Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературных источников и производственных сведений по теме диссертационной работы 10
1.1. Особенности развития авиационного промышленного комплекса 10
1.2. Особенности опытно-технологических разработок при производстве газотурбинных двигателей 22
1.3. Требования к точности и качеству поверхностного слоя особо ответственных высоконагруженных деталей ГТД 29
1.4. Обоснование методики выбора способа получения заготовок лопаток и дисков 41
1.5. Оценка экономической эффективности механической обработки 50
1.6. Выводы по главе 1. Цели и задачи исследования 53
2. Теоретический анализ и совершенствование технологических решений, применяемых при изготовлении высоконагруженных деталей ГТД 55
2.1. Классификация деталей по типоразмерам и применяемым материалам 55
2.1.1. Лопатки ГТД 55
2.1.2. Диски ГТД 64
2.2. Требования, предъявляемые к технологическим процессам изготовления лопаток и дисков 69
2.2.1. Технологические процессы изготовления лопаток ГТД 69
2.2.2. Технологические процессы изготовления дисков ГТД 74
2.3. Технологические решения, применяемые при изготовлении лопаток 75
2.3.1. Подготовка технологических баз заготовки 75
2.3.2. Обработка хвостовиков лопаток турбины 80
2.3.3. Обработка бандажных полок лабиринтов 88
2.3.4. Обработка цилиндрических поверхностей лопаток турбины 92
2.3.5 Специальные и контрольные операции 96
2.3.6. Технология изготовления лопаток турбин на многоцелевых станках 99
2.4. Технологические решения, применяемые при изготовлении дисков 103
2.4.1. Изготовление технологических баз и наружного контура дисков 103
2.4.2. Изготовление пазов в дисках турбины и компрессора 105
2.5. Выводы по главе 2 112
3. Теоретический анализ и совершенствование организационных решений, применяемых при изготовлении высоконагруженных деталГТД 114
3.1. Анализ структуры механизма принятия организационных решений 114
3.2. Пакет программ «Интермех» как средство реализации новой концепцсозданиизделий 123
3.2.1. Параллельное интегрированное проектирование 126
3.2.2. Проектирование на основе преобразования функции качества 129
3.2.3. Стоимостное проектирование изделий 133
3.2.4. Проектирование на основе виртуальных конструкторско-технологических моделей 133
3.3. Выводы по главе 3 136
4. Математическая модель оценки степени влияния технологических и организационных факторов на производительность (на примере лопаток и дисков ГТД) 137
4.1. Разработка алгоритма функционирования модели 137
4.2. Описание блоков системы 144
4.2.1. Блок расчета количества переходов 144
4.2.2. Блок расчета количества операций 144
4.2.3. Блок расчета трудоемкости обработки детали 145
4.2.4. Блок расчета станкоемкости обработки деталей 147
4.2.5. Блок расчета структуры производственной системы ... 149
4.2.6. Блок расчета технологической себестоимости 152
4.2.7. Блок выбора рационального варианта производственной системы 154
4.3 Расчет производительности оборудования и производственных систем в условиях мелкосерийного производства. 154
4.4. Математическая модель оценки комплексного влияния технологических и организационных факторов на производительность станочного комплекса 161
4.5.Выводы по главе 4 171
5. Практическая реализация и экономическая эффективность результатов исследований 172
5.1. Разработка технологической системы базы данных 172
5.2. Определение экономической эффективности механической обработки 179
5.2.1. Расчет затрат на режущий инструмент 179
5.2.2. Расчет полной себестоимости одной минуты работы станка и станочника 181
5.3. Методика оценки конкурентоспособности нового изделия 186
5.4. Оценка технического уровня изделия 189
5.5. Вывод по главе 5 194
Заключение 195
Список использованных источников
- Требования к точности и качеству поверхностного слоя особо ответственных высоконагруженных деталей ГТД
- Требования, предъявляемые к технологическим процессам изготовления лопаток и дисков
- Пакет программ «Интермех» как средство реализации новой концепцсозданиизделий
- Блок расчета структуры производственной системы
Введение к работе
Уровень научно-технической подготовки производства определяет эффективность изготовления продукции, обусловливает возможность ритмичности ее выпуска с заданными потребительскими свойствами.
Техническую подготовку производства можно рассматривать с точки зрения производства какого-либо продукта на базе уже существующего или с точки зрения организации нового производства. Решение экономических, социальных и других задач предприятия непосредственно связано с быстрым техническим прогрессом производства и использования его достижений во всех областях хозяйственной деятельности. На предприятии он осуществляется тем эффективней, чем совершеннее на нем техническая подготовка производства, под которой понимается комплекс конструкторских, технологических и организационных мероприятий, обеспечивающих разработку и освоение производства новых видов продукции, а также совершенствование выпускаемых изделий. Запуск в производство изделий, прошедших полную техническую подготовку, позволяет добиться высокой рентабельности их выпуска уже через 1...2 года
- формирование прогрессивной технической политики, направленной на создание более совершенных видов продукции и технологических процессов их изготовления;
- создание условий для высокопроизводительной, ритмичной и рентабельной работы предприятия;
- последовательное сокращение длительности технической подготовки производства, ее трудоемкости и стоимости при одновременном повышении качества всех видов работ.
Техническая подготовка производства, как известно, по своему содержанию подразделяется на исследовательскую, конструкторскую (проектирование изделий) и технологическую стадии [1 - 3]. Назначение первой стадии - проведение прикладных исследований, экспериментирование, изучение возможностей использования новых конструктивных решений, материалов, технологических процессов, прогнозирование спроса на продукцию и др. Вторая стадия охватывает все необходимые виды работ по конструированию (разработке проекта) новых изделий, изготовлению опытных образцов, совершенствованию выпускаемых изделий. Третья стадия имеет своей задачей разработку новых и совершенствование существующих технологических процессов, технологической оснастки, средств и методов контроля качества, нормативов трудовых и материальных затрат, совершенствование организации производства в цехах и на производственных участках. В целом техническая подготовка составляет часть жизненного цикла изделия и должна рассматриваться во взаимосвязи с другими процессами жизненного цикла.
Уровень технической подготовки производства зависит от многих факторов, которые можно подразделить на следующие основные группы [1-3].
Технические факторы - разработка и внедрение типовых и стандартных технологических процессов, использование стандартизированных и унифицированных средств технологического оснащения; применение систем автоматизированного проектирования технологической оснастки; применение автоматизированных система управления предприятием (АСУП), станков с ЧПУ, прогрессивных режимов механической и термической обработки деталей; внедрение прогрессивных заготовок с целью снижения трудоемкости на механическую обработку и материалоемкости продукции, улучшение метрологического обеспечения; применение средств активного технического контроля качества; автоматизация контроля за выполнением сетевых графиков проектирования и производства средств технического оснащения.
2. Экономические факторы - поэтапное опережающее финансирование работ технической подготовки производства; предоставление льготных кредитов; создание фонда стимулирования освоения новой техники.
3. Организационные факторы - развитие и углубление специализации производства; аттестация качества технологических процессов и изготовленных средств технологического оснащения, нестандартного оборудования по результатам качества опытного образца или первой промышленной партии изделий основного производства, улучшение организации вспомогательного производства; совершенствование отношений между вспомогательным и основным производством; расширение внутризаводского, межзаводского, внутриотраслевого кооперирования.
4. Социальные факторы - повышение квалификации исполнителей; механизация и автоматизация производственных и вспомогательных операций с целью улучшения условий труда, развитие социальной сферы; улучшение психологической атмосферы в коллективе. Техническая подготовка производства может предусматривать техническое перевооружение, реконструкцию и расширение отдельных производственных участков, а также модернизацию оборудования.
Осуществлением единой технической политики на предприятии руководит, как правило, главный инженер, опираясь на аппарат технической подготовки производства. Организационные формы и структура ее органов определяются принятой на предприятии системой подготовки производства.
Выбор формы организации технической подготовки производства зависит от масштаба и типа производства, характера изготовляемой продукции, частоты ее обновления и других факторов. Для крупных предприятий массового и крупносерийного производства характерна централизованная форма подготовки, при которой вся работа осуществляется в аппарате заводоуправления. С этой целью создаются отделы главного технолога, общезаводская лаборатория, отдел планирования технической подготовки производства. На некоторых предприятиях организуются два конструкторских отдела: опытно-конструкторский, занимающийся разработкой новой продукции, и серийно-конструкторский, имеющий задачей совершенствование выпускаемой продукции [2].
На предприятиях единичного и мелкосерийного производства применяется преимущественно децентрализованная или смешанная форма подготовки производства: при первой форме основная работа по технической подготовке ведется соответствующим бюро производственных цехов; при второй -весь объем работ распределяется между заводскими и цеховыми органами. В этом случае конструкторская подготовка чаще всего осуществляется в отделе главного конструктора, а технологическая - в цеховых бюро подготовки производства. На небольших предприятиях вся техническая подготовка сосредотачивается в едином техническом отделе.
Таким образом, очевидно, что процесс проведения технической подготовки производства не является сам по себе просто установкой оборудования, а представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных мероприятий. Фактически это коренная перестройка производства, начиная с оборудования и заканчивая специализацией работников.
Целью работы является повышение эффективности обработки высоко-нагруженных деталей ГТД посредством создания методологии комплексного решения технологических и организационных задач на этапе технологической подготовки производства.
Автор защищает:
• методологию комплексного решения технологических и организационных задач, исходя из повышения эффективности технологических процессов;
• математическую модель оценки степени влияния технологических и организационных факторов на производительность обработки;
• методику оценки экономической эффективности технологических процессов изготовления высоконагруженных деталей авиационных двигателей. Научная новизна работы: заключается в предложенной методологии комплексного решения технологических и организационных задач с целью повышения эффективности принятия технологических решений в условиях современного авиадвигателестроительного производства и предложенной математической модели оценки степени влияния технологических и организационных факторов.
Практическая ценность состоит в том, что реализация предложенной методики комплексного решения технологических и организационных задач позволяет сократить сроки выпуска продукции на рынок с обеспечением требуемого ее качества.
Требования к точности и качеству поверхностного слоя особо ответственных высоконагруженных деталей ГТД
Поскольку надежность - это свойство двигателя сохранять работоспособное состояние или, иными словами, стабильно обеспечивать заданные показатели назначения, то решение проблемы надежности в условиях производства решает и проблему обеспечения качества ГТД в целом. В условиях производства можно судить только о потенциальной надежности ГТД. При этом основным источником информации о надежности двигателя служат данные о качестве его деталей и сборочных единиц. С учетом этого можно выделить два уровня в понятии качества продукции в производстве. Более высокий уровень - качество двигателя в целом, другой уровень - качество деталей и сборочных единиц на разных стадиях их изготовления.
Оценка качества такой продукции осуществляется в процессе производства на основе соответствия ее параметров и характеристик, а также параметров режимов обработки требованиям конструкторской, технологической и нормативной документации, с учетом вида и уровня технологической наследственности.
С одной стороны, технологическому процессу соответствуют такие явления, как образование остаточных напряжений в поверхностном слое при механической обработке, развитие микротрещин, образование усадочных раковин в процессе перехода из жидкого состояния в твердое при литье деталей, обезуглероживание в поверхностном слое при термообработке в воздушной среде, наводороживание деталей и др. С другой стороны, параметры продукции (размеры, твердость, шероховатость поверхности, остаточные напряжения) и режимы обработки (температура и продолжительность термообработки, усилие при монтаже, остаточный дисбаланс и др.) должны находиться в поле технического допуска на них. Также должно быть исключено негативное влияние возникающих в процессе обработки явлений на качество продукции. Удовлетворение указанным требованиям является необходимым условием обеспечения заданной геометрии, сопротивления усталости, определенного уровня длительной прочности деталей, их коррозионной и эрозионной стойкости, износостойкости, виброустойчивости. Все эти свойства определяют качество деталей, сборочных единиц и двигателя в целом.
Геометрические параметры (размеры конструкции и проходных сечений, шероховатость поверхности) определяют характеристики газовоздушного тракта и элементов топливной системы, а в целом - показатели назначения двигателя. Размеры элементов, физико-химические свойства, характеризующие прочность и стойкость деталей, их взаимное расположение определяют ресурс и безотказность двигателя. Таким образом, условие производственного обеспечения качества ГТД - изготовление продукции в строгом соответствии с требованиями конструкторской, технологической и нормативной документации. Из общего числа выявленных недостатков до 40% вызваны только производственными причинами и они обусловлены, как правило, двумя факторами [4-7].
1. Недостатками технологии - неправильно назначенные методы и режимы обработки, состав технологического оборудования, квалификация исполнителя, последовательность операций, методы контроля. Кроме того, к недостаткам технологии можно отнести отсутствие мероприятий по предотвращению негативного влияния сопутствующих явлений на качество продукции. Такие явления служат причиной скрытых дефектов, которые проявляются в эксплуатации при выработке 30...90 % ресурса двигателя. За это время парк двигателей становится большим, что усложняет проведение мероприятий по устранению недостатков.
2. Нарушениями технологической дисциплины, которые, как правило, является следствием недостатков в обеспечении нормальной работы исполнителей. К ним относятся: отсутствие необходимой технологической документации на рабочем месте; несоответствие оборудования, оснастки, режущего и мерительного инструмента установленным требованиям; несоответствие квалификации исполнителей; неритмичность обеспечения заготовками; низкий уровень механизации и автоматизации работ; недостаточный контроль руководства подразделения (цеха) за выполнением исполнителем требований технологии.
Проблема производственного обеспечения качества ГТД усложняется тем, что в каждом новом поколении двигателей используются новые конструктивные материалы, требующие специальных методов обработки, новые покрытия, новые виды соединений и производственный процесс не успевает за требованиями рынка, а это значит, что для обеспечения качества ГТД следует иметь, прежде всего, быстропереналаживаемое технически оснащенное производство и его соблюдение по всем стадиям жизненного цикла готовой продукции.
Все это требует разработки и внедрения новых, прогрессивных технологических процессов, опирающихся на новейшие достижения науки и техники, разработку и использование высокоточного оборудования, при этом сама организация производства должна обеспечить их эффективное использование и продвижение, а также ритмичность всего производственного процесса.
Таким образом, основой производственного обеспечения качества высо-конагруженных деталей ГТД является высокое совершенство производства -его технологии и организации, которое характеризуется, прежде всего, способностью стабильно изготавливать продукцию в строгом соответствии с требованиями конструкторской документации.
Совершенствование производства - непрерывный процесс, который осуществляется путем реализации комплекса мероприятий по ряду научно-технических направлений, образующих систему производственного обеспечения качества ГТД (рис. 1.5) [8,9].
В соответствии с представленной схемой, следует отметить, что на процесс изготовления, как основу обеспечения качества ГТД, существенное влияние оказывает технологичность конструкции, которая отрабатывается на этапе разработки и создания образца двигателя и уточняется при постановке образца на серийное производство. Технологичные конструктивные решения позволяют в значительной степени механизировать обработку и сборку, применять экономически целесообразные заготовки, внедрять прогрессивные технологические процессы и тем самым обеспечивать стабильность качества продукции. С другой стороны, на процесс изготовления и технологию производства оказывают влияние эксплуатация как источник информации о реальном уровне надежности ГТД и конкретные производственные недостатки, на основе которых осуществляется корректировка и совершенствование технологических систем.
В связи с этим технологические процессы должны отвечать ряду требований, в том числе по производительности и себестоимости, но приоритетным требованием должно являться обеспечение качества двигателя. При разработке новых технологических процессов необходимо руководствоваться в первую очередь двумя принципами: повышением качества продукции и обеспечением высокой стабильности самого процесса производства.
Требования, предъявляемые к технологическим процессам изготовления лопаток и дисков
Проведенный автором анализ технологических процессов изготовления лопаток показал, что имеет место значительный прогресс в совершенствовании методов обработки и отдельных операций технологии изготовления лопаток компрессора. Однако, до настоящего времени остается не до конца решенным целый комплекс вопросов, связанных с обеспечением точности, устранением ручного труда и повышением уровня автоматизации производства. По данным ОАО «НПО «Сатурн» трудоемкость изготовления лопаток составляет примерно 20...30% трудоемкости изготовления всего двигателя, причем 70% трудозатрат приходится на обработку элементов проточной части, включающей, значительную долю ручных слесарно-полировальных операций. Коэффициент использования материала при изготовлении лопаток не превышает 0,6...0,7, а в среднем составляет порядка 0,18...0,19.
Одно из направлений совершенствования газотурбинных двигателей заключается в создании высоконапорных малоразмерных компрессоров и требует применения лопаток небольших габаритов с тонкими кромками и сложной геометрией профиля, получаемой в результате пространственного профилирования. Допуск на изготовление прикромочных участков у таких лопаток дл обеспечения заданных углов входа и выхода газового потока не должен превышать нескольких сотых долей миллиметра.
Таким образом, задача создания новых конкурентоспособных двигателей не может быть решена без создания методов обработки, обеспечивающих требуемую точность формообразования проточной части лопаток и способных вписываться в автоматизированное производство лопаток компрессора.
Анализ действующих в производстве технологических процессов изготовления лопаток компрессора, проведенный автором настоящей работы, показывает, что одной из причин недостаточно точности обработки проточной части лопаток являются заложенные еще на стадии разработки технологических процессов нарушения основных принципов технологии машиностроения. К таким нарушениям относится применение в одном технологическом процессе различных вариантов базирования лопаток по замку (нарушение принципов постоянства и совмещения баз), использование нерегулируемых опорных элементов оснастки при установке лопаток по вспомогательным поверхностям технологической бобышки (нарушение правила «шести точек») и др. Эти отклонения приводят к тому, что действующие технологические процессы не обеспечивают автоматического получения размеров деталей на заранее настроенных станках, независимо от точностных возможностей применяемых методов формообразования поверхностей пера, и не мог служить основой для создания автоматизированного или, хотя бы, полностью механизированного производства лопаток.
Таким образом, необходимо создание такой технологии, которая позволила бы механизировать, а в конечном итоге и автоматизировать процессы формообразования всех элементов проточной части лопаток. Кроме того, поскольку в производстве лопаток неизбежно использование заготовок с различным припуском по перу (см. п. 2.1), новая технология должна предусматривать возможность изменения типа и методов получения заготовки без перестройки всего технологического процесса.
Следует отметить тот факт, что в процессе доводки нового двигателя конструкция лопаток претерпевает существенные изменения. Главным образом это касается профиля пера. Каждое такое изменение равносильно изменению объекта производства со всеми вытекающими отсюда последствиями. Это обусловлено тем, что именно изготовление элементов пера практически невозможно без применения специальной оснастки и инструмента. Этот момент, бесспорно, необходимо учесть при совершенствовании технологических процессов.
На основании изложенного выше с учетом особенностей конструкции лопаток, применяемых материалов и т.п. (см. п. 2.1), требования, которым должна отвечать технология изготовления лопаток, позволяющая в минимальные сроки и с минимальными затратами создавать и осуществлять серийный выпуск новых авиационных двигателей, могут быть сформулированы следующим образом:
исключение ручных слесарно-полировальных операций при обработке элементов проточной части лопаток;
возможность изменения типа и методов получения заготовки при пе редаче изделий в серийное производство без изменения методов и последовательности обработки поверхностей;
возможность использования для изготовления лопаток одного типа, различных габаритов быстропереналаживаемой оснастки;
необходимо применять только такие методы формообразования, которые могут обеспечить окончательную обработку всех элементов проточной части за один установ.
Как уже отмечалось, использование для установки заготовок лопаток при обработке конструкторских баз не может обеспечить достаточно точного базирования. В то же время, если проанализировать структуру размерных связей на чертежах лопаток компрессора (см. п. 2.1), то нетрудно заметить, что большинство поверхностей ориентируются относительно координатных осей лопатки. Поэтому для достижения максимально возможной точности обработки целесообразно использовать в качестве технологических не конструкторские, а проектные базы детали, материализовав их каким-либо образом.
Из отечественной и зарубежной практики известно использование в качестве технологических баз трех центровых отверстий, одного — на конце торца пера и по одному — на плоских боковых сторонах хвостовика. С помощью трех центровых отверстий проектные базы детали легко материализуются, и становится реальной возможность их использования в качестве технологических баз [31]. Кроме того, этот вариант базирования целесообразно использовать и при электрохимической обработке проточной части лопаток в качестве средства снижения погрешностей от тепловых деформаций детали и деформаций, вызванных перераспределением внутренних напряжений в процессе обработки.
Пакет программ «Интермех» как средство реализации новой концепцсозданиизделий
Очень трудной для предвидения остается стоимость, как с точки зрения точности методов её определения, так и сточки зрения возможности интеграции этих методов в процесс единовременного проектирования. Для оценки ожидаемых затрат на ранних стадиях проектирования используют различные методы и модели стоимости, которые дают низкую точность, что не обеспечивает надёжность прогнозов технико-экономической эффективности разработки и постановки новой продукции на производство.
Наиболее точную оценку ожидаемых затрат может дать лишь полная калькуляция себестоимости. Однако это возможно только при наличии полной и подробной конструкторской и технологической документации на создаваемое изделие, которая на стадии проектирования конструкции ещё отсутствует.
В данной работе предлагается метод определения ожидаемых затрат на основе интеграции конструкторского и технологического проектирования с использованием методологии параллельного проектирования. Сущность метода состоит в том, что параллельно с проектированием конструкции осуществляется сокращённое нормативное проектирование технологии и расчёт на этой основе ожидаемых материальных и трудовых затрат на изготовление изделия (рисунок ЗЛО).
Рынок требует нового подхода инженеров к разработке новых изделий. Теперь уже недостаточно сократить период разработки путем совмещения различных фаз инженерных работ, надо предотвратить и лишние потери, связанные с улучшением изделия в процессе его изготовления. Инженер должен быть уверенным в «совершенности» будущего изделия и технологического процесса его изготовления до начала «реального» производства.
Основой такой уверенности может служить: - виртуальное испытание изделия; - виртуальное производство изделия.
Конечным продуктом создания интегрированной конструкторско-технологической подготовки производства является виртуальная конструк-торско-технологическая модель, представляющая собой существующий в электронно-цифровой форме параметрический макет реального объекта, который обладает свойствами виртуальности в виртуальном пространстве, содержит информацию о технологическом процессе его изготовления и математическую модель расчёта производственных затрат (рисунок 3.11).
В настоящее время автором разработаны теоретические основы создания виртуальных конструкторско-технологических моделей, демонстрационный вариант виртуальной гибкой производственной системы. Система способна эффективно производить техническую подготовку производства высокона-груженных деталей ГТД и является законченным прототипом среды виртуального производства.
Виртуальная гибкая производственная система (ВШС) - новая ступень развития комплексной автоматизации проектирования, технологической подготовки и производства изделий. Она представляет собой интегрированный комплекс CAD/CAM/CAE, который обеспечивает автоматизированную поддержку всех этапов разработки изделий, включая проектирование, инженерный анализ и подготовку к производству. Термин «виртуальная» имеет два значения: во-первых, в качестве интерфейса в ВГПС используется среда виртуальной реальности - новый тип интерфейса, который качественно меняет способы взаимодействия человека с компьютером; во-вторых, «виртуальная» означает, что ВГПС представляет собой полную информационно-цифровую модель реального производства с учётом всей его специфики и особенностей.
Наибольший эффект внедрение виртуальных гибких производственных систем даст на предприятиях с широким и часто меняющемся ассортиментом продукции независимо от объёмов выпуска.
1. Внедренная автором на ОАО «НПО «Сатурн» новая организационной концепции предприятия «от функциональных исполнителей к совместной работе» требует изменения способов организации конструкторского и технологического проектирования высоконагруженных деталей ГТД.
2. Повышение эффективности производства возможно при внедрении разработанной автором методики реализации концепции параллельного проектирования.
3. Информационно-логическая модель процесса разработки и постановки высоконагруженных деталей ГТД на производство, созданная автором на основе структурирования функций качества, делает возможным комплексный анализ и оценку альтернативных конструктивно-технологических и организационных решений, позволяя оптимизировать производственные процессы.
4. Виртуальные конструкторско-технологические модели, разработанные автором для дисков и лопаток ГТД, позволяют эффективно производить техническую подготовку производства высоконагруженных деталей ГТД и являются законченным прототипом среды виртуального производства, дающего возможность комплексной автоматизации процессов жизненного цикла изделий.
Эффективность мехаиообрабатывающего производства обеспечивается комплексом ортаїизациошкмгехнических решений но технико-экономическому обоснованию и выбору оптимального варианта технологического решения по критерию минимальной себестоимости продукции. Наряду с себсетонмосшо в качестве дополнительных критериев могут быть использованы минимум расходуемых ресурсов на реализацию процесса или необходимость выполнения специальных требований к продукции в ущерб себестоимости и расходуемым ресурсам, что часто возникает при освоении новой продукции с высокими техническими характеристиками \л9 42. Основной трудностью при принятии сложного технологического решения пнт-етса необходимость проработки значительного количества вариантов возможных решении. В габлшп" 4.1 приведены основные «ехнодої нческие и организационные факторы, которые должны учитываться в процессе принятия сложных технологических решений и их влияние на параметры производственного процесса, из которой видно, что на каждый показатель качества детали и на каждую характеристику производственного процесса влияет значительное количество параметров, которые часто взаимно связаны. Так, характеристики оборудования или инструмента влияют на выбранные режимы резания. Тин оснастки напрямую связан с уровнем автоматизации производственной системы. Вариант системы обслуживания рабочих мест связан со структурой производственной системы. В этой связи актуальной является разработка методологии и математической модели оценки этого влияния.
Блок расчета структуры производственной системы
За базу сравнения принимается изменение составляющих планового фонда времени работы оборудования в станочных системах с различным уровнем автоматизации. Общая классификация затрат планового фонда времени машин разработана для массового производства [40]. Категории времени, приведенные в классификаторе, значительно расширены за счет категорий, характерных для станков с ЧПУ, п т.ч. типа «Обрабатывающий центр». За основу предлагаемого классификатора приняты следующие основные состояния оборудования. 1. Время выполнения рабочих переходов - вр.х 2. Время холостых ходов исполнительных органов - Вхл, 3. ПрОСТОИ ПО Инструменту - бипстр. 4. Простои по оборудованию 0 5. Простои по организационным причинам - 0 6. Потери по браку - вбр. 7. Простои по переналадке - 0„ер.
Для реализации технических расчетов производительности станков необходимо проводить анализ организации труда и затрат планового фовда времени работы станков на каждом конкретном производстве, где намечается создание автоматизированных производственных комплексов. Для проведения анализа целесообразно разработать классификатор элементов затрат планового фонда времени работы станков с ЧПУ, которые в настоящее время являются основным типом механообрабатывакнцих производств. Классификатор элементов затрат плановою фонда времени работы станков с гШУ должен быть дифференцирован таким образом, чтобы в процессе исследований можно было проанализировать потенциальные возможности тех или иных конкретных функций системы управления станочным комплексом или функций организации производства. Например, большинство современных конструкций станков с программным управлением относится к категории полуавтоматов, где часть холостых ходов выполняется вручную или механизировано (зафузка и съем изделий, их зажим и разжим в приспособлениях, выверка и т.д.), часть автоматически (подвод и отвод инструмента, его замена в шпинделе и т.д.). Поэтому целесообразно из общего времени холостых ходов выделить вспомогательное, когда работает человек (особенно если это время не совмещено с обработкой или другими более длительными холостыми ходами). В свою очередь общее время, время холостых ходов и вспомогательное время (общий признак, как и у рабочих ходов -регулярность выполнения в каждом рабочем цикле) необходимо дифференцировать по функциональным элементам, которые обычно отражаются в управляющих программах работы оборудования. Классификация времени выполнения основных (рабочих и холостых) ходов и вспомогательных переходов приведена в таблице 4.18.
Данные по учету простоев необходимы для прогнозирования повышения коэффициента использования оборудования при реализации мероприятии по совершенствованию организации производства. Простои по инструменту в станках с ПУ типа «Обрабатывающий центр» могут включать время на аварийные замены, связанные с потерей режущих свойств или с заменой инструмента после выработки ресурса, с размерной регулировкой инструмента и т.д. Эти категории необходимо выделить при классификации.
Простои по оборудованию целесообразнее всего дифференцировать по предметному признаку: механическая часть, система управления и т.д., простои по организационно-техническим причинам - по источникам возникновения: а) организационные, вызванные внешними факторами (отсутствие заго товок, инструмента, ошибки в планировании и др.); б) технические, вызванные необходимостью предупреждения отказов все виды технического обслуживания, уборка и очистка станка.
Внутри этих категорий классификация должна производиться по первичным причинам в соответствии с конкретными техническими или организационными функциями. Так, несвоевременный приход и уход рабочих определяется уровнем производственной дисциплины в цехе и степенью загруженности данного оборудования в технологическом потоке, прости из-за ожидания замены заготовки моїут быть вызваны завышением коэффициента многостаночного обслуживания-Потери фонда времени работы по браку целесообразно классифицировать по источникам: брака, времени возникновения: брак предыдущих операций, обнаруженный при обработке или брак данной операции.
Простои по переналадке для условий мелкосерийного и серийного производства зачастую весьма велики и во многом определяют целесообразно область использования станков с числовым программным управлением типы станков и организацию гибких производственных систем. Предлагаемый классификатор простоев оборудования приведен в таблице 4.19.
Общая длительность функционирования («работы») оборудования в пределах планового фонда времени определяется по итогам хронометража за период наблюдения, где периоды работы фиксируются укрупнено, без дифференциации на составляющие элементы. Производить их численное определение в течение всего периода наблюдении нецелесообразно, так как все эти элементы носят регулярный характер, относительно стабильны, моїуг быть определены из управляющих программ, их общая длительность пропорциональна количеству отработанных рабочих циклов. Поэтому в процессе наблюдения достаточно для каждой детали составить фактическую циклограмму по результатам нескольких замеров.
