Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема модернизации технологического оборудования машиностроительного предприятия. Постановка цели и задач исследований 8
1.1. Классификация модернизации технологического оборудования 8
1.2. Опыт российских и зарубежных промышленных предприятий по модернизации технологического оборудования 12
1.3. Экономические аспекты модернизации оборудования промышленных предприятий 19
1.4. Постановка цели и задач исследований 21
Глава 2. Методика проведения теоретических и экспериментальных исследований 23
2.1 .Объект и предмет исследований 23
2.2. Методы исследований, использованные при проведении теоретических и экспериментальных исследований 26
2.3. Структурная схема исследований 31
2.4. Выводы к главе 2 31
Глава 3. Разработка классификации модернизации технологического оборудования машиностроительного предприятия 33
3.1. Классификация модернизации технологического оборудования 33
3.2. Примеры модернизации технологического оборудования в соответствии с предлагаемой классификацией 41
3.3. Улучшение показателей качества технологического оборудования в результате его модернизации 58
3.4. Выводы к главе 3 64
Глава 4. Математическая прогностическая модель потребности технологического оборудования в модернизации 65
4.1. Функциональные зависимости, используемые при построении математической модели 65
4.2. Вывод формул для частных индексов потребности оборудования в различных видах модернизации 68
4.3. Вывод формулы интегрального коэффициента потребности оборудования в модернизации 79
4.4. Выводы к главе 4 81
Глава 5. Внедрение и перспективы использования результатов исследований 82
5.1. Определение потребности технологического оборудования механического цеха в модернизации 82
5.2. Повышение качества продукции путем модернизации технологического оборудования 98
5.3. Технико-экономическое обоснование модернизации оборудования 107
5.4. Выводы к главе 5 116
Основные результаты и выводы 117
Заключение 118
Список литературы 119
Приложение 1 129
Приложение 2 155
Приложение 3 174
- Опыт российских и зарубежных промышленных предприятий по модернизации технологического оборудования
- Примеры модернизации технологического оборудования в соответствии с предлагаемой классификацией
- Вывод формул для частных индексов потребности оборудования в различных видах модернизации
- Повышение качества продукции путем модернизации технологического оборудования
Введение к работе
Актуальность темы. Срок службы парка оборудования в среднем по Российской Федерации составляет 35 лет. Возможность обновления оборудования в настоящее время практически отсутствует, а разработку и внедрение технологических инноваций способны осуществлять лишь около 5% предприятий. Поэтому для большинства российских предприятий именно модернизация становится единственным способом повышения качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции. Посредством модернизации может осуществляться также переналадка оборудования на выпуск изделий необходимой номенклатуры. Очевидно, что модернизация оборудования экономически целесообразнее по сравнению с приобретением нового.
Таким образом, исследования, направленные на решение задач по оценке потребности в модернизации технологического оборудования, являются, безусловно, актуальными.
Цель работы. Разработка научно обоснованного подхода к определению потребности в модернизации технологического оборудования машиностроительного предприятия.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
разработать системную классификацию модернизации технологического оборудования;
разработать математическую модель оценки потребности технологического оборудования в модернизации и определить индексы потребности в модернизации каждой единицы оборудования;
предложить методику расчета экономического эффекта от модернизации оборудования, предусматривающую все возможные варианты в соответствии с системной классификацией.
Методика проведения исследований. Методической основой работы явился системный подход к изучению и описанию производственных систем.
Теоретические исследования базировались на основных положениях современной теории систем, теории технологической наследственности систем и на теории моделирования производственных процессов. Экспериментальные исследования основывались на данных, полученных в ходе производственных работ по модернизации технологического оборудования.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- предложена системная классификация-модернизации технологического
Н)С КЛЦИЙгШІЬНАУ.
гарі?}
БИБЛИОТЕКА j
0«
оборудования машиностроительного предприятия, являющаяся наиболее полной применительно к современным условиям производства;
на основе системной классификации разработана математическая модель оценки потребности технологического оборудования в модернизации;
предложены и аналитически описаны частные и интегральный индексы потребности в модернизации каждой единицы оборудования.
Практическая иенность работы заключается в разработке:
- методов оценки потребности технологического оборудования в
модернизации;
- методики расчета экономического эффекта от модернизации оборудо
вания, предусматривающей все возможные варианты в соответствии с предло
женной классификацией модернизации оборудования.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Брянского государственного технического университета, международной научно-технической конференции «Сертификация и управление качеством продукции» (13 - 15 октября 1999 г., г. Брянск), международном научно-техническом семинаре «Сборка в машиностроении и приборостроении» (2-3 октября 2001 г., г. Брянск), второй международной научно-технической конференции «Сертификация и управление качеством продукции» (21-23 мая 2002 г., г. Брянск) и др.
Диссертационная работа в полном объеме докладывалась на заседаниях кафедры «Управление качеством производственных и технических систем» и технологической секции Брянского государственного технического университета.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 114 наименований и приложения. Диссертация выполнена на 112 страницах машинописного текста, содержит 57 рисунков и 10 таблиц. Общий объем диссертации составляет 188 страниц машинописного текста.
Опыт российских и зарубежных промышленных предприятий по модернизации технологического оборудования
Модернизация действующего технологического оборудования осуществляется: внешними организациями, специализирующимися на выпуске определенного технологического оборудования; внешними организациями, специализирующимися на ремонте и модернизации оборудования; силами самого промышленного предприятия. Документация на модернизацию технологического оборудования разрабатывается либо организациями, осуществляющими модернизацию, либо специализированными проектными институтами.
Рассмотрим подробнее на примерах промышленных фирм США и развитых стран западной Европы, а также предприятий России процессы осуществления модернизации оборудования.
Рассмотрим вначале опыт американских и германских фирм по вопросам модернизации станочного оборудования по материалам, представленным на сайте www.stankoinform.ru/.
Станочное оборудование, длительное время находившееся в эксплуатации, морально и физически устаревает, но продолжает сохранять свою ценность для предприятия. Его можно продать и, добавив немалое количество финансовых средств, приобрести вместо него другое, более современное. Однако в последнее время нехватка средств на приобретение нового оборудования вынуждает большинство предприятий восстанавливать имеющийся у них станочный парк с одновременной его модернизацией. Эта тенденция оказывается характерной не только для России, но и для развитых зарубежных стран. Многие металлообрабатываю -13 щие станки, особенно крупногабаритные и выпускаемые в ограниченных количествах, выгоднее модернизировать и использовать на собственном предприятии, принимая при этом производственные заказы от других фирм. Рынок подержанных станков в мире постоянно расширяется и на сегодняшний день охватывает вполне платежеспособные организации. Объем этого рынка достиг уже несколько миллиардов долларов.
Экономические расчеты и практический опыт США показали, что нецелесообразно восстанавливать и модернизировать станки дешевле 125 тыс. долл., при этом выгоднее покупать новые, утилизируя существующие. Американские фирмы обычно стремятся отремонтировать и одновременно модернизировать очень крупные станки, имеющие довольно универсальное применение, например, горизонтально-расточные и токарно-карусельные со сроком службы до 30 - 40 лет. Их базовые детали, как правило, хорошо сохранились и в деформационном отношении давно стабилизированы. Кроме того, потребность в деталях, изготавливаемых на этих станках, достаточно велика.
Восстановлением и модернизацией устаревшего оборудования занимаются многие крупные фирмы — производители этого оборудования, например, «Cincinnati Machine», «Giddings & Lewis», «Gleason Works» «New Century Remanufacturing Inc.», «Toyoda Machinery USA Соф.» и др. Эти фирмы предлагают заказчикам технически и экономически обоснованный выбор решений: покупать новый станок или модернизировать уже имеющийся.
На фирме «Cincinnati Machine», например, существует 3 типа ремонта и модернизации станков: 1) механический ремонт с целью восстановления станка до его первоначального состояния с модернизацией расширяющей технические возможности станка; 2) полный капитальный ремонт станка, включающий замену электрооборудования, соответствующего современным требованиям производства; 3) этот тип ремонта и модернизации металлорежущего оборудования объединяет два предыдущих. Капитальный ремонт станка и его комплексная модернизация производится путем замены аналоговых приводов цифровыми, ручного управления — числовым программным, существующих гидравлических приводов современными, установкой прецизионных шариковинтовых передач (этот тип ремонта и модернизации металлорежущего оборудования характерен и для предприятий Российской Федерации).
У фирмы «Giddings & Lewis», которая ремонтирует и модернизирует не только оборудование, выпущенное ей, но и оборудование других фирм, подход несколько иной. Оборудование, устанавливаемое фирмой, имеет определенный гарантийный срок, после окончания которого, пользователь может приобрести вышедшие из строя детали и получить необходимое платное техническое обслуживание. Примерно через половину установленного срока службы станка фирма «Giddings & Lewis» проводит его капитальный ремонт и модернизацию, а затем устанавливает новый гарантийный срок эксплуатации. Этот цикл может продолжаться до тех пор, пока не выйдут из строя базовые детали. Станки, выпущенные фирмой, работают по такой системе 15-20 лет.
На фирме «Gleason Works» принято 4 категории ремонта с модернизацией оборудования. Высшей категорией является полный капитальный ремонт с максимально возможным повышением технического уровня оборудования. Следующей по сложности категорией ремонта оборудования является доведение его до такого состояния, когда на нем можно изготавливать детали приемлемого качества, при этом восстановление первоначального технического состояния оборудования не предусматривается. Это обходится дешевле, чем в первом случае. Третья категория - это ремонт, замена или модернизация важнейших узлов станка, например, шпинделей, приводных систем и т.п. Четвертая категория — текущая модернизация систем управления оборудования путем замены на более современные системы, проводимая примерно раз в 5 - 7 лет.
У некоторых фирм-изготовителей, выполняющих модернизацию и ремонт станков, имеются отделения, специализирующиеся на их конкретных типах. Так, отделение шлифовальных станков фирмы «Toyota Machinery USA Corp.» наряду с выпуском кругло-шлифовальных станков занимается их модернизацией и ремонтом. В процессе капитального ремонта и модернизации устанавливают прецизионные шариковинтовые передачи, новые гидравлические и смазочные системы, системы электрооборудования, а также специализированные системы ЧПУ, после чего станок подвергают длительным испытаниям и в случае их успешных результатов сдают его заказчику.
Многие фирмы США, занимающихся ремонтом и модернизацией станочно-го оборудования, конкурируют с их непосредственными изготовителями. Так фирма «New Century Remanufacturing Inc.», специализирующаяся на ремонте и модернизации крупных горизонтально-расточных и токарно-карусельных станков, производит ремонт и модернизацию всех узлов и деталей этих станков, кроме деталей, заготовки которых получены литьем. Всего 60 % оборота фирмы приходится на покупку крупных токарно-карусельных и горизонтально-расточных станков, их реставрацию, модернизацию и последующую продажу. Этот процесс для самых крупных станков занимает на фирме не более 4 месяцев. В результате стоимость полностью обновленного станка составляет 55 — 60% от стоимости но-вого.
В Германии, где 75% эксплуатируемых на заводах станков имеют ручное управление, стоимость их ремонта и модернизации является высокой. Так, стоимость отремонтированного и модернизированного станка, по обобщенным сведениям ряда фирм, таких как «Heyligenstaedt», «Schiess», «Derries-Scharmann», «Wotan», «Skoda» и др., составляет ЗО — 50% и даже 60% от стоимости нового.
Европейские производители станочного оборудования до начала 90-х годов ориентировались на требования крупносерийного производства. Для большого числа заводов, выпускающих продукцию единичного, мелко- и среднесерийного производств, в те годы закупались токарные и фрезерные станки с ручным управлением, которые в настоящее время нуждаются в модернизации путем оснащения их устройствами цифровой индикации, системами ЧПУ и современными механическими передачами. Достаточно часто эффективность эксплуатации станков с ЧПУ оказывается меньше ожидаемой вследствие их неправильного выбора [24, 27]. Так, обследование 20 тыс. станков с ЧПУ в США, Англии и Франции показало, что только 50% из них было выбрано правильно и используются эффективно [48, 108]. Очевидно, что остальные 50% нуждаются в модернизации, например, с целью увеличения производительности и сокращения времени на переналадку оборудования [58].
Для заводов мелкосерийного производства модернизация приобретает не только техническое, но и психологическое значение. Потому, что модернизированные станки, находящиеся в эксплуатации на предприятии, персоналу обслуживать привычнее, чем вновь приобретенные. Модернизированное станочное оборудование функционально остается фактически прежними. Это позволяет избежать покупки нового дорогостоящего оборудования, сократить длительный период запуска новых станков, исключить, в частности дорогостоящее обучение операторов.
Примеры модернизации технологического оборудования в соответствии с предлагаемой классификацией
Качество модернизированного технологического оборудования зависит от выполнения конечных целей модернизаций, поэтому эти цели (Ї — VIII) можно считать показателями качества модернизированного оборудования.
Анализ модернизации оборудования, проведенной на ОАО «БМЗ» за период 1980 - 2003 г.г., показал (рис. 3.6), что из всего объема работ по модернизации 48% приходится на общетехническую модернизацию. В общетехнической модернизации 47% занимает подвид 1.1, связанный с повышением показателей назначения (1.1.1-0,5%, 1.1.2-3%, 1.1.3 - 13,5%, 1.1.4-2%). На подвид 1.2, связанный с решением задач автоматизации и механизации производственных процессов приходится 2% (1.2.1 - 0,8%, 1.2.2 - 1,2%), а на подвид 1.3, связанный с повышением эргономических характеристик оборудования - 27% (1.3.1 - 24,5% и 1.3.2-2,5%).
Некоторые примеры проведенной модернизации технологического оборудования уже приводились в работах [38, 39, 40, 41]. Рассмотрим подробнее модернизацию технологического оборудования (проведенную при непосредственном участии автора) в соответствии с предлагаемой классификацией.
Примером модернизации подвида 1.1, направления 1.1.1, 1.1.2 и 1.1.3 может служить модернизация специального шлифовального станка мод. ХШЗ-10, которая произведена для более производительной и качественной обработки кулачковых шайб дизелей ДБ-62 (рис. П.1), заключающаяся в увеличении мощности привода с 2 квт. до 4 квт. Для увеличения жесткости и виброустойчивости механизма установки и крепления шлифовального круга 2 изменена конструкция шлифовальной головки 3, ее крепления и крепления электродвигателя 1. Корпус шлифовальной головки 4 усилен ребрами жесткости и снабжен монолитным основанием с дополнительными крепежными болтами. Требуемая скорость шлифовального круга обеспечивается подбором диаметров шкивов клиноременной передачи 5. Электродвигатель надежно крепится к подвижной плите 6. Регулировка натяжения клиноременной передачи осуществляется посредством болта 7. Данная модернизация привела к повышению таких технических характеристик специального шлифовального станка мод. ХШЗ-10, как мощность и скорость и по праву относится к подвиду 1.1. Судовые дизели ДБ-62 наиболее экономичны в работе по расходу топлива, зависящего от профиля кулачковой шайбы, устанавливаемой на коленчатом валу дизеля. Ранее, после механической обработки, для получения требуемого профиля кулачковой шайбы необходима была трудоемкая и менее точная слесарная доводка части профиля, которая искажала его геометрию и не позволяла изготавливать качественную деталь, а после модернизации профиль кулачковой шайбы обеспечивается шлифовальной операцией. Это позволило повысить производительность труда (исключена слесарная операция), повысить качество обработки кулачковых шайб (направление 1.1.4) и улучшить условия труда рабочих (направление 1.3.2). Экономический эффект от внедрения составил около 50 тыс. руб.
Другими примерами модернизации подвида 1.1 является модернизация специальных токарно-расточных станков мод. КЖ-27, ЮК-29 путем установки более жестких (направление 1.1.2) суппортов (рис. П.2), что позволило вести обработку втулок цилиндров судовых дизелей на повышенных режимах резания (направление 1.1.3). Новые суппорта состоят из верхней части 1, средней части 2 и основания суппорта 3. Жесткость суппорта повышена по аналогии с суппортами, установленными на подобных станках новых модификаций за счет увеличения габаритных размеров направляющей 4, винтовых пар 5, 6 и остальных сопряженных с ними деталей. На суппорте установлены более точные лимбы 7, 8. Так как повышение точности отдельных элементов станка и увеличение их жесткости ведет к повышению качества обработки изделия, то проведенная на данном станке модернизация соответствует также направлению 1.1.4. Конечными целями модернизации явились повышение производительности труда (I) и улучшения качества обработки изделий (И). Экономический эффект от внедрения составил около 15 тыс. руб.
При сокращении вспомогательного времени на обработку заготовок повышается скорость их обработки (направление 1.1.3). Примером такой модернизации является модернизация механизма зажима отрезного круглопильного автомата (рис. П.З). В существующем прижиме 1 произведена его дообработка с целью изготовления паза А. При этом для установки новой заготовки 2 прижим, вращаясь вокруг оси Б, получил возможность откидываться, что значительно экономит вспомогательное время (более чем в 10 раз на данной вспомогательной операции) и способствует повышению производительности труда (I). Для работы откидного зажима пульт управления 3 перемещен на 100мм влево.
Примером модернизации, направления 1.1.4 с целью повышения качества выпускаемых изделий (II), может служить модернизация токарных станков мод. ГР-800М, VDF, 165 путем оснащения станин упорами, а суппортов концевыми выключателями с целью обеспечения точного останова инструмента при обра -49-ботке глубоких отверстий в штоках поршней и стержней шатунов дизелей различной модификации. Согласно [70] электрические упоры (концевые выключате-ли) обеспечивают допуск на линейные размеры 0,05 мм на длине 500 мм. До модернизации допуск на линейные размеры на длине 500 мм составлял 0,1мм. Таким образом, оснащение оборудования упорами, способствует повышению качества обрабатываемых заготовок (II), а также производительности труда (I). Данная модернизация изображена на рис. П.4. К суппорту 1 крепится кронштейн 2 с установленным на нем концевым выключателем 3. Упор 4 крепится на соответствующем расстоянии к направляющей станины 5 при помощи установочных винтов 6. Когда обрабатываемое отверстие достигает необходимой глубины, концевой выключатель срабатывает, и механизм передвижения суппорта отключается.
Следующий подвид (1.2.) общетехнической модернизации — это автоматизация и механизация производственных процессов. Такая модернизация оборудования обеспечивает автоматический выбор и поддержание на заданном уровне его требуемых характеристик (подачи, скорости, давления и т.п.).
Примером направления 1.2.1 модернизации может служить модернизация токарно-винторезного станка с ЧПУ мод. 16К20-ФЗ, заключающаяся в установке реле давления для автоматического контроля над системой смазки, что привело к сокращению вспомогательного времени (I), т.к. отпала необходимость контролировать наличие определенного количества смазки с помощью уровня.
На многих заводах Российской Федерации, выпускающих продукцию единичного, мелко- и среднесерийного производств, а также (как ОАО «БМЗ») специальную продукцию, эксплуатируются металлорежущие станки с ручным управлением, которые в настоящее время нуждаются в модернизации путем оснащения их системами ЧПУ, устройствами цифровой индикации, активного контроля размеров, давления, других параметров (направление 1.2.1, цель I).
Примером модернизации по направлению 1.2.2 может служить модернизация токарно-винторезного станка мод. 163 путем установки манипулятора ШБМ-150. Модернизация проведена с целью сокращения вспомогательного времени и механизации труда станочника (I).
Третий подвид общетехнической модернизации (1.3.) — повышение эргономических характеристик, занимает наибольший объем как в виде 1, так и в общем количестве проведенных модернизаций. Конечные цели этой модернизации -обеспечение безопасности (III) и улучшение условий труда (IV).
При такой модернизации технологического оборудования предусматрива-ются: установка надежных защитных устройств, исключающих возможность травматизма рабочего от соприкосновения с движущимися и вращающимися элементами оборудования, а также с его режущим и обрабатывающим инструментом; введение блокировок и ограждений органов пуска и т.п. по направлению 1.3.1, а также установка пылеулавливающих устройств; установка местного освещения; оснащение оборудования устройствами, облегчающими труд рабочего и т.п. по направлению 1.3.2.
Примером направления 1.3.1 модернизации может служить модернизация точильно-шлифовальных станков мод. ЗБ633, ЗК633, ЗБ634, ЗК634, ЗМ636, ЗМ634 в цехах «БМЗ», заключающаяся в установке защитных экранов с механизмами блокировки (рис. П.5). Если защитный экран 1 открыт, то конечный выключатель 2 блокирует включение главного привода. Привод включается при расположении упора 3 стержня 4 на одной оси с конечным выключателем (см. вид А). Положение стержня во втулке 5 фиксируется винтом типа «барашек» 6. При изменении расположения оси более чем на 15 включение главного привода невозможно. В зависимости от диаметра шлифовального круга предусмотрено изменение положения защитного экрана, которое заключается во вращении защитного экрана совместно со скобой 7 на оси 8 посредством перемещения болта 9 вдоль паза Г кулисы 10 и закреплении его гайкой типа «барашек» 11 в нужном положении.
Вывод формул для частных индексов потребности оборудования в различных видах модернизации
1.1. Подвид 1.1 (повышение показателей назначения) развивается по направлениям обеспечения требуемых: - мощности, жесткости, скорости обработки (1.1.1, 1.1.2, 1.1.3) с целью повышения производительности труда (I) и точности (1.1.4) с целью повышения качества изготовления изделий (II).
Согласно вышеприведенной классификации эти направления модернизации имеют две различные цели. С точки зрения математической модели необходимо ввести два отдельных индекса: ki для характеристики потребности в модернизации с целью повышения производительности труда и кг для характеристики потребности в модернизации с целью повышения качества изготовления изделий.
Индекс ki зависит, в основном, от двух факторов: года выпуска станка Гвьш и среднего коэффициента его загрузки Z. Естественно предположить, что новый станок в такой модернизации не нуждается. Новым можно считать станок со сроком службы Гтек — Гвьш 10, т.к. в среднем оборудование моложе 10 лет не подлежит капитальному ремонту. Если станок, например, сильно устарел и почти не используется в производстве, то тратить силы и средства на его модернизацию, как правило, не целесообразно. Из этих соображений предложена следующая формула для коэффициента кь характеризующего потребность в направлениях 1.1.1, 1.1.2, 1.1.3 модернизации
Изменение назначенных границ факторов влияния позволит адаптировать разработанную формулу определения потребности оборудования в модернизации для индекса к] к условиям различных видов производств, размера производственной базы, вида оборудования на различных предприятиях. В соответствии с формулой смещение назначенной границы фактора влияния «20» влево ведет к увеличению числа единиц технологического оборудования в приоритетной группе, а смещение назначенной границы фактора влияния «20» вправо — к уменьшению числа единиц технологического оборудования в приоритетной группе. Если в этой группе оказывается почти все оборудование промышленного предприятия (имеется в виду крупное предприятие), то границы факторов влияния следует ужесточать и наоборот ослаблять, если в приоритетной группе окажется недостаточное число единиц оборудования для формирования предварительного плана работ по модернизации.
Для реализации формул в табличной среде Microsoft Excel каждый индекс потребности данной единицы в модернизации (к] - к8), а также интегральный показатель, характеризующий потребность единицы оборудования в модернизации в целом (к), необходимо задавать единым аналитическим выражением.
Для коэффициента ki такую зависимость можно задать следующим аналитическим выражением
Основным фактором, влияющим на индекс к2, является процент производимого по вине данной единицы оборудования брака Ьоб (выраженный в затратах на брак от общей стоимости обработки заготовок). Для вывода формулы следует учесть точность выполняемых операций. При черновых и получистовых операциях (имеется ввиду, что оборудование восстановлено в соответствии с мероприятиями по планово-предупредительному ремонту) появление брака по вине обору-дования исключено. При обработке на универсальном оборудовании, например, на токарно-револьверных станках по 8-му квалитету появляется брак, затраты на который составляют 2% общей стоимости обработки заготовок, при обработке по 7-му квалитету затраты на брак составляют 17% общей стоимости обработки заготовок, а при обработке по 6-му квалитету достигают 32% общей стоимости обработки заготовок [97].
Исходя, например, из технологических процессов на обработку деталей судового дизеля, производимых на оборудовании ОАО «БМЗ» (исследуемом объекте) - коробки картера, корпуса блоков, секции фундаментной рамы, рамовой шейки, носовой шейки, упорного вала, кривошипа, коленчатого вала, втулки цилиндра и др., можно сделать вывод, что это оборудование предназначено для черновых, получистовых и чистовых операций с точностью от 14 до 6 квалитета. Для вывода индекса к2 нас интересуют станки, на которых обрабатываются заготовки с точностью от 9 до 6 квалитета. Критическим процентом затрат на брак, когда требуется модернизация, связанная с повышением точности технологического оборудования, можно принять, цифру 32% (к2 =1). Используя метод интерполяции (нахождение промежуточных значений величины по некоторым известным ее значениям), можно легко видеть, что в зависимости от квалитета процент затрат на брак растет линейно, а именно: для 7-го квалитета - 17% (к2 = 0,53), для 8-го 2% (к2 = 0,06), тогда для 9-го квалитета процент затрат на брак примем равным 0% (к2 = 0). То есть при затратах на брак от 0 до 32% прослеживается закономерность роста потребности в модернизации по зависимости прямо пропорциональной проценту этих затрат. В таком случае получаем следующую формулу
Потребность в этом подвиде модернизации возникает в тех ситуациях, когда в силу производственной необходимости следует запланировать выпуск существенно более крупной партии изделий. В этом случае индекс потребности в такой модернизации к3 будет зависеть от объема запланированной серии Sn!l, а также от трудоемкости изготовления одного изделия в нормо-часах Т. С ростом отношения Sm I Т индекс к3 растет и приближается к единице. В данной формуле границей фактора влияния является коэффициент а, изменение которого позволит адаптировать разработанную формулу определения потребности оборудования в модернизации по индексу к3 к условиям различных производств. Например, при 1000 SnJi 100 следует принять, а = 1/1000, а при 10000 SM ЮОО следует принять, а = 1/10000.
1.3. Повышение эргономических характеристик оборудования по направлениям 1.3.1, 1.3.2 с целью обеспечения безопасности и улучшения условий труда (Ш, IV).
Естественно полагать, что индекс кд, носит дискретный характер, поскольку все технологическое оборудование можно условно разделить на три группы (Гл. 2, п. 2.2): 1 - практически безопасные для рабочего; 2 - средне опасные; 3 - высоко опасные.
В этой связи примем индекс 1 4 равным 0 — для первой группы станков; 0,5 — для второй группы и 1 для третьей. Получаем следующую формулу
Эту формулу определения потребности оборудования в модернизации по индексу 1 4 можно принять за основу для оборудования различных предприятий независимо от видов производств и размера производственной базы. Т.к. отсутствие хотя бы одного их защитных устройств, а также хотя бы одного из необходимых устройств, обеспечивающих нормальные условия труда рабочего, влечет за собой травматизм и несчастные случаи на производстве вплоть до летальных исходов.
Повышение качества продукции путем модернизации технологического оборудования
Модернизация технологического оборудования, внедряемая с целью увеличения производительности труда, связана с повышением таких его технических характеристик как мощность и скорость и всегда влечет за собой принятие решений по увеличению жесткости станочных узлов, от которой зависит геометрическая точность оборудования и, следовательно, точность обрабатываемых заготовок. Так при оснащении металлорежущих станков более жесткими суппортами, люнетами, вертлюгами и пр. повышается точность размеров и улучшается качество поверхности обрабатываемых заготовок. Примером улучшения качества обработки заготовок при оснащении оборудования более жесткими узлами могут служить модернизации специальных токарных станков мод. КЖ-27 и КЖ-29 путем оснащения их суппортами повышенной жесткости (рис. П.2), что позволило вести обработку втулок цилиндров судовых дизелей на повышенных режимах резания и привело не только к повышению производительности труда, но и к повышению точности размеров цилиндровых втулок судовых дизелей (рис. 5.10).
При этом допуск радиального биения наружного диаметра канавок 0 670 мм и биения торца относительно оси цилиндровой втулки до модернизации составляли 0,07 мм, а после - 0,04 мм, допуск перпендикулярности торца относительно поверхности 0 670 мм уменьшился с 0,2 мм до 0,1 мм. .
Модернизация, связанная с автоматизацией и механизацией производственных процессов также влияет на качество выпускаемой продукции. Такая модернизация оборудования обеспечивает автоматический выбор и поддержание на заданном уровне его требуемых характеристик (подачи, скорости, давления и т.п.), что не только повышает производительность труда, но и значительно снижает процент брака.
Оснащение, например, задней бабки токарно-винторезных станков различных моделей механизмом сцепления с суппортом обеспечивает ее механическое перемещение взамен ручного. В результате этого улучшается качество поверхности обрабатываемого отверстия (с Ra = 25 мкм до Ra = 12,5 мкм) и повышается точность линейного размера отверстия.
Расширение технологических возможностей оборудования, путем оснащения его различными механизмами, также способствует повышению качества выпускаемой продукции. Так при модернизации специального расточного станка мод. ЛР-365Ф1 (рис. П.9) путем установки люнетов качество поверхности растачиваемых отверстий в коробке картера дизеля S26MC значительно улучшилось с Ra= 3,2 мкм до Ra= 0,4 мкм.
Другим примером такой модернизации является модернизация листопра-вильной машины мод. UBR-25 (рис. ПИ) путем установки дополнительных валков и роликов с целью обработки на ней листов меньшей ширины. Установка дополнительных валков и роликов не только расширила технологические возможности листоправильной машины, но и способствовала повышению качества поверхности листов после правки. Допуск плоскостности листов длиной 3 м толщиной 14 мм, согласно чертежу составляет 2мм. Для его достижения до модернизации требовалось шесть правок, а после модернизации достаточно четырех.
Влияние модернизации токарно-винторезного станка мод. 1М63М путем установки приспособления для шлифования канавок цилиндровых втулок судовых дизелей на изменение параметров точности этих канавок показано на рис. 5.11.
В результате модернизации шероховатость поверхности канавок повыси-лась с Ra= 1,6 мкм до Ra= 0,8 мкм, допуск плоскостности поверхностей канавок уменьшился с 0,05 мм до 0,02 мм, допуск цилиндричности наружного диаметра канавок уменьшился с 0,04 мм до 0,02 мм.
Влияние модернизации специального токарного станка мод. КЖ-1629 путем оснащения вертлюга дополнительным суппортом для обработки мотылевых шеек коленвалов на изменение параметров их точности изображено нарис. 5.12.
Шероховатость поверхности мотылевых шеек до модернизации станка составляла Ra = 1,6 мкм, в результате модернизации уменьшилась до Ra = 0,8 мкм, допуск цилиндричности наружного диаметра шеек также уменьшился с 0,08 мм до 0,04 мм.
Модернизация, связанная с решением определенных технологических задач производства путем изменения конструкции оборудования, зачастую приводит и к повышению качества изготавливаемых изделий. Например, модернизация дисковой пилы мод. 8А68 с целью увеличения диаметра отрезаемых заготовок с 500 мм до 800 мм (рис. П. 12) привела к уменьшению шероховатости обрабатываемой поверхности заготовок с Ra= 50 мкм до Ra= 12,5 мкм. Ранее заготовки, имеющие диаметр более 500 мм обрабатывались с двух установов, что значительно снижало качество обрабатываемой поверхности.
Модернизация специального токарно-расточного станка мод. КЖ-1902 (рис. П. 14) путем изменения конструкции стебля и зубчатого вала позволила обрабатывать цилиндровые втулки дизеля L-70 без их переустановки. Допуск радиального биения 0 670 мм и биения торца относительно оси цилиндровой втулки уменьшились с 0,11 мм до 0,04 мм, а допуск перпендикулярности торца относительно наружного диаметра канавок 0 670 мм уменьшился с 0,6 мм до ОД мм (рис. 5.13).
Изменение конструкции зажимного устройства патрона токарных станков мод. МК6034, 16К20Ф, 1336ИР, 1П365 положительно сказалось на параметрах точности тонкостенных заготовок. Овальность наружного диаметра заготовки уменьшилась с 0,05 мм до 0,01 мм (рис. 5.14).
Модернизация, приводящая к изменению первоначального назначения оборудования, также зачастую способствует повышению качества выпускаемой продукции. Так после того как две дисковые пилы мод. 8Г666.100 были встроены в установку для отрезки осей вагонов и тепловозов (рис. П. 16) значительно повысилось качество торцевых поверхностей обрабатываемых осей. Ранее заготовки осей получали методом ручной газовой резки (Ra 1000 мкм), а после обработки на модернизированной установке шероховатость их торцев составила Ra = 12,5 мкм. Кроме того, возросла точность линейных размеров заготовок — с ± 10 мм до модернизации до ± 1 мм после.
При модернизации оборудования, связанной с повышением безотказности и ремонтопригодности путем изменения конструкции слабых звеньев, происходит повышение геометрической и кинематической точности оборудования за счет уменьшения зазоров в передачах и замены существующих звеньев на более жесткие.
Примером такой модернизации может служить модернизация универсального токарного станка мод. TCG-160 (рис. П.20). Дорогостоящая и часто выходящая из строя мелкозубая муфта заменена более прочной кулачковой муфтой. Внедрение этой модернизации позволило не только отказаться от закупки дорогостоящих импортных муфт и сократить время простоя оборудования, но и привело к ликвидации брака из-за выхода из строя этой муфты.
На машиностроительном предприятии существует и такое направление модернизации, конечной целью которого непосредственно является повышение качества выпускаемой продукции. Это достигается путем модернизации отдельных узлов оборудования путем устранения зазоров в передачах и установкой более точных передач, оснащением оборудования дополнительными приспособлениями и механизмами и модернизацией этих механизмов.
Примерами такой модернизации, внедренных на ОАО «БМЗ», могут служить: 1) модернизация четырехсторонних строгальных станков мод. С26-2 путем оснащения их дополнительным верхним прижимом заготовок для улучшения качества обработки деревянных досок; 2) модернизация специального токарного станка мод. КЖ-1629 путем установки на его суппорт приспособления для крепления оптического прибора НИС-11 с целью более точного контроля размеров обрабатываемых заготовок; 3) модернизация суппорта специального токарного станка мод. КЖ-25 путем установки дополнительного механизма перемещения инструмента для улучшения качества поверхности обрабатываемых заготовок; 4) модернизация подшипникового узла торцовочного станка мод. ЦМЭ-ЗА путем замены бронзовых подшипников скольжения на более точные подшипники качения; 5) модернизация сварочных манипуляторов путем внедрение новых ходовых винтов и гаек с более точным и прочным - упорным профилем резьбы; 6) модернизация токарных станков мод. ГР-800М, VDF, 165, ИР-10 путем оснащения станин упорами, а суппортов концевыми выключателями с целью обеспечения точного останова инструмента при обработке глубоких отверстий в штоках поршней и стержней шатунов дизелей различной модификации для мод. ГР-800М, VDF, 165 и при обработке цилиндровых втулок дизелей различной модификации для станка мод. ИР-10 (рис. П.4), что позволило уменьшить допуск на линейный размер с 2 мм до 1 мм (рис. 5.15, 5.16).
Похожие диссертации на Определение потребности в модернизации технологического оборудования машиностроительного предприятия
