Автоматизация технологических процессов

Задание.

1. Рассмотреть один из типов производства (единичное, серийное, массовое).
2. Сформулировать основные требования и особенности автоматизации выбранного типа производства.
3. Описать одну из форм организации производства (групповая, поточная).
4. Рассмотреть основные этапы разработки технологического процесса.
5. Описать основные характеристики производственного процесса (вид и количество производимой продукции, качество, производительность, гибкость, степень автоматизации, эффективность производственного процесса).
6. Описать один из уровней планирования и управления производством в сквозной интегрированной системе (стратегический, тактический, исполнительный уровень).
7. Рассмотреть технико-экономическое обоснование автоматизации выбранного типа производства.

Серийное производство.

Серийное производство – это  форма организации производства, для которой характерен выпуск изделий  большими партиями (сериями) с установленной  регулярностью выпуска.

Серийное производство — наиболее распространенный тип производства.

Характеризуется постоянством выпуска довольно большой номенклатуры изделий. При этом годовая номенклатура выпускаемых изделий шире, чем номенклатура каждого месяца.

Это позволяет организовать выпуск продукции более или менее  ритмично. Выпуск изделий в больших  или относительно больших количествах  позволяет проводить значительную унификацию выпускаемых изделий  и технологических процессов, изготовлять  стандартные или нормализованные  детали, входящие в конструктивные ряды, большими партиями, что уменьшает  их себестоимость.

Серийный тип производства характерен для станкостроения, производства проката  черных металлов и т.п.

 Организация труда в серийном  производстве отличается высокой специализацией. За каждым рабочим местом закрепляется выполнение нескольких определенных деталеопераций. Это дает рабочему хорошо освоить инструмент, приспособления и весь процесс обработки, приобрести навыки и усовершенствовать приемы обработки. Особенности серийного производства обуславливают экономическую целесообразность выпуска продукции по циклически повторяющемуся графику.

Подтипы серийного производства:

- мелкосерийное;

- серийное;

- крупносерийное.

Мелкосерийное тяготеет к единичному, а крупносерийное — к массовому. Это деление носит условный характер. Например, в соответствии с классификацией, предложенной Вудворд, выделяются единичное и мелкосерийное производство (Unit Production), массовое (Mass Production) и непрерывное (Process Production).

Производство мелкосерийное является переходным от единичного к серийному. Выпуск изделий может осуществляться малыми партиями.

В настоящее время в машиностроении одним из конкурентных факторов стала  способность фирмы изготовлять  уникальное, зачастую повышенной сложности  оборудование малой партией по спецзаказу покупателей.

Внедрение компьютеризации позволяет  повысить гибкость производства и внести в мелкосерийное производство черты  поточного производства. Например, появилась возможность изготовлять  несколько типов изделий на одной  поточной линии с затратой минимального количества времени для переналадки  оборудования.

Крупносерийное производство является переходной формой к массовому производству.

В крупносерийном производстве выпуск изделий осуществляется крупными партиями в течение длительного периода. Обычно предприятия этого типа специализируются на выпуске отдельных изделий  или комплектов по предметному типу.

Основные требования и особенности серийного производства:

- постоянство относительно большой номенклатуры повторяющейся продукции, изготовляемой в значительных количествах;

- специализация рабочих мест  для выполнения нескольких закрепленных  операций;

- периодичность изготовления изделий  сериями, обработка деталей партиями;

- преобладание специального и  специализированного оборудования  и технологического оснащения;

- наличие незначительного объема  ручных сборочных и доводочных  операций;

- преимущественная численность  рабочих средней квалификации;

- незначительная длительность  производственного цикла;

- централизация оперативно-производственного  планирования и руководства производством;

- автоматизация контроля качества  изготовляемой продукции;

- применение статических методов  управления качеством продукции;

- унификация конструкций деталей  и изделий, типизация технологических  процессов и оснастки.

Поточная форма организации  производства.

Поточное производство обладает характерными чертами передовой организации  производства – специализацией участков и рабочих мест, ограниченной номенклатурой  изготовляемой продукции, пропорциональностью  производственных мощностей, ритмичностью и непрерывностью.

В сочетании с широким применением  специализированного оборудования, комплексной механизацией и автоматизацией ручных работ поточные методы обеспечивают повышение производительности труда, увеличение  выпуска, улучшение качества и снижение себестоимости продукции. В настоящее время на предприятиях, применяющих поточные методы, производится основная масса промышленной продукции.

Наиболее общими признаками организации  поточного производства являются:

1. Изготовление на поточной линии  одного или нескольких наименований  изделий, близких между собой  по конструктивным особенностям, технологии изготовления и габаритам.

2. Расчленение процесса производства  на равные или кратные по  трудоемкости операции и установление  целесообразной их последовательности. Такое расчленение и синхронизация  операций служат предпосылкой  непрерывности — одного из  признаков передовой организации  производства.

3. Закрепление операций за определенными  рабочими местами и цепочное  расположение последних по ходу  технологического процесса в  виде поточной линии. Это расположение  обеспечивает наиболее короткий  путь прохождения обрабатываемого  предмета труда и возможность  применения межоперационного транспорта  постоянного направления.

4. Оснащение рабочих мест поточной  линии специальным оборудованием,  инструментом и приспособлениями, обеспечивающими высокопроизводительное  выполнение закрепленных операций.

5. Одновременное выполнение операций  на всех или на большинстве  рабочих мест. Этим обеспечивается  параллельность — один из основных  признаков передовой организации  производства.

6. Наличие специального межоперационного  транспорта, который перемещает  обрабатываемую продукцию и поддерживает  заданный ритм производства. На  непрерывно-поточных линиях с  принудительным ритмом функции  перемещения полуфабрикатов выполняют  конвейеры.

Основным звеном поточного производства является проточная линия, под которой  понимается совокупность рабочих мест, расположенных в последовательности технологического процесса и предназначенных  для выполнения определенных, закрепленных за ними операций. Поточные линии весьма разнообразны и делятся на несколько групп. По номенклатуре обрабатываемых изделий различаются: постоянно-поточные однодетальные линии, для которых характерным является: а) производство одного вида продукта, б) постоянно действующий, несменяемый технологический процесс и в) большой масштаб производства однотипной продукции. Постоянно-поточные линии применяются обычно в условиях массового или крупносерийного производства. Примером такой линии может служить линия обработки коленчатого вала или сборки мотора на автомобильном заводе.

Существуют также постоянно-поточные многодетальные линии, на которых одновременно ведется изготовление нескольких деталей  разных наименований, но сходных в  конструктивном и технологическом  отношении. Соответствующая наладка  станков на подобных линиях позволяет  обрабатывать любую деталь без переналадки  оборудования.

Переменно-поточные линии — это  линии, характеризующиеся производством  на каждой из них нескольких однотипных изделий, обработка которых осуществляется поочередно. Процесс производства на переменно-поточной линии связан с  переналадкой оборудования перед обработкой каждого вида продукции. Переменно-поточные линии получили широкое распространение  там, где производственная мощность линии позволяет изготовлять  на имеющемся оборудовании несколько  наименовании изделий, близких между  собой по конструкции, размерам и  технологии изготовления. Переменно-поточные линии дают возможность использовать в серийном производстве все преимущества поточного метода и сочетать поток  с расширением ассортимента продукции.

Групповые многодетальные поточные линии  являются наиболее простой формой организации  поточных методов в серийном производстве. Они организуются для обработки  нескольких наименований деталей, закрепленных за линией по технологическому процессу, но без согласования длительности операций с тактом выпуска. Групповые линии  представляют собой предметно-замкнутые  участки, оборудование и рабочие  места которых располагаются  в порядке последовательности технологического процесса. Поэтому в ходе обработки  детали не имеют возвратных движений.

В целях достижения наибольшей эффективности  при организации групповых потоков  рекомендуется максимально унифицировать  обрабатываемые детали, применять групповые  приспособления с постоянными наладками, проводить модернизацию универсального оборудования.

Основные этапы  разработки технологического процесса.

1. Анализ исходных данных для  разработки технологического процесса. Тщательно изучаются сборочный  чертеж изделия и рабочий чертеж  детали; условия изготовления детали  и эксплуатации изделия; программа  и интервал времени выпуска  изделий; наличие или отсутствие  оборудования, возможности модернизации  оборудования, наличие производственных  площадей для расширения производства. Определяются организационно-экономические  характеристики производства: тип  (серийность), форму организации,  такт выпуска изделий и др.

2. Выбор действующего типового, группового  технологического процесса или  поиск аналога единого технологического  процесса. Формируется технологический  код изделия по технологическому  классификатору. На основе технологического  кода деталь относится к соответствующей  классификационной группе, и к  действующему типовому, групповому  или единичному технологическому  процессу, а если такой классификационной  группы нет, то разрабатывается  единичный технологический процесс.

З. Выбор исходной заготовки и методов  ее изготовления. Определяют вид исходной заготовки (например, отливки) выбирают метод изготовления исходной заготовки  из нескольких вариантов (например, литье  в ПГФ, литье в кокиль, литье  в оболочковые формы) с экономическим  обоснованием выбранного варианта. Проектируют  чертеж исходной заготовки и технологический  процесс получения заготовки  в заготовительном цехе.

4. Выбор технологических баз. Технологическая  база — это поверхность, линия  или точка заготовки, ориентирующая  ее при обработке на станке. Например, при обработке крышки  на токарном станке она базируется  в трехкулачковом самоцентрирующем  патроне по наружной цилиндрической  поверхности между кулачками  и по торцу, упираясь в торцовую  поверхность кулачков.

По  классификатору способов базирования  выбирают технологические базы и  оценивают точность и надежность базирования по производительности технологического процесса.

5. Составление технологического маршрута  обработки. По документации типового, группового или единичного технологического  процесса определяется последовательность  технологических операций и предварительно  выбирается состав средств технологического  оснащения: оборудования, приспособлений  и инструмента (режущего, измерительного  и вспомогательного).

Если  типовой, групповой или аналог единичного технического процесса отсутствует, то разрабатывается технологический  маршрут обработки поверхностей детали на основании вида исходной заготовки, формы, точности, шероховатости, твердости и других требований к  обрабатываемым поверхностям деталей.

Последовательность  обработки поверхностей включает черновую обработку (удаление основной части  припуска), чистовую ( получение заданной точности обработки) и отделочную обработку (достижение заданной шероховатости).

б. Разработка технологических операций. Разрабатывается или уточняется последовательность переходов —  частей технологической операции, характеризуемых  постоянством используемого инструмента  при обработке поверхности детали или при сборке изделия.

При проектировании операций по методу дифференциации переходов, когда операция состоит  из малого числа простых переходов, обеспечивается большая гибкость производства, что важно при частой смене  выпускаемых изделий. Более простое  оборудование и оснастка способствуют сокращению сроков подготовки производства новых изделий.

Рассчитываются  промежуточные припуски, устанавливаются  технологические допуски и предельные размеры заготовки по технологическим  переходам. Рассчитываются режимы обработки.

Окончательно  выбираются средства технологического оснащения, а также механизации  и автоматизации элементов процесса и внутрицехового транспортирования.

7. Нормирование технологического  процесса. Рассчитываются нормы  времени и расхода материала.  Обосновывается профессия исполнителя  и определяется разряд работ.

8. Определение требований техники  безопасности. Устанавливаются требования  безопасности и производственной  санитарии в условиях производства (шум, вибрации и т. д.) на  основании Системы стандартов  безопасности труда (ССБТ) и инструкций  по технике безопасности и производственной санитарии. Разрабатываются требования, выбираются методы и средства обеспечения устойчивости природной среды.

9. Расчет экономической эффективности  технологических процессов. Выбирается  оптимальный вариант технологического  процесса из нескольких аналогичных.  На основе методики расчета  экономической эффективности.

10. Оформление технологического процесса. Производится оформление и нормоконтроль  технологической документации на  основе требований стандартов  ЕСТД, а также согласование документации  со всеми заинтересованными службами  и ее утверждение.

Основные характеристики производственного процесса.

Вид продукции характеризуется  ее назначением, конструкцией, техническими характеристиками, показателями качества. Количество выпускаемой продукции  определяется объемом ее выпуска  в год и серией — количеством  изделий, выпускаемых по неизменным чертежам. Выпуск продукции заданного  качества в требуемом количестве является основной целью производственного  предприятия. В машиностроении качество производственного процесса характеризуется  обеспечиваемой точностью размеров изделий, получаемых в результате обработки  и сборки, точностью расположения поверхностей, шероховатостью, точностью  обеспечения требуемых свойств  материалов, из которых изготовлено  изделие.

Производительность производственного  процесса определяется числом изделий, выпускаемых в единицу времени  или в течение определенного  периода времени при условии  полной загрузки оборудования. В поточном производстве производительность П  измеряется величиной, обратной такту  выпуска изделий т: 
Я-1/t. <1Л>

Производительность производственного  процесса должна быть достаточной для  того, чтобы обеспечить плановый объем  выпуска продукции. 
Степень автоматизации производственных процессов оценивается отношением времени автоматической работы к рассматриваемому периоду, времени. В зависимости от того, какой промежуток времени рассматривается, различают цикловую, рабочую и эксплуатационную степени автоматизации.

Цикловая степень автоматизации  — отношение времени автоматической работы ta в течение цикла к  полному времени цикла гц: 
Рабочая степень автоматизации — отношение доли штучного времени автоматической работы ко всему штучному времени: 
(1'3)*р = 'а/'шт 
Эксплуатационная степень автоматизации — отношение суммы времен автоматической работы в течение расчетного периода времени (смена, месяц, квартал, год) к расчетному периоду времени эксплуатации 1Э: 
Кэ -tjt3. (1.4)

Степень автоматизации — безразмерный показатель, позволяющий количественно  оценить уровень автоматизации  отдельной машины, системы машин  или производственного процесса. 
Гибкость производственного процесса или оборудования — это их способность к переналадке, адаптации к изменяющимся требованиям или условиям производства (например, к смене объекта производства) . Гибкость производства отражает возможность быстрого внесения коррекций в производственный процесс, например, в связи с изменением конструкции изделия, каких-либо отдельных требований, сроков изготовления, материала или его свойств, а также в связи с поломкой оборудования или системы управления. Гибкость может быть выражена произведением коэффициентов гибкости по отношению ко всем указанным и другим изменяющимся условиям. Каждый коэффициент отражает в этом случае какую-либо одну сторону гибкости (например, гибкость программирования, гибкость переналадки станка и т.п.). Гибкость как многофакторное свойство может быть выражена набором характеристик, например упоминавшимися коэффициентами. Одним из способов комплексной оценки гибкости является способ экономической оценки по формуле 
Г = (1 -(П /А)) 100, (L5) 
где Я — затраты на переналадку станка или системы машин, руб; А — амортизационные отчисления, руб.

Стратегический  уровень планирования и управления производством в сквозной интегрированной  системе.

Стратегическое планирование деятельности предприятия является основой всего  процесса планирования, поскольку определяет основные направления развития предприятия на ближайшую и отдаленную перспективы. На основе определенных стратегических планов предприятия формируется вся система планов, для которых она выступает в качестве ориентира и ограничителя при возможных отклонениях в планах отдельных подразделений и предприятия в целом. 
 
Важнейшей предпосылкой стратегического планирования и роста объемов производства стало развитие свободных рыночных отношений, их постоянное и непрерывное развитие. Непостоянство внешней и внутренней среды предприятия делает необходимым выявление возможных будущих тенденций, прежде чем будут разработаны конкретные действия в отношении продукции, рынков, конкурентов и т.д. Поэтому сейчас стратегическое планирование на отечественных предприятиях должно быть направлено на их долгосрочное развитие, достижение более высоких темпов экономического роста на основе поэтапного совершенствования различных производственно-технических структур с целью обеспечения высокого качества работы персонала и уровня жизни своих работников. 
 
В теории планирования под развитием принято понимать соответствующие изменения существующей производственной или экономической системы, достижение необходимого ее роста и обновления отдельных подсистем или их частей. 
 
Рост и развитие – это не одно и то же. 
 
Рост может происходить с развитием или при его отсутствии. В большинстве случаев рост означает повышение размеров или числа объектов. К росту предприятия относятся как увеличение их размеров, так и расширение деятельности по таким показателям как объем производства, доля рынка, численность персонала, величина продаж и прибыли и т.д. 
 
Развитие – это процесс, в котором увеличиваются возможности и желание индивида удовлетворять свои желания и потребности других людей, причем способами лучшими, чем это было раньше. В рамках предприятия этот вопрос рассматривается с точки зрения производства и предложения рынку продукции, которая все в большей степени удовлетворяет потребителей и, тем самым, способствует получению предприятием большего дохода и прибыли. 
 
Таким образом, стратегическое планирование призвано обеспечить необходимый экономический рост и желаемый уровень развития предприятия на предстоящий долгосрочный период. 
 
Стратегическое планирование на уровне предприятия является основой взаимодействия множества внутренних и внешних экономических процессов, факторов и явлений. 
 
Во-первых, стратегический план задает перспективные направления развития предприятия, определяет основные виды деятельности организации, позволяет увязывать в единую систему маркетинговую, проектную, производственную и финансовую деятельность, а также позволяет лучше понимать структуру потребностей, процессы планирования, продвижения и сбыта продукции, механизм формирования рыночных цен. 
 
Во-вторых, он устанавливает каждому подразделению, всей организации конкретные и четкие цели, которые согласуются с общей стратегией развития предприятия. 
 
В-третьих, он обеспечивает координацию усилий всех функциональных служб организации. 
 
В-четвертых, стратегический подход стимулирует менеджеров фирмы лучше оценивать свои сильные и слабые стороны с точки зрения конкурентов, возможностей, ограничений и изменений окружающей среды. 
 
В-пятых, план определяет альтернативные действия организации на долгосрочный период. 
 
В-шестых, создает основу для распределения ограниченных экономических ресурсов. 
 
В-седьмых, демонстрирует важность практического применения основных функций планирования, организации, управления, контроля и оценки деятельности предприятия как единую систему современного менеджмента. 
 
Процесс стратегического планирования на предприятиях включает осуществление следующих взаимосвязанных функций (рис.): 
 

 
1) определение долгосрочной стратегии,  основных идеалов, целей и задач  развития предприятия; 
2) создание стратегических хозяйственных подразделений на предприятии; 
З) обоснование и уточнение основных целей проведения маркетинговых исследований рынка; 
4) осуществление ситуационного анализа и выбор направления экономического роста фирмы; 
5) разработка основной стратегии маркетинга и укрупненное планирование производства продукции; 
6) выбор тактики и уточненное планирование способов и средств достижения поставленных задач; 
7) контроль и оценка основных результатов, корректировка выбранной стратегии и способов ее реализации. 
 
Приведенная схема стратегического планирования применима на всех отечественных предприятиях, больших и малых, производящих товары и оказывающих услуги, коммерческих и некоммерческих. 
 
В качестве единой стратегии развития фирмы сейчас может быть взята так называемая модель-7С, характеризующая механизм взаимодействия таких важнейших социально-экономических факторов, как структура, система, сотрудники, стиль, совместные ценности и совокупность способностей (рис.). 
 
 
Рис. Модель-7С развития фирмы. 
Все эти факторы тесно переплетены между собой и оказывают комплексное влияние на конкретные планово-управленческие результаты деятельности фирмы. Приведенная модель определяет стратегическое планирование не только как процесс создание формальных схем и систем показателей, но и как механизм творческого взаимодействия и взаимного согласия между персоналом всех категорий, основу увязки их личных интересов с общими целями предприятия, а также учета всех сторон деятельности человека в современной организации. 
 
В современной теории планирования принято выделять восемь основных сфер деятельности, в границах которых каждое предприятие определяет свои главные цели. Это — положение организации на рынке, инновационная деятельность, уровень производительности, наличие производственных ресурсов, степень стабильности, система управления, профессионализм персонала и социальная ответственность. Как свидетельствует передовая отечественная практика, наиболее значимыми в рыночных условиях являются финансовые цели, определяющие состояние платежеспособности и экономическую устойчивость предприятий.