Состав и количество основного оборудования ГПС

При создании ГПС выбор состава технологического оборудования должен ориентироваться на результаты расчета экономической эффективности и учитывать возможность встраивания его в автоматический комплекс с учетом как автоматизации загрузки и разгрузки его, так и стыковки системы управления с централизованной ЭВМ.

Широта номенклатуры гибкого производства выдвигает особые требования к быстрой переналадке оборудования при переходе на другой тип обрабатываемого изделия. Этому требованию отвечают в основном станки с ЧПУ, где переналадка осуществляется заменой программного обеспечения. Для приближенной ориентации выбора оборудования для гибких автоматизированных участков (ГАУ) можно использовать стоимостную зависимость изготовления одной детали от типа производства и ее годового выпуска (рис. 2.9 [1]).

Использование автоматических комплексов с ЧПУ вместо универсального оборудования позволяет сократить число рабочих – станочников и повысить производительность труда в 4 раза и более.

В ГПС широко используются гибкие производственные модули ГПМ, состоящие из технологического оборудования и загрузочно–разгрузочных устройств в виде промышленных роботов и встроенных накопителе изделий (рис. 2.10 [1])

ГПМ позволяет не только автоматически выполнять технологические операции, но и осуществлять функции автоматической транспортно – накопительной системы.

Экономическая эффективность применения ГПМ определяется стоимостью переналадки технологического оборудования, приходящейся на одно изготовляемое изделие:

Зп = , (2.18 [1])

где nоп – число операций, для которых по технологическому процессу необходима переналадка на изготовление изделий нового наименования;

tнал – средняя продолжительность переналадки в часах;

rнал – часовая ставка наладчика, учитывающая премию и накладные расходы на обслуживание производства, руб.;

fзап – частота запуска партий изделий в течение года;

N – годовой объем выпуска изделий, шт.

Затраты в результате связывания оборотных средств в незавершенном производстве, приходящиеся на одно изделие определяются по формуле:

, (2.19 [1])

где Си – полная себестоимость изделия, руб.;

кпот = 0,1 – коэффициент, учитывающий потери от связывания оборотных средств в незавершенном производстве;

Фд – число рабочих дней в году;

åТмех – годовая трудоемкость механической обработки на всех операциях, дни;

tсб – время пролеживания детали до сборки, дни;

ксб = 0,5 - коэффициент, усредняющий время пролеживания детали до сборки;

tм.п – среднее время пролеживания между операциями, дни;

n – число операций;

fзап – частота запуска партий изделий в течение года.

Суммарные затраты, приходящиеся на одну деталь, от переналадки автономного оборудования с ЧПУ и связывания оборотных средств в незавершенном производстве, приведены на рис. 2.11[1].

Трудность определения количества основного оборудования в ГПС заключается в том, что практически очень сложно разработать техпроцессы мехобработки и сборки всех наименований изделий, обрабатываемых на ГПС. В то же время для определения количества оборудования надо знать суммарную станкоемкость или машиноемкость при сборочных операциях (Тå), т.к. количество оборудования определяется по формуле:

, (2.20[1])

где Ср – расчетное количество оборудования в ГПС, шт.;

Тå - суммарная станкоемкость годового выпуска изделий в ГПС, мин.;

Фэ – эффективный годовой фонд времени работы оборудования (таб.2.5 [1]).

Для расчета станкоемкости (Тå) используют различные методы приведения программы выпуска изделий, сущность которых заключается в том, что Тå определяют для выбранных изделий – представителей, на которые разрабатывают технологические процессы изготовления. В этом случае сокращается трудоемкость работ в условиях многономенклатурного производства.

На первом этапе проектирования проводят разбивку всех деталей и сборочных единиц на группы по конструктивно – технологическому подобию. Для разбивки на группы необходимо классифицировать изделия с целью статистического описания совокупности изделий и их основных характеристик, для чего разработаны соответствующие классификационные признаки в системе ЕСТПП.

Состав классификационных признаков обеспечивает возможность разбиения изделий на технологические группы, в основе которых заложена не только общность технологических маршрутов изготовления, но и технологические возможности металлорежущих станков. В этом случае любая деталь из всего множества номенклатуры, входящей в определенную группу, может быть описана набором классификационных признаков: Р = {Pi; I = 1, 2,…n}.

Пример классификации изделий по конструктивно – технологическим признакам, увязанным с возможностями технологического оборудования, приведена в таблице 2.7 [1].

Кроме габаритных размеров изделий, входящих в ту или иную группу, можно добавить еще ряд классификационных признаков:

вид заготовки, определяющий особенности основного оборудования;

материал обрабатываемого изделия, определяющий условия стружкоудаления и т.п.

Классификация сборочных единиц также осуществляется по конструктивно-технологическим признакам на базе общности применяемого сборочного оборудования и технологической оснастки. В качестве конструктивно – технологических признаков изделия учитывают:

габаритные размеры;

массу и геометрическую форму объектов сборки;

материал, геометрическую форму и размеры сопрягаемых поверхностей и баз;

способность объектов сборки к загрузке в оборудование;

точность относительной ориентации собираемых объектов на позиции сборки;

вид сборочной операции и т.п.

В условиях автоматизированного проектирования классификация деталей может быть проведена с использованием классификаторов Оргстанкинпрома и системы ЕСТПП. Кодирование сложности детали проводится с использованием классификатора деталей, в котором детали различаются по следующим признакам:

служебному назначению;

основной форме (класс);

габаритным размерам;

материалу;

массе;

виду термической обработки;

видам элементарных поверхностей и их размерам;

точности размеров и шероховатости поверхностей.

На каждую деталь составляются кодировочные таблицы по данным чертежа детали и классификаторов класса деталей и элементарных поверхностей. Эти таблицы являются основой базы данных по группам, классам и подгруппам материалов деталей.

Затем проводится выявление и анализ характеристик совокупности деталей с целью определения основных требований к станкам и выбора деталей - представителей для проектирования технологических процессов.

Исходя из данных о распределении основных параметров изделий, определяют изделия – представители для класса изделий в выбранных размерных группах, отражающие характерный технологический маршрут обработки изделий данной группы.

Рекомендуются следующие соотношения масс Мпр и годового объема выпуска Nпр изделия представителя к соответствующим показателям в группе:

0,5Ммах< М < 2 Ммin;

0,1Nмах < N < 10 Nмin,

где Mмax Mмin Nмax Nмin – соответственно наибольшие и наименьшие значения массы и годового выпуска изделий, входящих в соответствующую группу. При невыполнении этих соотношений необходимо выполнить дополнительное разбиение изделий на группы.

На основании данных об элементарных поверхностях деталей и их положении относительно основной базы выявляются параметры для обработки элементарных поверхностей, а также относительные координатные перемещения и точность обработки для каждого типа элементарной поверхности.

Нормируя переходы в операциях, определяют суммарную станкоемкость мехобработки или машиноемкость автоматизированной сборки для каждого изделия - представителя. Затем по данным станкоемкости или машиноемкости изделий – представителей определяют суммарную станкоемкость или машиноемкость для всех изделий, входящих в группу, по приведенной программе, которая определяется тремя способами.

При первом способе разрабатывают технологические процессы и определяют станкоемкости изделия - представителя по операциям, имеющим наибольшую, среднюю и наименьшую сложность в группе. Поскольку будет известно значение станкоемкости в крайних интервалах (размах) и закон распределения станкоемкостей (обычно это закон Гаусса – нормального распределения), можно определить математическое ожидание станкоемкости по каждой операции и, умножив его на число изделий, изготавливаемых на данной операции, найти станкоемкость годовой программы выпуска и по формуле (2.20) определить количество оборудования для каждой операции.

Второй способ заключается в том, что из каждой группы выбираются несколько изделий - представителей (от 3 до 5) и для них рассчитывают станкоемкость Tci по типам используемого оборудования в технологическом процессе изготовления. Разделив, полученную станкоемкость на массу Mi соответствующих изделий – представителей, определяют станкоемкость изготовления одного килограмма изделия – представителя, которую и принимают как среднюю для всей рассматриваемой группы, откуда взяты изделия представители. Умножив массу всей группы изделий MJ на среднюю станкоемкость 1 кг этой группы по типам оборудования и просуммировав полученные произведения, определяют общую станкоемкость, необходимую для изготовления изделий заданной программы выпуска по формуле:

, (2.21 [1])

где n- число изделий – представителей;

m – число групп.

Затем определяют количество основного оборудования на каждой операции.

По третьему способу определяют общий коэффициент приведения кпр, характеризующий отношение станкоемкости (машиноемкости) изготовления приводимого изделия к станкоемкости (машиноемкости) изделия – представителя по формуле:

к пр = км ксер кт ко (2.22),

где км = (Мпр/Mпред)0,66 – коэффициент, учитывающий различие в массе собираемого приводимого изделия и изделия – представителя (при механической обработке вместо отношения масс берут отношение площадей обрабатываемых поверхностей приводимого изделия и изделия – представителя);

ксер = (Nпр /Nпред)0,2…0,33 – коэффициент серийности учитывает изменение станкоемкости (машиноемкости) при изменении программы выпуска изделия приводимого и изделия – представителя и отражает влияние объема выпуска на время переналадки основного оборудования. Показатель степени зависит от габаритных размеров изделия.

кт – коэффициент приведения по точности, учитывает влияние точности изготовления на станкоемкость (машиноемкость) операций. Например. ужесточение требований по точности или шероховатости приводит к росту станкоемкости обработки деталей за счет увеличения числа переходов или снижения режимов резания.

В общем случае при сборке изделий нормальной точности кт = 1,0, изделий повышенной точности кт = 1,1 и высокой точности кт = 1,2.

При механической обработке кт учитывает средний квалитет Тср и среднее значение параметра шероховатости поверхностей деталей Racp приводимого изделия и изделия – представителя по следующим формулам:

, (2.23)

, (2.24)

где Ti –i – й квалитет; ni – число размеров i – го квалитета;

Raj – j - е значение Ra; nj - число поверхностей, имеющих значение Ra=j.

При определении кт для механической обработки используется соотношение:

(2.25),

где кк.пр. и кк.пред – коэффициенты, характеризующие соответственно квалитет приводимого изделия и изделия – представителя;

кш.пр и кш.пред – коэффициенты, характеризующие соответственно средний параметр шероховатости приводимого изделия и изделия – представителя.

Количественные значения коэффициентов кк и кш принимается по опытным данным таблицы 2.8 [1].

Таблица 2.8

	Тср
кк	1,3	1,2	1,1	1,0	0,9	0,8
	Ra мкм				2,5	1,25	0,63
	кш	0,95	0,97	1,0	1,1	1,2	1,4

В сборочном производстве определяется коэффициент ко, учитывающий число оригинальных деталей в сборочных единицах, по следующему соотношению:

ко = (nпр /nпред)0,5, (2.26)

где nпр и nпред - число наименований оригинальных деталей соответственно в приводимом изделии и изделии – представителе.

Вычислив значения частных коэффициентов приведения, входящих в формулу (2.22), и, определив по ней общий коэффициент приведения кпр, можно установить станкоемкость (при мехобработке) или машиноемкость (при сборке) в автоматизированном производстве, не разрабатывая при этом технологический процесс изготовления рассматриваемого изделия. Для этого станкоемкость (машиноемкость) изделия – представителя Тс.пред умножают на коэффициент приведения и получают станкоемкость (машиноемкость) приводимого (рассматриваемого) изделия. Определив коэффициент приведения для каждого изделия в группе, можно найти суммарную станкоемкость (машиноемкость) для каждого изделия в группе.

Проектирование экспериментальных сборочных и механических цехов автоматизированных производств выполняют по условной программе, т.к. для них характерна нестабильность номенклатуры выпускаемых изделий.

В этом случае выбирают условное изделие, на которое имеются чертежи. Количество изделий выбирается таким, чтобы их масса была равна массе изделий, планируемых к выпуску в данном производстве. На все детали изделия – представителя разрабатывают технологические процессы и определяют суммарную станкоемкость (машиноемкость) по типам необходимого оборудования (по операциям) на годовой выпуск по заданной программе.

При реконструкции или техническом перевооружении действующих цехов используют способ расчета количества основного оборудования, основывающийся на наличии заводских данных о стакоемкости (трудоемкости) изготовления изделий и планируемого снижения трудоемкости за счет внедрения прогрессивной технологии и повышения уровня автоматизации проектируемого производства.

Наибольший эффект достигается в результате внедрения нового оборудования на лимитирующих операциях технологического процесса. Поэтому при изучении действующего производства необходимо выявить лимитирующие операции, выяснить их фактическую трудоемкость и уровень технологического оснащения.

Сущность расчета количества основного оборудования заключаются в следующем:

собирают данные о фактической трудоемкости (станкоемкости) выполнения каждой операции технологического процесса изготовления трех – четырех изделий представителей в каждой группе;

определяют в техпроцессах лимитирующие операции;

имеющиеся станкоемкости по каждому виду работ корректируют с учетом изменения объемов выпуска изделий и снижения станкоемкости (благодаря использованию более прогрессивного оборудования).

Коррекция проводится путем введения коэффициента коррекции станкоемкости, определяемого по формуле:

, (2.27 [1])

где Тб и Тпр – соответственно базовая и проектная станкоемкость выполнения операции;

Nб и Nпр – соответственно базовый и проектный объем выпуска изделий – представителей;

n – число изделий – представителей в выбранной группе.

Для определения проектной станкоемкости Тпр разрабатывают новый прогрессивный техпроцесс мехобработки для реконструируемого производства.

Коэффициент коррекции станкоемкости зависит от сложности изготовляемых изделий, технического уровня действующего производства и партии запуска. Чем сложнее изготовляемое изделие, ниже технический уровень действующего производства и меньше партия запуска, тем меньше коэффициент коррекции, и наоборот.

Полученный расчетным путем средний ккр относят ко всем изделиям в группе и, пользуясь им, определяют проектную станкоемкость изготовления всех изделий в группе, не разрабатывая при этом техпроцесса их изготовления, по формуле:

Тпрi = ккр Тбi. (2.28 [1])

Аналогичные расчеты проводят для каждой группы изделий и, суммируя эти значения для каждой операции, определяют количество технологического оборудования.

На стадии предпроектного периода при технико–экономическом обосновании применяют укрупненный способ определения количества основного оборудования, используя технико–экономические показатели передовых отечественных и зарубежных заводов.

Технологический процесс в этом случае не разрабатывают, а в основу расчетов принимают следующие обобщающие технико–экономические показатели:

станкоемкость мехобработки или трудоемкость (машиноемкость) сборочных работ 1 тонны массы изготавливаемых изделий;

годовой выпуск продукции, осуществляемый единицей технологического оборудования для принятого режима работы в натуральном выражении (т, шт.);

годовой выпуск изделий, осуществляемый единицей технологического оборудования в денежном выражении, руб (используется редко).

Расчет по укрупненному способу ведется в следующей последовательности. Выбрав на передовом заводе изделие, подобное тому которое хотят выпускать, определяют нормативную станкоемкость (Тн) изготовления 1 т изделий, станко-час. Суммарная станкоемкость изготовления всех изделий определится по формуле:

Тå = Тн Ми N ксер., (2.29 [1])

где Ми – масса изделия, т;

N – годовой объем выпуска данного изделия, шт;

ксер – коэффициент серийности, отражающий изменение объема выпуска изделия для проектируемого цеха Nпр по отношению к базовому производству Nб, определяемый по нормативным данным таблицы 2.9 [1].

Таблица 2.9

Nб/Nпр	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,65	0,90
ксер	0,73	0,78	0,83	0,87	0,90	0,94	0,99

Зная суммарную станкоемкость изготовления изделий можно расчитать количество основного оборудования для проектируемого автоматизированного участка или цеха по формуле (2.20 [1]).

Дата добавления: 2014-01-05