Типы машиностроительного производства и их характеристика по технологическим, организационным и экономическим признакам

Машиностроительное производство характеризуется объемом выпуска, программой выпуска продукции, тактом выпуска.

Объем выпуска продукции – это количество изделий определенных наименований, типоразмеров и исполнений, изготовляемых или ремонтируемых предприятием или его подразделением в течение планируемого периода времени (месяц, квартал, год). Объем выпуска в значительной степени определяет принципы построения технологического процесса.

Установленный для данного предприятия перечень изготовляемых или ремонтируемых изделий с указанием объема выпуска и сроков выполнения по каждому наименованию на планируемый период времени называется программой выпуска продукции.

Тактом выпуска называется интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий или заготовок определенных наименования, типоразмера и исполнения.

Такт выпуска t, мин/шт, определяется по формуле:

t = 60 Ф_д/ N,

где Ф_д – действительный фонд времени в планируемом периоде (месяц, сутки, смена), ч; N – производственная программа на этот же период, шт.

Действительный фонд времени работы оборудования отличается от номинального (календарного) фонда времени, поскольку учитывает потери времени на ремонт оборудования.

Действительный фонд работы оборудования в зависимости от его сложности и количества выходных и праздничных дней при 40-часовой рабочей неделе и при работе в две смены в машиностроительном производстве составляет от 3911 до 4029…4070 часов. Фонд времени рабочего при этом около 1820 ч.

В зависимости от производственных мощностей и возможностей сбыта продукции изделия на предприятии изготовляют в различных количествах – от единичных экземпляров, до сотен и тысяч штук. При этом все изделия, изготовленные по конструкторской и технологической документации без ее изменения, называются серией изделия.

В зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий различают три основных типа производства: единичное, серийное и массовое. Каждому из этих типов присущи свои характерные особенности в организации труда и в структуре производственного и технологического процессов.

Тип производства является классификационной категорией производства, выделяемой по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска продукции. В отличие от типа производства вид производства выделяется по признаку применяемого метода изготовления изделия. Примерами видов производства являются литейное, сварочное, механосборочное и др.

Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операцийК_з.о., представляющий собой отношение числа всех различных технологических операций О, выполняемых или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест Р:

К_з.о=О/Р

С расширением номенклатуры выпускаемых изделий и уменьшением их количества значение этого коэффициента увеличивается.

Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусматривается. При этом технологический процесс изготовления изделий либо совсем не повторяется, либо повторяется через неопределенные промежутки времени. К единичному производству относятся, например, крупные гидротурбины, прокатные станы, оборудование для химических и металлургических заводов, уникальные металлорежущие станки, опытные образцы машин в различных отраслях машиностроения и др.

Технология единичного производства характеризуется применением универсального металлорежущего оборудования, которое располагается в цехах обычно по групповому признаку, т.е. с разбивкой на участки токарных, фрезерных, шлифовальных станков и т.д. Обработку ведут стандартным режущим, а контроль – универсальным измерительным инструментом. Характерным признаком единичного производства является концентрация на рабочих местах разнообразных операций. При этом на одном станке часто производится полная обработка заготовок разнообразных конструкций и из различных материалов. Ввиду необходимости частой перенастройки и наладки станка на выполнение новой операции доля основного (технологического) времени в общей структуре нормы времени на обработку сравнительно невелика.

Отличительные особенности единичного производства обусловливают относительно низкую производительность труда и высокую себестоимость выпускаемых изделий.

Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. При серийном производстве одноименные или однотипные по конструкции изделия изготовляют по отработанным на технологичность чертежам. Продукцией серийного производства являются машины установившегося типа, выпускаемые в значительных количествах. К этой продукции можно отнести, например, металлорежущие станки, двигатели внутреннего сгорания, насосы, компрессоры, оборудование для пищевой промышленности и др.

Серийное производство является наиболее распространенным в общем и среднем машиностроении. В серийном производстве наряду с универсальным широко используется и специальное оборудование, автоматы и полуавтоматы, специальный режущий инструмент, специальные измерительные приборы и приспособления.

В серийном производстве средняя квалификация рабочих обычно ниже, чем в единичном производстве.

В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Такое подразделение является достаточно условным для различных отраслей машиностроения, так как при одном и том же количестве машин в серии, но различных размеров, сложности и трудоемкости производство может быть отнесено к разным типам. Условной границей между разновидностями серийного производства по ГОСТ 3.1108-74 является величина коэффициента закрепления операций К_з.о.: для мелкосерийного производства 20 < К_з.о < 40, для среднесерийного – 10 < К_з.о < 20, а для крупносерийного – 1 < К_з.о < 10.

В мелкосерийном производстве, близком к единичному, оборудование располагается преимущественно по типам станков – участок токарных станков, участок фрезерных станков и т.д. Станки могут располагаться и по ходу технологического процесса, если обработка ведется по групповому технологическому процессу. Применяют главным образом универсальные средства технологического оснащения. Размер производственной партии обычно составляет несколько единиц. При этом производственной партией принято называть предметы труда одного наименования и типоразмера, запускаемые в обработку в течение определенного интервала времени, при одном и том же подготовительно-заключительном времени на операцию.

В начальной стадии разработки технологического процесса механической обработки величину партии деталей можно определить по следующей упрощенной формуле:

n=Nt/Ф,

где N – количество деталей одного наименования и размера по годовой программе выпуска изделий;

t – необходимый запас деталей на складе в днях; для крупных деталей t=2…3 дня; для средних t=5 дней; для мелких деталей и инструментов t=10…30 дней;

Ф – число рабочих дней в году, принимается равным 305 дней при одном выходном дне и продолжительности рабочего дня 7ч. и 253 дня при двух днях отдыха и продолжительности рабочего дня 8ч.

Условно к малым (или легким) можно отнести детали массой до 2 кг, к средним – от 2 до 8 кг и к крупным (или тяжелым) – свыше 8 кг.

В среднесерийном производстве, обычно называемом серийным, оборудование располагают в соответствии с последовательностью выполнения этапов обработки заготовок. За каждой единицей оборудования обычно закрепляют несколько технологических операций, при этом возникает необходимость переналадки оборудования. Размер производственной партии составляет от нескольких десятков до сотен деталей.

В крупносерийном производстве, близком к массовому, оборудование, как правило, располагается в последовательности технологического процесса для одной или нескольких деталей, требующих одинакового процесса обработки. При недостаточно большой программе выпуска изделий целесообразно обрабатывать заготовки партиями, с последовательным выполнением операций, т.е. после обработки всех заготовок партии на одной операции производят обработку этой партии на следующей операции. Заготовки после окончания обработки на одном станке транспортируют целой партией или по частям к другому, при этом в качестве транспортных средств используют рольганги, подвесные цепные конвейеры или роботы. Обработку заготовок выполняют на предварительно настроенных станках, в пределах технологических возможностей которых допустима переналадка для выполнения иных операций.

В крупносерийном производстве используются, как правило, специальные приспособления и специальный режущий инструмент. В качестве измерительного инструмента широко используют предельные калибры (скобы, пробки, резьбовые кольца и резьбовые пробки) и шаблоны, позволяющие определять годность обработанных деталей и производить разбивку их на размерные группы в зависимости от величины поля допуска.

Серийное производство значительно экономичнее, чем единичное, так как лучше используется оборудование, ниже припуски, выше режимы резания, более высокая специализация рабочих мест, значительно сокращаются цикл производства, межоперационные заделы и незавершенное производство, более высокий уровень автоматизации производства, повышается производительность труда, резко снижается трудоемкость и себестоимость изделий, упрощается управление производством и организация труда. При этом под заделом понимают производственный запас заготовок или составных частей изделия для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса. Этот тип производства является наиболее распространенным в общем и среднем машиностроении. Около 80% продукции машиностроения выпускается серийно.

Массовое производство характеризуется большим объемов выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжитеельное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция. Детали, как правило, изготовляются из заготовок, производство которых ведется централизованно. Централизованным способом осуществляется производство нестандартного оборудования и технологической оснастки. Поставляют их своим потребителям цехи, являющиеся самостоятельной структурной единицей.

Массовое производство экономически целесообразно при выпуске достаточно большого количества изделий, когда все материальные и трудовые затраты, связанные с переходом на массовое производство, достаточно быстро окупаются и себестоимость изделия ниже, чем при серийном производстве.

Продукция массового производства – это изделия узкой номенклатуры, унифицированного или стандартного типа, выпускаемые для широкого сбыта потребителю. К этой продукции можно отнести, например, многие марки легковых автомобилей, мотоциклов, швейных машин, велосипедов и т.д.

В массовом производстве применяют высокопроизводительное технологическое оборудование – специальные, специализированные и агрегатные станки, многошпиндельные автоматы и полуавтоматы, автоматические линии. Широко применяется многолезвийный и наборный специальный режущий инструмент, предельные калибры, быстродействующие контрольные приспособления и приборы. Массовое производство характеризуется также установившимся объемом производства, что при значительной программе выпуска продукции обеспечивает возможность закрепления операций за определенным оборудованием. При этом производство изделий осуществляется по окончательно отработанной конструкторской и технологической документации.

Наиболее совершенной формой организации массового производства является поточное производство, характеризуемое расположением средств технологического оснащения в последовательности выполнения операций технологического процесса и определенным тактом выпуска изделий. Для поточной формы организации технологического процесса требуется одинаковая или кратная производительность на всех операциях. Это позволяет производить обработку заготовок или собирать узлы без заделов в строго определенные промежутки времени, равные такту выпуска. Приведение длительности операций к указанному условию называют синхронизацией, что в некоторых случаях предусматривает использование дополнительного (дублирующего) оборудования. Для массового производства коэффициент закрепления операций К_з.о.= 1.

Основным элементом поточного производства является поточная линия, на которой расположены рабочие места.

Для передачи предмета труда с одного рабочего места на другое применяют специальные транспортные средства.

В поточной линии, являющейся основной формой организации труда поточного производства, на каждом рабочем месте выполняют одну технологическую операцию, а оборудование располагают по ходу технологического процесса (по потоку). Если длительность операции на всех рабочих местах одинакова, то работа на линии выполняется с непрерывной передачей объекта производства с одного рабочего места на другое (непрерывным потоком). Достигнуть равенства штучного времени на всех операциях обычно не удается. Это обусловливает технологически неизбежное различие загрузки оборудования по рабочим местам поточной линии.

При значительных объемах выпуска в процессе синхронизации наиболее часто возникает необходимость уменьшения длительности операций. Это достигается за счет дифференциации и совмещения во времени переходов, входящих в состав технологических операций. В массовом и крупносерийном производствах при необходимости каждый из технологических переходов может быть выделен в отдельную операцию, если будет выполнено условие синхронизации.

За время, равное такту выпуска, с поточной линии сходит единица продукции. Производительность труда, соответствующая выделенному производственному участку (линии, участку, цеху), определяется ритмом выпуска. Ритм выпуска – это количество изделий или заготовок определенных наименований, типоразмеров и исполнений, выпускаемых в единицу времени. Обеспечение заданного ритма выпуска является важнейшей задачей при разработке технологического процесса массового и крупносерийного производства.

Поточный метод работы обеспечивает значительное сокращение (в десятки раз) цикла производства, межоперационных заделов и незавершенного производства, возможность применения высокопроизводительного оборудования, снижения трудоемкости изготовления изделий, простоту управления производством.

Дальнейшее совершенствование поточного производства привело к созданию автоматических линий, на которых все операции выполняют с установленным тактом на рабочих местах, оснащенных автоматическим оборудованием. Транспортирование предмета труда по позициям осуществляется также автоматически.

Следует отметить, что на одном предприятии и даже в одном цехе можно встретить сочетание различных типов производства. Следовательно, тип производства предприятия или цеха в целом определяется по признаку преимущественного характера технологических процессов. Массовым можно назвать производство, если на большинстве рабочих мест выполняется одна постоянно повторяющаяся операция. Если на большинстве рабочих мест выполняется несколько периодически повторяющихся операций, то такое производство следует считать серийным. Отсутствие периодичности повторения операций на рабочих местах характеризует единичное производство.

Кроме того, для каждого типа производства характерным является также соответствующая точность исходных заготовок, уровень отработанности конструкции деталей на технологичность, уровень автоматизации процесса, степень детализации описания технологического процесса и др. Все это влияет на производительность процесса и на себестоимость изготовляемых изделий.

Планомерная проводимая унификация и стандартизация изделий машиностроения способствует специализации производства. Стандартизация приводит к сужению номенклатуры изделий при значительном увеличении программы их выпуска. Это позволяет шире применять поточные методы работы и автоматизацию производства.

Характеристики производства отражаются в решениях, принимаемых при технологической подготовке производства.