Инновационный менеджмент. 27

СОДЕРЖАНИЕ

     ВВЕДЕНИЕ

     Внедрение инноваций все больше рассматривается предприятиями как единственный способ повышения конкурентоспособности производимых товаров, поддержания высоких темпов развития и уровня доходности. Поэтому предприятия, преодолевая экономические трудности, начали своими силами вести разработки в области продуктовых и технологических инноваций.

     Особенность современного периода – формирование многоукладной экономики – определяет актуальность проблемы создания эффективного механизма управления инновационной деятельностью на предприятиях. Выход из кризисного состояния предприятий может быть обеспечен благодаря освоению новой продукции, отвечающей требованиям рынка, на основе развития инновационной деятельности.

     Объектом  исследования является предприятие  «Уфимский завод металлических конструкций». Данное предприятие занимается проектированием, изготовлением металлических зданий и сооружений, изготовлением резервуаров для хранения нефтепродуктов и других жидкостей, трубчатых печей, емкостного оборудования, газгольдеров мокрых стальных.

     Предметом исследования является производственная деятельность предприятия, используемые технологии и оборудование в области сварки.

     Цель  курсовой работы заключается в анализе технологий и оборудования, применяемых на Уфимском заводе металлических конструкций, и сопоставление используемых в организации технологий и оборудования с аналогами, представленными на рынке для оценки их относительной эффективности, а значит перспективности.

     Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи:

• обзор технологий и оборудования, используемых на предприятии;
• изучить производственные процессы, осуществляемые на предприятии, применяемые технологии;
• ознакомиться с применяемым на заводе сварочным оборудованием;
• обзор технологий и оборудования в области сварки, представленных на рынке;
• анализ портфеля технологий и оборудования в области сварки.

     1 ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ПРЕДПРИЯТИИ  «УФИМСКИЙ ЗАВОД МЕТАЛЛИЧЕСКИХ  КОНСТРУКЦИЙ» 

     Уфимский завод металлических конструкций входит в состав ОАО «АК ВНЗМ» и является ведущим в компании по проектированию, изготовлению металлических зданий и сооружений, изготовлению резервуаров для хранения нефтепродуктов и других жидкостей, трубчатых печей, емкостного оборудования, газгольдеров мокрых стальных на предприятии, как нефтеперерабатывающей промышленности, так и в других отраслях промышленности и народного хозяйства стран СНГ и зарубежья.

     Сейчас  востребованность  завода  постепенно  растет,  «портфель»  заказов  год  от  года  увеличивается.  Расширяется  и  география  поставок:  Нарьян-Мар,  Ярославль,  Камбарка,  Челябинск,  Ноябрьск,  Казахстан  и  многие  другие  города и  регионы. 

     Завод  занимает  площадь  40 тыс. м²,  в том числе производственный  корпус 12.9 тыс. м².  Имеются железно  и  автодорожные  подъездные  пути.  Располагает  целым  парком  автотранспорта,  где  и  грузовые  автомобили,  и  автобусы для  доставки  работников,  и  автокран,  и  легковые  машины.  Новые  времена  рождают  новые  тенденции  и  сегодня,  во  главу  угла,  ставится  не  количество,  а качество.   

     1.1. Технологическая цепочка

     Технологический процесс изготовления резервуарных конструкций для хранения нефтепродуктов заключается в последовательном исполнении следующих операций: входной контроль материалов, подготовка металлопроката, заготовка элементов конструкций, сборка, сварка, окраска, приемка конструкций, оформление документации. (рис.1)

     Рис.1 – Схема технологической цепочки  изготовления металлоконструкций

     Все материалы, приобретаемые для изготовления резервуарных конструкций, включая сварочные, лакокрасочные материалы и метизы, подлежат входному контролю на их соответствие требованиям документации.

     После осуществления входного контроля производится подготовка металлопроката. Его очищают  от легко отделяющейся окалины и ржавчины, влаги, льда, снега и других загрязнений. Листовой прокат, предназначающийся для изготовления основных конструкций резервуара, подвергается правке в листоправильной машине путем однократной и многократной прокатки через девятивалковые вальцы.

     Следующая стадия – заготовка деталей, которая  включает следующие мероприятия:

• разметка металлопроекта с помощью рулеток, линеек измерительных металлических, угольников, других инструментов и шаблонов;
• продольные кромки листовых деталей подлежат механической обработке;
• механическая обработка кромки основных деталей.

      После заготовки элементов конструкций  полотнища собираются, свариваются  и контролируются на установке для  рулонирования. Основными узлами установки  являются: сборочно-сварочные стенды верхнего и нижнего ярусов, кантовочный барабан, ролик, элемент для наворачивания полотнищ. Данный этап заканчивается прихваткой полотнищ и сдачей руководителю сварочных работ сварных стыков под сварку.

     Перед началом сварочных работ проводят очистку сварочной проволоки механическим способом.

     Рассмотрим  технологии сварки, применяемые на предприятии. Под техникой сварки обычно понимают приемы манипулирования электродом или горелкой, выбор режимов сварки, приспособлений и способы их применения для получения качественного шва и т. п. Качество швов зависит не только от техники сварки, но и от других факторов, таких как состав и качество применяемых сварочных материалов, состояние свариваемой поверхности, качество подготовки и сборки кромок под сварку и т. д.

     На  предприятии «УЗМК» ОАО «АК ВНЗМ» применяется ручная сварка, механизированная сварка в среде активных газов и смесей (полуавтоматический режим), и автоматическая сварка под слоем флюса.

     Ручная  дуговая сварка металлическими электродами с покрытием в настоящее время остается одним из самых распространенных методов, используемых при изготовлении сварных конструкций. Это объясняется простотой и мобильностью применяемого оборудования, возможностью выполнения сварки в различных пространственных положениях и в местах, труднодоступных для механизированных способов сварки. Данный вид сварки является универсальным. Существенный недостаток ручной сварки – малая производительность процесса и зависимость качества сварного шва от практических навыков сварщика.

     Газопламенная обработка металлов – это ряд технологических процессов, связанных с обработкой металлов высокотемпературным газовым пламенем. Газовая сварка плавлением, при которой нагрев кромок соединяемых частей деталей производится пламенем газов, сжигаемых на выходе из горелки для газовой сварки. Газовое пламя чаще всего образуется в результате сгорания (окисления) горючих газов технически чистым кислородом (чистота не ниже 98,5%). В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, метан, пропан, пропанобутановую смесь, бензин, осветительный керосин. На уфимском заводе металлических конструкций для газовой сварки используются только высококвалифицированные сварщики, это связано со сложностью и ответственностью работ. [8]

     Достоинства газовой сварки:

• более «чистая»;
• высокая производительность;
• высокое качество сварки.

      Недостатки:

• массивное оборудование;
• не является универсальной;
• высокие затраты.

     При способе сварки под слоем флюса электрическая дуга горит под зернистым сыпучим материалом, называемым сварочным флюсом. Под действием тепла дуги расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса. В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Газовая полость ограничена в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Не израсходованная часть флюса специальным пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при сварке. [8]

     Достоинства способа:

• высокая производительность;
• отсутствие брызг;
• максимально надёжная защита зоны сварки;
• низкая скорость охлаждения металла обеспечивает высокие показатели механических свойств металла шва;
• малые затраты на подготовку кадров.

      Недостатки:

• трудозатраты с производством, хранением и подготовкой сварочных флюсов;
• нет возможности выполнять сварку во всех пространственных положениях без специального оборудования;
• трудности корректировки положения дуги относительно кромок свариваемого изделия.

     После сварки швы и прилегающие зоны должны быть очищены от шлака и  брызг металла. Все сварные соединения резервуара подвергаются контролю качества. Сначала проводится визуальный контроль, только после приемки сварных соединений визуальным контролем выполняется радиографический контроль (рентген швов) – осуществляется специальной лабораторией.

     Далее выполняется покраска конструкции  и сдача ее заказчикам.  

     1.2. Сварочное оборудование

     На  предприятии «УЗМК» ОАО «АК ВНЗМ» применяется следующее оборудование по сварке:

• Сварочные посты постоянного тока                     20 шт.
• Сварочные полуавтоматы                                     2 шт.
• Многопостовой выпрямитель                                1 шт.
• Сварочный трансформатор ТД-306                       1 шт.
• Сварочный автомат  ТС-17ИУ (АДФ-1002)         1 шт.

     Для ручной сварки на предприятии применяется  сварочный трансформатор ТД-306 с подвижными катушками. Данный трансформатор предназначен для питания дуги переменным током, прост в применении и обслуживании, экономичен.

     Для преобразования переменного тока в  выпрямленный, который используется в дуговой сварке, используется многопостовой  выпрямитель ВДМ-1001. Он дает высокий КПД, меньшие потери холостого хода, отсутствие вращающихся частей, меньшие массу и размеры, бесшумность в работе. Многопостовой выпрямитель ВДМ-1001 несколько дуг одновременно. Такой тип выпрямителей очень часто используется на промышленных предприятиях в строительстве.

     На  предприятии «УЗМК» имеется два сварочных полуавтомата, применяемые в дуговой сварке. В процессе сварки они перемещаются вручную. Головка сварочного полуавтомата разделена конструктивно на две части – механизм подачи и находящийся в руке сварщика держатель, - соединенные между собой гибким шлангом, по которому подается сварочная проволока, а также подводится сварочный ток.

      Сварочные полуавтоматы отличаются повышенной производительностью. Они рассчитаны на широкий диапазон свариваемых материалов и обеспечивают высокое качество сварки. На заводе имеются сварочный полуавтомат с отдельным механизмом подачи проволоки и полуавтомат со ступенчатой регулировкой.

      Сварочные автоматы перемещаются в процессе работы по специальному рельсовому пути, для чего  они снабжаются механизмом перемещения, приводимым от отдельного двигателя.

  Подробнее рассмотрим сварочный автомат  ТС-17ИУ (АДФ-1002).

     АДФ-1002 предназначен для сварки под слоем  флюса соединений встык с разделкой  и без разделки кромок, для сварки угловых швов вертикальным и наклонным электродом, а также нахлесточных швов. Швы могут быть прямолинейными и кольцевыми.

     Автомат легкий, малогабаритный, одномоторной схемы, тракторного типа, в процессе работы передвигается по изделию. Поставляется с блоком управления без источника питания.

     Сравним сварочный автомат АДФ-1002, применяемый на Уфимском заводе металлических конструкций с аналогами, представленными на рынке. Сравнительная  характеристика сварочных автоматов представлена в таблице 1.

     Таблица 1 – Технические характеристики сварочных автоматов 

     По  всем техническим характеристикам  сварочный автомат АДФ-800 уступает другим образцам. Он имеет наименьшую мощность, диаметр сплошной электродной проволоки всего лишь 1,6-4,0 мм, что может снизить качество сварки. У данного сварочного автомата небольшой диапазон регулирования скорости подачи проволоки (40-360 м/ч). Уступая по основным критериям другим сварочным автоматам, автомат АДФ-800 является самым легким и удобным для транспортировки по своим габаритным размерам.

     Основным  конкурентом сварочного автомата АДФ-1002, применяемого на Уфимском заводе металлических конструкций является автомат АДФ-1202. Но автомат АДФ-1002 незначительно уступает по своим техническим характеристикам. Номинальный сварочный ток автомата АДФ-1202 достигает величины в 1202 А, это свидетельствует о том что сварочный автомат АДФ-1202 имеет наибольшую мощность из рассматриваемых образцов.

     Продолжительность включения (ПВ,%) у всех образцов максимальная, то есть данные автоматы могут работать непрерывно без перегрева. Сварочный автомат АДФ-1202 имеет немного улучшенные показатели, чем автомат АДФ-1202 по такому критерию как диаметр сплошной электродной проволоки, что дает больше возможностей при сварке, но он  самый тяжелый (63 кг) и крупный по размерам.

     Из  приведенного выше сравнения технических  характеристик, можно сделать вывод, что по технической оснащенности автомат АДФ-1202 ненамного превосходит  автомат АДФ-1002, имеющийся на предприятии  «УЗМК». Автомат АДФ-800 по свом техническим характеристикам уступает двум другим автоматам.

      Сравнение только по техническим характеристикам  недостаточно, необходимо проанализировать соразмерность технических характеристик  данных видов оборудования с их стоимостью.

      Автомат АДФ-800 имеет невысокие показатели, но при этом его цена превышает стоимость автомата АДФ-1002. Самым дорогим оборудованием является автомат АДФ-1002. То есть сварочный автомат АДФ-1002 по экономическому критерию лучше своих аналогов.

      Таким образом, из сравнительного анализа автомата АДФ-1002 с аналогичным оборудованием, представленном на рынке, можно сделать вывод, что лучшее сочетание цены и качества имеет автомат АДФ-1002, применяемый на Уфимском заводе металлических конструкций. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ СВАРКИ, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ НА РЫНКЕ

     Рассмотрим  различные способы сварки, применяемые  в промышленных условиях.

     Способы сварки металлов разделяют на две  группы: сварка плавлением и сварка давлением. К первой группе относятся  электродуговая сварка, импульсно-дуговая, лазерная, ванная, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая в вакууме, термитная и газовая. Ко второй группе - контактная, газопрессовая, ультразвуковая, диффузионная в вакууме, трением, холодная сварка, сварка индукционная или токами высокой частоты.

     1. Сварка плавлением.          1.1. Электродуговая сварка (ручная, полуавтоматическая, автоматическая) является наиболее распространенной; характеризуется использованием тепла электрической дуги для разогрева и плавления металла.

     1.2. Импульсно-дуговая сварка характеризуется тем, что сварочный ток подается кратковременными импульсами в «дежурную» сварочную дугу.

     1.3. Лазерная сварка предусматривает использование фотоэлектронной энергии. Плавление металла осуществляется световым лучом, полученным с помощью специальных устройств (лазеров).

     1.4. Электрошлаковая (ванная) сварка происходит в результате плавления основного и присадочного металла за счет тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока через расплавленный шлак.

     1.5. Плазменная сварка - процесс, в основе которого лежит плавление основного и присадочного металла плазменной струей, имеющей температуру до 30000 °С.

     1.6. Электронно-лучевая сварка в вакууме осуществляется в камерах, имеющих разряжение до 10^-4-10^-6 мм рт. столба. Металл плавится за счет тепла, выделяющегося в результате бомбардировки металла электронами, направленными специальной установкой.

     1.7. Термитная сварка состоит в следующем. Место соединения формуют огнеупорным материалом. Над соединением устанавливают тигель с термитом (порошок алюминия и окиси железа), при горении которого восстанавливается окись железа и образуется жидкий металл. Заполняя форму, жидкий металл оплавляет кромки свариваемого металла и при остывании образует сварное соединение.

     1.8. Газовая сварка - процесс, который происходит при нагреве и плавлении основного и присадочного металла за счет тепла газокислородного пламени, имеющего температуру до 3200 °С.

     Таким образом, все виды сварки плавлением различаются способом получения тепла, необходимого для нагрева и плавления металла.

     2.  Сварка давлением.

     2.1. Контактная сварка - это расплавление или разогрев до пластического состояния кромок свариваемого металла теплом, полученным при прохождении электрического тока через контактирующие между собой кромки, и последующее сжатие под определенным давлением (стыковая, точечная, роликовая, импульсная или конденсаторная).

     2.2. Газопрессовая сварка отличается от контактной в основном тем, что свариваемые кромки нагревают многопламенными горелками без использования электрического тока.

     2.3. Ультразвуковая сварка происходит за счет превращения электрических колебаний в механические высокой частоты. Это превращение сопровождается возникновением в местах соединения металлов высокой температуры и разогревом металла до пластического состояния, при котором возможно сплавление с применением усилий сжатия.

     2.4. Диффузионная сварка в вакууме происходит без нагрева, за счет взаимной диффузии частиц металлов соединяемой пары при сжатии.

     2.5. Сварка трением соединение металлов за счет тепла, возникающего при трении двух поверхностей свариваемого металла с применением последующего сжатия.

     2.6. Холодная сварка основана на способности некоторых металлов создавать прочные соединения под высоким давлением, вызывающих пластическую деформацию.

     2.7. Индукционная сварка - нагрев деталей токами высокой частоты до пластического состояния с применением последующего сжатия. [9]

     Сварочные трансформаторы предназначены для питания дуги переменным током. Простые в устройстве и обслуживании, надежные в эксплуатации, экономичные в работе сварочные трансформаторы широко применяют практически при всех видах сварки.

     Для ручной сварки применяют сварочные  трансформаторы с подвижными катушками (типа ТД и ТДМ) и с подвижными магнитными шунтами (СТШ-500, СТШ-500-80), а также тиристорные трансформаторы типа ТДЭ. Для сварочных работ в монтажных условиях выпускают переносные с подвижными катушками (ТД-102, ТД-306) и трансформаторы, регулируемые намоткой сварочного кабеля (ТСМ-250, ТСМ-500).

     Сварочные выпрямители представляют собой  статические преобразователи переменного  тока в выпрямленный, используемый для дуговой сварки. Сварочные выпрямители имеют значительные преимущества перед преобразователями - высокую стабильность горения дуги, незначительное разбрызгивание металла, высокий КПД, меньшие потери холостого хода, отсутствие вращающихся частей, меньшие массу и размеры, бесшумность в работе.

     В настоящее время выпускаются  однопостовые  и многопостовые сварочные выпрямители в комплекте с балластными реостатами.

     Однопостовые выпрямители  бывают:

     - с крутопадающими внешними характеристиками, для ручной дуговой сварки  покрытыми электродами и для  автоматической сварки под флюсом;

     - с жесткими (пологопадающими) внешними характеристиками для механизированной сварки плавящимся электродом в защитных газах и без защиты дуги;

     - с универсальными внешними характеристиками: крутопадающими и жесткими (пологопадающими)  для всех видов сварки.

     Многопостовые выпрямители также предназначены для ручной дуговой механизированной или автоматической сварки, либо имеют универсальное назначение.

     Для ручной сварки наибольшее распространение  получили выпрямители с механическим регулированием, силовой трансформатор которых выполнен по схеме с подвижными катушками (типа ВД). Для механизированной сварки в углекислом газе выпускаются выпрямители, регулируемые изменением коэффициента трансформации силового трансформатора (типа ВС), методом магнитной коммутации (типа ВСЖ), дросселем насыщения (тина ВГД), тиристорами.

     Наиболее  часто применяются выпрямители  ВД-201, ВД-301, ВД-306, ВД-401 с механическим регулированием, базовым узлом которых  является трехфазный силовой трансформатор  с повышенным магнитным рассеянием и подвижными катушками.

     Многопостовые выпрямители предназначены для  питания нескольких сварочных дуг  одновременно. Их используют там, где  сварочные посты расположены  на небольшом расстоянии друг от друга. Для ручной сварки, а также для питания установок при сварке под флюсом разработаны многопостовые сварочные выпрямители ВДМ-1001 и ВДМ-1601. [9] Сварочный полуавтомат – это аппарат для полуавтоматической сварки с механизированной подачей сварочной проволоки. По назначению сварочные полуавтоматы можно разделить на:

     - сварочные полуавтоматы для сварки в защитных газах;

     - сварочные полуавтоматы для сварки под флюсом;

     - сварочные полуавтоматы для сварки порошковой проволокой;

     - универсальные сварочные полуавтоматы.