собой в различных сочетаниях совокупность гибких автоматизированных линий, роботизированных технологических комплексов, гибких автоматизированных участков для изготовления изделий данной номенклатуры.

ГПС создается по блочно-модульному принципу в составе гибких производственных модулей и роботизированных технологических комплексов. Гибкий производственный модуль (ГПМ) является основной составной частью ГПС и представляет собой единицу технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующую, автоматически осуществляющую все функции, связанные с их изготовлением, имеющую возможность встраиваться в гибкую производственную систему.

ГПМ основаны на возможности использования систем автоматизированного числового программного управления технологическим оборудованием. Основным видом станков с ЧПУ в гибких производственных системах механической обработки являются обрабатывающие центры, обеспечивающие выполнение в автоматическом цикле операций фрезерования, сверления, растачивания, развертывания, нарезания резьб и др.

ГПМ обладают способностью автоматизированной переналадки на выпуск различных изделий в пределах освоенной номенклатуры и своих технических возможностей. С этой целью их оснащают автоматизированными устройствами (роботами), которые обеспечивают возможность подачи и замены инструментов и зажимных приспособлений. Применение робота позволяет автоматизировать загрузку заготовок и удаление деталей и отходов, выполнение измерений и контроля в процессе обработки (сборки), диагностику неполадок и отказов в работе.

Роботизированный технологический комплекс (РТК) представляет собой совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно функционирующую и осуществляющую многократные циклы. РТК, предназначенные для работы в ГПС, должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраивания в систему. В качестве технологического оборудования в РТК может быть использован промышленный робот. Средствами оснащения РТК могут быть устройства накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства (деталей, заготовок) и другие устройства, обеспечивающие функционирование РТК.

Основными характеристиками ГПМ и РТК являются: гибкость, удовлетворяющая требованиям мелкосерийного производства; простота наладки, устранения отказов основного оборудования и систем управления; способность работать автономно или некоторое ограниченное время без участия человека; автоматическое выполнение всех основных и вспомогательных операций; совместимость с оборудованием традиционного и гибкого производства; высокая экономическая эффективность; высокая степень завершенности изготовления деталей с одного установа и др.

Функционирование ГПС в автоматическом или автоматизированном режиме обеспечивается системами, которые имеют следующие структурные части:

автоматизированная транспортно-складская система (АТСС), представляющая собой систему взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств для укладки, хранения,

временного накопления, разгрузки и доставки предметов труда, технологической оснастки;

автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО), представляющая собой систему взаимосвязанных элементов (оборудования, систем управления), включающая участки подготовки инструмента, его транспортирования, накопления, устройства смены и контроля качества инструмента, обеспечивающие его (инструмента) подготовку, хранение, автоматическую установку и замену;

автоматизированная система удаления отходов (АСУ О), представляющая собой устройства с системой управления для удаления стружки и других отходов из зоны ШМ, РТК и другого оборудования, включенного в ГПС. В этих устройствах предусматривается, как правило, автоматическое разделение и сортировка стружки и других отходов для дальнейшей утилизации.

Применяется и ряд других систем, обеспечивающих нормальное функционирование ГПС в автоматическом или автоматизированном режиме. Интеграция всех этих систем в единую систему приводит к созданию гибкого автоматизированного производства.