Организация производства

2. Механизация и автоматизация технологического проектирования

      Одним из решающих направлений совершенствования ТПП является  создание и  эффективное  использование  автоматизированных  систем,   основанных   на широком использовании ЭВМ.

      Автоматизированная  система  технологической  подготовки  производства (АСТПП) является подсистемой АСУП  (автоматизированной  системы управления предприятием) и состоит из функциональных подсистем  более  низкого  уровня, выделенных в соответствии с задачами,  решаемыми  в  процессе  ТПП:  системы автоматизированного  проектирования  технологических   процессов   (САПРТП), системы  автоматизированного   проектирования   технологического   оснащения (САПРТО),  системы   автоматизированного   проектирования   производственных подразделений  (САПРОП)  и  системы  управления  технологической  подготовки производства (АСУТПП).

      В системе автоматизированного   проектирования  формализация  процессов выбора  и  проектирования  технологии,  оснащения  и  способов   организации производства выполняется инженерами - специалистами в области  использования средств   вычислительной   техники   и   автоматизации   проектирования.   В зависимости от уровня автоматизации  проектных  paбот  различают  системы  с частичной  автоматизацией (САПР),  автоматизированные   системы,   решающие   более комплексные  задачи  ТПП,  автоматические,  а также самонастраивающиеся  и самоорганизующиеся системы высокого уровня.

      В САПР с частичной автоматизацией решаются отдельные задачи, например, составление операционных  карт,  расчет  норм  штучного  времени  выполнения операций и др. В автоматизированных системах решаются  задачи  применительно к определенному классу изделий, деталей,  технологических  процессов,  видов оснащения. Например, разрабатывается технология изготовления  тел  вращения, выбираются  средства  технологического  оснащения,  проектируются   участки, линии и т. д.

      Автоматизированные    системы    являются    частью    интегрированных производственных систем, осуществляющих комплексную подготовку  производства изделий  для  изготовления  их  на   высокоорганизованных   производственных системах типа ГПС. Самонастраивающиеся и  самоорганизующиеся  системы  могут отслеживать  изменение  условий  производства,  корректируя  методы  решения задач. Участие человека в этих системах сводится к минимуму.

      АСТПП  -  сложная по  структуре и функционированию  кибернетическая система,  находящаяся  в  постоянном  движении,  реагирующая  на   изменение данных,  поступающих  в  процессе  проектирования   от   других   подсистем, производственных и других подразделений, вырабатывающая  ответные  действия, в результате которых либо сохраняется стабильность существующего  положения, либо определяется вариант ответного действия.

      Обмен информации между системами  происходит с помощью прямых и обратных связей. В процессе передачи по  каналам  связи  информация  может  принимать различные формы, быть представленной на различных носителях.      Обеспечение   АСТПП    необходимой    информацией    организуется    с использованием информационно-поисковой системы (ИПС), которая в  зависимости от    уровня    автоматизации    системы    проектирования    может     быть полумеханизированной,    механизированной,    использующей     сортировочные устройства   электромеханического    типа,    или    автоматизированной    с использованием ЭВМ различного типа, допускающих работу в диалоговом  режиме. Применение разработанных ранее  технических  решений,  найденных  с  помощью ИПС,  позволяет  снизить  трудоемкость  проектирования  на  20   -   50%   в зависимости от степени новизны  разрабатываемых  изделий  и  технологических процессов.

      Автоматизированное  проектирование ТПП представляет собой развернутый и сложный  процесс  переработки  информации  разнообразного  вида,   формы   и содержания.   Основной   целью   создания   АСТПП   является   ускорение   и совершенствование  процессов   технологического   проектирования   за   счет автоматизации и механизации с помощью вычислительной техники ряда сложных  и трудоемких     процессов     проектирования,     поддающихся     формальному алгоритмическому описанию.

      Разработка  и  внедрение   АСТПП,  с  одной  стороны,  требуют  наличия

развитых  стандартизации и унификации конструктивных элементов,  типизации  и нормализации технологических процессов и оснащения,  вычислительной  техники и ее  математического  и  программного  обеспечения,  а  с  другой  -  АСТПП стимулирует деятельность научных и проектных организаций в этом  направлении и способствует повышению качества технологического проектирования,  а  также унификации технических решений.

      Эффективность функционирования  АСТПП определяется качеством  построения и использования единого банка данных технологического  назначения,  порядком формирования  и  составом  документации.  Как  правило,  банк  данных  АСТПП содержит четыре группы документов:

      • конструкторско-технологические  характеристики проектируемых изделий, определяющих  специализацию  предприятия,   параметры   деталей,   сборочных единиц, изделия в целом;

      •   эксплуатационно-технические    характеристики    оборудования    и технологической оснастки,  применяемых  на  предприятии  или  находящихся  в стадиях проектирования;

      •     организационно-технологическая     документация,      включающая технологические  маршруты,  операционные  карты,  технологические   процессы изготовления деталей,  сборки  изделий,  конструкторские  и  технологические спецификации, проекты линий, участков, производств;

      •  нормативно-справочная  документация,  регламентирующая  содержание, порядок работ в ТПП, требования,  предъявленные  к  ним  государственными  и отраслевыми стандартами, нормативной документацией предприятия.       Завершающей стадией в АСТПП является  подготовка  технологической и проектной документации  для  освоения  выпуска  новой  техники.  В  связи  с автоматизацией   работ   меняется   и   носитель   информации.    По    мере совершенствования АСТПП сокращается доля традиционных форм  конструкторской, технологической,     организационно-экономической     и     производственной информации. Возрастает доля  информации  на  машинных  носителях,  магнитных лентах, дисках и др. В  этом  случае  результаты  проектирования  технологии представляются в  виде  операционных  карт,  результаты  синтеза  траекторий движения инструментов - в  виде  расчетно-технологических  карт,  результаты проектирования средств технологического оснащения - в виде рабочих  чертежей и конструкторских  спецификаций,  полученных  на  ЭВМ,  графопостроителях  и чертежно-графических  автоматах   только   для   осуществления   контрольных функций.

      Экономический эффект при автоматизированном  проектировании достигается как за счет снижения трудоемкости самого процесса проектирования, так  и  за счет  использования  резервов  в  технологических   процессах,   таких   как повышение качества  изделий,  уменьшение  расхода  инструментов,  уменьшение отходов и т. п., а также за счет оптимизации принимаемых решений, таких  как оптимизация раскроя  материала,  оптимизация  режимов  резания,  оптимизация распределения припусков.

      Экономический эффект АСТПП определяется  путем сопоставления затрат  на создание системы (Кс) и годовых эксплуатационных затрат на работы по ТПП  до внедрения АСТПП (S1) и после  внедрения  (S2).  Экономический  эффект  может быть определен за счет сокращения цикла технической подготовки производства и в сфере производства за  счет повышения качества продукции и снижения ее себестоимости. 
 

3. Основные  направления технологической унификации и стандартизации и их экономическая эффективность

      Одним из направлений сокращения трудоемкости и  продолжительности  ТПП является  использование  технологической  унификации  и  стандартизации.   К основным   ее   направлениям    относятся:    типизация    и    нормализация технологических   процессов;   унификация   технологической    документации; групповые   методы   обработки   деталей;  агрегатирование и стандартизация оборудования,  унификация    оборудования    и технологической оснастки.

      Под типизацией технологических процессов (ТТП) понимается  система их рациональной  разработки,  основанной  на  со  здании  групп конструктивно-технологически   подобных   деталей   или   сборочных   единиц.   Наибольшее распространение ТТП получила  при разработке  технологических   процессов механообработки.       ТТП обеспечивает:  упорядочение  существующей  технологии;  внедрение прогрессивных     методов     обработки     и     сборки;      использование высокопроизводительной,  быстропереналаживаемой  оснастки  и   оборудования; использование    принципов    поточного    производства    в     организации производственных   процессов   серийного   и   мелкосерийного   производств; внедрение гибкого автоматизированного производства;  значительное  снижение трудоемкости  разработки  технологических процессов,  а вместе  с тем   и сокращение сроков ТТП.

      Работы по ТТП осуществляются  в два этапа.

      Первый  этап  -  классификация   деталей   в   группы   конструктивно-

технологического  подобия  и  выбор  типового  представителя  каждой  группы. Подбор  деталей  в  такие  группы  осуществляется  по  следующим  признакам: близкие  по конструктивному оформлению при  одинаковых требованиях к  точности и чистоте обработки поверхностей,  одинаковой  последовательности  операций, однотипном использовании  оборудования и оснастки.

      Формирование  таких  групп,  как  правило,  осуществляется  на  основе

разработанного  конструктивно-технологического  классификатора  деталей,  при котором детали предварительно группируются в классы по  признаку  служебного назначения, классы делятся  на подклассы по  конструктивным  формам  деталей, что  обусловливает  подобие  их  технологических  маршрутов  и  идентичность применяемой  оснастки. Дальнейшее разделение на группы (по признаку  общности материала) обеспечивает унификацию технологического маршрута  их  обработки. И, наконец, все детали группируются по типам в соответствии  с  требованиями точности  их  обработки.  Из  каждой  типовой  группы   деталей   выбирается конкретная деталь, имеющая наибольшее число  обрабатываемых  поверхностей  и наибольшую трудоемкость изготовления.  Эта  деталь  принимается  в  качестве базовой для разработки технологии.

      Второй этап - разработка технологического  процесса на базовую  деталь,

который утверждается  как  типовой  для  данной  группы.  Кроме  необходимых  сведений для изготовления базовой  детали ТТП  содержит  указание  о  методах обработки  всех  деталей  данной   группы   в   виде   полного   перечня   и последовательности операций и  переходов обработки деталей  данного типа.

      ТТП сборки осуществляется  с   помощью  типовых  технологических   схем, определяющих структуру технологического  процесса  в  виде  перечня   типовых операций и последовательности  их выполнения.

      Нормализация  технологических  процессов  (НТП)   дополняет   ТТП.   В

распоряжении  технологов  имеются  технологические  нормали  на  используемые исходные  материалы  (сплавы,  марки,  профили  и  др.),  режимы  и   методы обработки (плавки, заливки, нагрева  под ковку,  штамповку,  термообработку), геометрические элементы  конструкций  (радиусы  закруглений,  углы  и  др.), припуски, допуски, уклоны на штамповке  и др.

      Групповые  методы  обработки  деталей  аналогично  ТТП базируются  на классификации деталей по  группам по  тем же  признакам   конструктивно-технологического   подобия.   Однако   групповой   технологический   процесс разрабатывается не на конкретную базовую деталь, а на  комплексную деталь, которая включает в себя все элементарные  поверхности деталей,  входящих  в группу. Обработка данной группы деталей осуществляется с помощью групповой оснастки станка, настроенной на изготовление комплексной детали.

      Унификация технологической документации приводит к сокращению  общего количества  документов,   облегчению   труда   технологов   при   подготовке производств и внесении изменений в действующие процессы.  К  числу  основных унифицированных  документов,  используемых  при  разработке  ТТП,  относятся карты типовых представителей, операционные  технологические  карты,  сводные карты ТТП, операционные карты групповой обработки, сводные  карты  групповых процессов.

Агрегатирование и стандартизация оборудования предполагают конструкторскую унификацию узлов и создание отдельных модулей в целях компоновки нового оборудования. Унифицируются узлы по функциональному признаку. Они должны удовлетворять следующим требованиям: являться конструктивно самостоятельным механизмом; соответствовать требованиям станков, различных по технологическому назначению; позволять проводить компоновку станков в различных сочетаниях; удовлетворять типам и присоединительным размерам. Применение принципа агрегатирования позволяет организовать проектирование и производство нового оборудования параллельным методом, выполнять испытания отдельных узлов на стендах и проводить компоновку станков из унифицированных стандартизированных агрегатов. Сроки подготовки производства сокращаются в два-три раза. Вдвое снижается себестоимость оборудования, значительно сокращаются сроки переналадки оборудования при освоении производства новых изделий.