Типы производства и их технико-экономическая характеристика

где Ф — плановый фонд времени работы линии за расчетный период (смена, сутки, месяц, год) с учетом регламентированных перерывов, мин или ч; А — объем выпуска продукции за тот же период, шт.

Число рабочих мест n_р.м на i-й операции определяется отношением длительности операции t_i к такту r:

Общая численность рабочих, занятых на поточной линии, равна количеству рабочих, занятых на каждой операции. Затем определяют шаг конвейера l — расстояние между центрами двух смежных рабочих мест. Его величина зависит от габарита обрабатываемой (собираемой) продукции.

Важным показателем работы поточной линии является скорость движения конвейера V. Для непрерывно-поточной линии она определяется делением шага конвейера на такт, т.е. расстояние, равное шагу, конвейер проходит за время, равное такту.

Для определения общей длины  конвейера необходимо знать количество изделий, одновременно находящихся на конвейере К, которое равно длительности цикла Д изготовления деталей, деленное на величину такта:

Общая длина конвейера L равна количеству деталей, находящихся на конвейере, умноженному на его шаг l:

Эффективность работы поточных линий  в значительной степени зависит  от уровня организации работы. Тесная взаимозависимость рабочих мест на поточной линии требует высокой технологической и трудовой дисциплины, четкой организации обслуживания и обеспечения рабочих мест.

На поточных линиях на основе применения специальных датчиков широко применяется автоматизированная система учета готовой продукции, что дает возможность не только учитывать объем, но и осуществлять оперативное регулирование производства. На ряде предприятий результаты учета отражаются на световом табло, где показываются плановая величина и фактический выпуск поточной линии с начала смены. Таким образом, коллектив, занятый на поточной линии, видит результаты своего труда.

Применение высокопроизводительного специального оборудования, инструмента и оснастки, специализация рабочих мест, использование прогрессивной технологии и оптимальных режимов работы оборудования снижают трудоемкость выпускаемой продукции. Рациональная система обслуживания рабочих мест, отсутствие или сведение к минимуму простоев из-за переналадки оборудования, четкий режим работы поточных линий обеспечивают наиболее полное использование рабочего времени, рост производительности труда. При поточной организации производства сокращаются все элементы длительности производственного цикла, в частности технологического — за счет роста производительности труда, транспортного — за счет расположения рабочих мест по ходу технологии, отсутствия межоперационного прослеживания полуфабрикатов, применения параллельного сочетания операций, совмещения технологических, транспортных и контрольных операций, применения высокопроизводитёльных транспортных устройств. Уменьшение длительности производственного цикла приводит и к сокращению заделов, величины оборотных средств и ускорению их оборачиваемости.

Тщательная разработка технологического процесса и его устойчивость обеспечивают приобретение рабочими производственных навыков, что создает условия для выпуска продукции запланированного качества и сокращения брака.

Рациональные планировка и использование  оборудования приводят к увеличению выпуска продукции и улучшают фондоотдачу.

В результате рационального выбора основных материалов, установления их оптимальных размеров, допусков и припусков, применения эффективных методов централизованного раскроя и использования отходов обеспечивается снижен их затрат.

Все эти факторы в конечном итоге  приводят к снижению себестоимости  выпускаемой продукции росту прибыли и рентабельности производства, быстрой окупаемости затрат, связанных с организацией поточного производства.

Использование достижений научно-технического прогресса при организации поточного  производства позволяет значительно расширить его применение. Включение в поточную линию сборочных, сварочных автоматов, установок токов высокой частотах, литейных агрегатов, автоматов по контролю качества, загрузки станков, применение более совершенных транспортных устройств создают предпосылки для ликвидации разрывов в производстве между отдельными поточными линиями, цехами и перехода к сквозному потоку от запуска сырья, материалов в производство до получения готовой продукции.

Важнейшими предпосылками эффективности  поточной организации производства являются стабильность на длительное время номенклатуры и значительные масштабы выпускаемой продукции, специализация рабочих мест и расположение их по ходу технологического процесса. В то же время узкая специализация рабочих мест, их длительное закрепление за определенным рабочим, жесткая регламентация трудовой деятельности приводят к однообразию труда, снижают содержательность работы. Организация поточного производства должна иметь производственные условия, что требует разработки и применения более совершенных форм его организации.

Увеличение содержательности труда рабочих обеспечивается путем укрупнения операций, отказа от жесткого закрепления рабочего за одной операцией, перевода рабочих на смежные операции, кроме основных, контрольных и наладочных. Путем создания межоперационных заделов рабочие могут самостоятельно выбирать ритм своей работы. На ряде предприятий отказались от разделения процесса производства на простейшие операции. На сборке автомашин за группой рабочих закрепляется целый ряд операций. На КамАЗе внедрен конвейер на воздушной подушке, который позволяет отказаться от жесткого ритма сборки. Все это улучшает условия труда рабочих, усиливает ее привлекательность.

Таким образом, развитие новых форм поточного производства позволяет эффективно применить его с учетом современных требований научно-технического прогресса.

3. Организация автоматизированного производства

Под автоматизацией производства понимают процесс, при котором все или преобладающая часть операций, требующих физических усилий рабочего, передаются машинам и осуществляются без его непосредственного участия. За рабочим остаются лишь функции наладки, надзора и контроля.

Автоматизация производственного  процесса достигается путем  использования систем машин-автоматов, представляющих собой комбинацию разнородного оборудования и других технических устройств, расположенных в технологической последовательности и объединенных средствами транспортировки, контроля и управления для выполнения частичных процессов производства изделий. Особо важную роль при этом играет комплексная автоматизация производства, при которой без непосредственного вмешательства человека, но под его контролем машинами-автоматами осуществляются все процессы производства — от поступления сырья до выхода готового продукта.

Различают четыре основных направления автоматизации.

Первое направление — внедрение  полуавтоматических и автоматических станков. Наивысшим достижением  этого направления являются станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Они работают по заданной программе без непосредственного участия человека и изготавливают различные детали или выполняют определенные производственные операции. Использование станков с ЧПУ позволяет повысить производительность труда на каждом рабочем месте в 3—4 раза.

Второе направление — создание комплексных систем машин с автоматизацией всех звеньев производственного процесса. Типичным примером комплексных систем машин являются автоматические линии. Автоматическая линия (АЛ) представляет собой объединение в единое производственное целое системы машин-автоматов с автоматическими механизмами и устройствами для транспортировки, контроля, накопления заделов, удаления отходов, а также управления (рис. 4).

Рисунок 4 – Схема автоматической лини.

Значительно шире границы эффективности у автоматических роторных линий (АРЛ), которые представляют собой разновидность автоматических линий, оснащенных специальным оборудованием на основе роторных машин и транспортирующих устройств. Во вращающемся цилиндре-роторе сделано столько гнезд, сколько по технологии нужно операций для полного изготовления детали. Установленная деталь на особом приспособлении направляется навстречу орудиям обработки. Поворот по кругу гнезда с деталью означает завершение одной операции и переход к следующей (рис. 5).

Роторные линии имеют существенные преимущества по сравнению с другими  линиями изготовления деталей. Они полностью исключают транспортные операции, не требуют переналадки инструмента, пока идет обработка одной и той же детали.

Рисунок 5 - Схема автоматической роторной линии.

На рисунке используются следующие  сокращения: ЗУ - загрузочное устройство (бункер, накопители); ПУ - пульт  управления; Р - ротор; Д — устройство для крепления деталей; И — устройство, обеспечивающее подачу, отвод и работу инструмента; ВУ — выгрузочное устройство; ТР —транспортирующий механизм.

Преимуществом роторных линий является также то, что на каждой из них  одновременно можно обрабатывать несколько  разных деталей. Для этого в разных позициях ротора устанавливаются разные инструменты. Эта особенность позволяет совмещать выпуск схожих по технологическому циклу изделий на одной линии и автоматизировать изготовление небольших серий деталей.

Количество включенного в состав автоматической линии оборудования зависит от сложности обрабатываемых деталей: от 5 —10 (для деталей средней сложности) до 100 — 150 (при массовом производстве деталей сложной формы с большим количеством технологических операций) единиц.

Границы эффективного применения автоматических линий расширяются в результате перехода к их созданию на основе многоцелевых станков (гибкие автоматические линии). Такие линии с программируемым устройством оснащаются числовым программным управлением, что делает их экономически эффективными не только в массовом, крупносерийном, но и в мелкосерийном производстве.

В качестве третьего направления рассматривается  конструирование и производство промышленных роботов, выполняющих в производственном процессе функции, подобные человеческой руке, и благодаря этому заменяющие движения человека. Их внедрение в производство позволяет продолжить эксплуатацию неавтоматизированной техники, которая при переходе к освоению новой продукции может оказаться непригодной, если ее расставить в определенном порядке и связать в единую технологическую линию роботами. Эта принципиально новая многоцелевая технологическая система способна выполнять за человека универсальные ручные операции во всем их многообразии, решая одновременно сложные логические задачи, остававшиеся до недавнего времени монополией человеческого ума. Многозвенная управляемая манипуляционная система (механические руки с управляемыми приводами в каждом суставе) легко программируется с простейшими элементами "искусственного интеллекта" для ручных операций.

Кроме автоматических линий в автоматизированном производстве используют робототехнические комплексы (РТК) для выполнения различных работ (механической обработки, сварки, кузнечно-прессовых и т.п.). При их внедрении требуется решение ряда задач, связанных с автоматизацией смены изделий и инструмента на оборудовании, транспортирования изделий согласно технологическому процессу.

В отличие от АЛ и АРЛ критерием  функционирования РТК служит условие  наиболее полной загрузки включенного в его состав оборудования. На загрузку оборудования оказывают влияние такие факторы, как трудоемкость выполняемых операций для всего изделия, схема компоновки РТК и выбор промышленного робота, соотношение времени работы оборудования и робота.

Для транспортирования заготовок  и изделий в процессе обработки  в РТК используются промышленные роботы (манипуляторы). Количество единиц оборудования и накопителей в РТК рассчитывается с учетом соотношения времени обработки изделия и загрузки робота. Так, для схем компоновок РТК (рис. 6, 7) длительность цикла изготовления изделия определяется следующим образом:

где t_ТР   — время транспортирования изделия; t_зн – время загрузки накопитёля; t_рн — время разгрузки накопителя; t_М — время машинное (основное) обработки изделия.

Оптимальный режим функционирования робота выбирается путем моделирования большого количества производственных ситуаций (т.е. задача имеет комбинаторный характер).

 

Рисунок 6 -  Планировка РТК № 1

О — единица оборудования; Р  — робот; Н — накопитель

 

 

 

Рисунок 7 -  Планировка РТК № 2

Обозначения те же, что и на рисунке 6.

Использование РТК на предприятии  — это новый этап в автоматизации  производства и имеет следующие  преимущества:

2) качество обработки изделия (за счет жесткости установки комплекса; быстрого восстановления РТК после отказа в электропитании; большого рабочего диапазона режимов обработки изделий разной номенклатуры);

3) гибкость (смена заготовки, оснастки, детали, инструмента производятся легко; программы задаются при помощи ручного подвесного пульта интерактивного действия; за счет большой емкости памяти новые программы могут вызываться без задержек в ходе гибкого мелкосерийного производства; комплектация РТК новым оборудованием и устройствами не представляет сложности; открытая система управления допускает построение интегрированных и гибких комплексов.

4) надежность и безопасность (во  время работы рабочая зона  РТК контролируется фотоэлементами; абсолютные кодирующие устройства обеспечивают быстрое восстановление РТК после сбоев; количество электропроводов в компактной конструкции РТК сокращено до минимума; для электропроводов предусмотрена хорошая защита в виде двойной оболочки; рабочая зона отличается безопасностью и высоким уровнем гигиены, так как технологический процесс обработки осуществляется внутри камеры, выполненной из защитного стекла и стеновых панелей; рабочее место сконструировано с учетом высоких требований эргономики);