1.2. Положения по технологической унификации изделий и процессов сборки

Одним из важнейших условий, обеспечивающих успешное проведение работ по специализации линии сборки, является решение вопросов конструкторской и технологической унификации и стандартизации изделий и технологических процессов. Совершенствование организационной структуры линии сборки позволит сократить число сборочных ячеек, необходимых для сборки различных изделий.

Работа по стандартизации и унификации конструкций должна проводиться как при создании новых машин и приборов, так и при их модернизации. Основные направления этой работы: разработка стандартов на применяемые материалы; стандартизация элементов изделий: сборочных единиц, деталей и поверхностей деталей.

Отбор и ограничение параметрических рядов приборов приводит к технически и экономически обоснованной номенклатуре изделий и создает предпосылки для организации их производства с минимальными затратами труда.

Положение 1. Стандартизация и унификация основных объектов производства должна обеспечивать: установление их типов и размеров на основе параметрических рядов; взаимозаменяемость групп узлов и деталей; ограничение конструктивных вариантов целесообразным минимумом; получение оптимальных показателей работы изделий (в первую очередь надежности и долговечности), а также снижение удельного расхода материалов и себестоимости продукции.

Одним из решающих этапов, определяющих успех и качество всей подготовительной работы, является выбор базовой конструкции. В качестве базовой конструкции выбирается прибор, обладающие наи-большим числом общих признаков, присущих всем видам изделий одного и того же назначения. Остальные конструкции данного вида являются модификациям базовой.

Одним из важнейших требований, учитываемых при унификации и стандартизации, является технологичность конструкции. Контроль технологичности должен осуществляться в процессе проектирования новых изделий технологом в полном контакте с конструктором. Под технологичностью конструкции будем понимать совокупность ее свойств, обеспечивающих в заданных условиях оптимальные затраты труда, средств, материалов, времени при технической подготовке производства, эксплуатации, ремонте и при соблюдении установленных показателей качества. Нетрудно заметить, что технологичность конструкции по области проявления ее свойств подразделяется, в общем случае, на производственную и эксплуатационную. В нашем случае интерес представляют производственная технологичность конструкции. Производственная технологичность должна обеспечивать сокращение средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства и на изготовление изделия. Она должна предусматривать снижение трудоемкости и себестоимости изготовления изделия, включая затраты на техническую подготовку производства.

В комплекс работ по достижению производственной технологичности входят:

1. повышение серийности при изготовлении (обработке, сборке, испытании) посредством стандартизации, унификации и группирования изделий, сборочных единиц, деталей и их элементов по конструктивным признакам;
2. ограничение номенклатуры конструкций путем повышения заимствования из других изделий и повторяемости деталей и сборочных единиц в одном изделии;
3. ограничение номенклатуры используемых материалов;
4. снижение массы деталей и изделия в целом;
5. выбор освоенных в производстве рациональных конструктивных решений, отвечающих современным требованиям и дальнейшее их развитие;
6. применение прогрессивных, в том числе унифицированных (типовых и групповых) технологических процессов и средств оснащения.

• Главными факторами, определяющими требования к технологичности конструкции, - это вид изделий, объем их выпуска и тип производства. Под видом изделия понимаются детали, сборочные единицы, комплексы и комплекты. Объем выпуска изделий и тип их производства определяют степень стабильности условий на рабочих местах и специализацию цехов и участков, а также форму организации, уровень унификации степень оснащенности, механизации и автоматизации технологических процессов.
• Различают качественную и количественную оценки технологичности конструкции. Первая обобщенная оценка применяется главным образом в процессе проектирования и дается на основе опыта исполнителя. Количественная оценка выражается совокупностью показателей, числовая мера которых характеризует степень удовлетворения требований технологичности.
• Нас будут интересовать правила обеспечения технологичности для деталей и сборочных единиц, дающие количественную оценку. Для количественной оценки производственной технологичности используются различные показатели, состав которых представлен в [1], а правила выбора и полная их номенклатура - в ГОСТ 14.202-69. С нашей точки зрения, интерес представляют те показатели, которые учитывают признаки и свойства изделия:

• показатели, характеризующие технологическую рациональность конструктивных решений (трудоемкость изготовления, коэффициент использования материала, значения материалоемкости изделия);
• показатели, характеризующие преемственность конструкции или пригодность к использованию ее в составе других изделий.

К первой группе относятся следующие показатели технологичности:

1. абсолютные — трудоемкость изготовления, технологическая себестоимость и масса изделия;
2. относительные — коэффициенты использования и применяемости материала, коэффициент сборности конструкции изделия, коэффициент использования типовых и групповых технологических процессов, значение материалоемкости изделия.

Вторая группа показателей включает только относительные коэффициенты стандартизации и унификации конструкции изделия, его конструктивных элементов и повторяемости.

Указанные показатели позволяют оценить конструкцию изделия:

• масса изделия (абсолютный показатель);
коэффициент унификации изделия:
• Ку = (Еу + Ду)/(Е + Д), (1.1) где Еу — число унифицированных сборочных единиц в изделии, Ду — число унифицированных деталей (без учета стандартного крепежа), являющихся составными частями изделия, но не вошедших в Еу, Е — общее количество типоразмеров сборочных единиц в изделии, Д — общее количество типоразмеров деталей в изделии.

В свою очередь расчетные элементы зависимости (1.1) определяются следующими равенствами:

ЕУ = Еу.з + Еу.п + Ест , (1.2)
Е = Еу – Еор , (1.3)
где Еуз., Еу_п и Ест — соответственно число заимствованных, покупных и стан-дартных сборочных единиц;
Еор — число оригинальных сборочных единиц.

• коэффициент применяемости материала (относительные показатели);
• коэффициент точности сборки (относительный показатель).

Эти показатели позволяют оценить технологическое проектирование:

• коэффициент использования материала (относительные показатели);
• коэффициент применения унифицированных технологических процессов (от-носительный показатель).

Эти показатели оценивают и организацию производства:

• трудоемкость изготовления изделия (абсолютный показатель)

, (1.4)
где Тi— трудоемкость изготовления и испытания i-й части изделия, нормо-ч,
k— количество составных частей изделия;

• уровень технологичности конструкции по трудоемкости изготовления (относительные показатели)

Kу. т = Ти /Тб.п , (1.5)
где Тб.п — базовый показатель трудоемкости изготовления типового изделия, нормо-ч;

• технологическая себестоимость изделия (абсолютный показатель)

Ст = См + Сз + Сц. р , (1.6)
где См, С3 и Сц. р — соответственно суммарные затраты на материалы, заработную плату и цеховые расходы, руб.;

• уровень технологичности конструкции по себестоимости (относительные показатели)

Ку.с= Ст/Сб.т , (1.7)
где Ст — достигнутая технологическая себестоимость изделия, руб.;
Сб.т — базовый показатель технологической себестоимости типового изделия.
Технологической основой многопредметных, поточных линий являются групповые технологические процессы сборки. По каждой группе изделий разрабатывается общий групповой технологический процесс сборки для всех изделий, входящих в данную группу.
Первым этапом разработки группового процесса сборки является классификация объектов производства и создание технологически подобных групп изделий или отдельных их сборочных единиц. Классификацию объектов сборки, как показывает опыт, наиболее целесообразно производить не по рабочим чертежам, а по схемам сборки или принципиальным кинематическим, электрическим, монтажным схемам. Схемы дают возможность выявить общие принципы, заложенные в конструкцию, а, следовательно, и в технологию сборки на многопредметных поточных линиях.
Положение 2. Трудоемкость сборки резко уменьшается по мере дифференциации процесса. Упрощение состава операций и закрепление каждой из них за определенным рабочим местом позволяет применять высокопроизводительную оснастку и обеспечить поддержку работоспособности автоматизированной линии сборки.
Группирование изделий по схемам позволяет рассматривать одновременно все объекты сборки, интересующие технолога, и давать заключение об отсутствии или наличии их технологической общности независимо от конструктивных различий.
Под общностью конструктивно-технологическихпризнаков понимают:

• общность технологического маршрута с учетом общности основного вида сборочных соединений (механическая сборка, монтаж, регулировка и другие), точности сборочных соединений, способа их осуществления и степени сложности сборочных единиц, а также общей трудоемкости изготовления предметов данной группы и т. д.;
• общность конструктивных признаков с учетом массы и габаритных размеров собираемых на линии изделий, общности конструктивных характеристик (класса точности и других), возможности дифференциации операций технологического процесса сборки и т. д.

Для оценки близости технологических процессов сборки можно использовать коэффициент общности выполняемых действий по сборке:
, (1.8)
где Дi, Дj —множество сборочных действий для i-ого и j-ого изделий соответственно,
и коэффициент совпадения временных последовательностей выполнения действий при сборке, который определяется по следующему алгоритму:

• определяется множество общих сборочных действий Дi∩ Дj,
• на полученном множестве действий, которые рассматриваются как вершины графа, строится ориентированный граф, где дуги задают последовательность выполнения действий для i-ого и j-ого изделий,
• для полученного графа формируется матрица достижимостей,
• если имеются циклы на матрице достижимостей, то исключаются те вершины, которые позволяют убрать циклы,
• оставшееся множество вершин на графе без циклов и есть те действия, которые имеют общую последовательность выполнения,
• число оставшихся вершин – это и есть коэффициент совпадения временных последовательностей выполнения действий при сборке.

Разработка технологических процессов органически связана с конструированием оснастки и нестандартных средств механизации и автоматизации, которые составляют наиболее трудоемкую часть ТПП. Заключительная стадия работ по ТПП сводится к окончательной проверке и отладке технологических процессов и конструкций спроектированной оснастки.

В условиях изготовления изделий небольшими партиями приводит к непроизводительным затратам средств на разработку технологических процессов, проектирование и изготовление оснащения. Чаще всего оснащение снимается с производства задолго до ее физического износа. В таких условиях не создается благоприятных предпосылок для осуществления механизации и автоматизации производственного процесса, работ по его обслуживанию и управлению, а также для внедрения научной организации труда.

Важнейшее мероприятие, которое позволяет в значительной мере сократить сроки технологической подготовки производства и осуществить ее на более высоком организационно-техническом уровне при меньших затратах труда, времени, материалов и денежных средств, - это проведение работ по стандартизации и унификации технологических процессов и технологической оснастки.

Положение 3. Проектирование и изготовление высокопроизводительного технологического оснащения должно проводиться на основе его унификации и стандартизации.

Одной из важнейших задач при создании многопредметных (групповых) поточных линий является обеспечение всех рабочих мест высокопроизводительными групповыми наладками, состоящими из различного рода быстропереналаживаемых приспособлений, вспомогательного инструмента и специальных устройств, обеспечивающих быструю переналадку оборудования на изготовление нового изделия группы.

Для определения необходимого количества и видов технологической оснастки на групповую линию сборки необходимо:

• провести группирование изделий по общности действий, выполняемых при сборке, и временной последовательности их выполнения,
• оценить загрузку инструментальных наладок,
• сопоставить затраты на оснащение групповой операции различными видами оснастки в зависимости от коэффициента загрузки и времени эксплуатации оснастки.

Необходимо стремиться к тому, чтобы номенклатура оснастки технологической линии сборки была минимальной, проводя при этом ее максимальную унификацию.
При проектировании групповой оснастки рекомендуется учитывать: технические характеристики оборудования, возможность создания многоместных приспособлений, использование унифицированных силовых приводов, монтируемых на станках.
В качестве критерия эффективности технологического процесса сборки изделия на технологической линии предлагается использовать показатель специализации технологической линии сборки, который выражается зависимостью:
, (1.9)
где kз. j — средний показатель загрузки оборудования j-го рабочего места технологической линии сборки,
Snj — количество единиц оборудования в n-й группе j-й системы,
ω — число групп оборудования,
∑Dei — суммарное количество операций, выполняемых на технологической линии в течение месяца по единичной или типовой технологии,
Гоmj— количество группового оснащения, оборудования с числовым программным управлением m-го вида,
Cmj — средняя частота сменяемости m-го вида группового оснащения на рабочем месте, программ на оборудовании с числовым программным управлением в течение месяца,
f — количество видов группового оснащения, программ на оборудовании с числовым программным управлением, применяемых на технологической линии сборки изделий по групповой технологии,
Угт. — показатель удельного значения групповой технологии и достигнутого (или планируемого) уровня ее внедрения (развития) на технологической линии сборки.
Показатель Угт. определяется по формуле
Угт = Qгт/Qо ,(1.10)
где Qгт — трудоемкость годового объема работ, выполняемых специализированными рабочими местами технологической линией по групповой технологии, нормо-ч,
Qо — общая трудоемкость годового объема работ технологической линии, нормо-ч.

Показатель Угт. должен быть ≤1.