Классификация производств.
I. По назначению производство делится на:
-Основное производство товарной продукции,
-Вспомогательное – производство средств, необходимых для обеспечения функционирования основного производства.
II. Опытное производство – производство образцов, партий и серий РЭС при проведении научно-исследовательских работ.
III. По типу:
-Единичное (единичное или малое количество изделий) – процесс их изготовления не повторяется или повторяется через некоторое время,
-Серийное – изготовление изделий периодически повторяющимися партиями,
-Массовое – производство одинаковых изделий в течении длительного периода времени.
IV. По организации:
-Поточное – автоматические линии, цеха, заводы,
-Групповые,
-Установившиеся.
V. По уровню применяемых средств автоматизации и механизации:
-Автоматизированные,
-Механизированные.
VI. По виду или признаку применяемого метода для изготовления (ремонта) РЭС:
-Литейное,
-Прессовое,
-Механообрабатывающее,
-Термическое,
-Сборочное,
-Сварочное,
-Лакокрасочное,
-Вакуумное,
-Полупроводниковое.
1. Единичное производство – единичный или малый объем выпускаемых изделий. Процесс изготовления не повторяющихся или повторяющихся через неопределенный промежуток времени.
Применяют универсальное, переналаживаемое оборудование, высококвалифицированный персонал. Характерна высокая себестоимость продукции и низкая производительность.
2. При серийном производстве – изготавливаются изделия периодически повторяющимися партиями, сериями.
Различают мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное производство.
Ритм выпуска может быть еженедельным, ежемесячным, ежеквартальным.
Используют специализированное и автоматизированное оборудование и оснастку, станки с ЧПУ.
При крупносерийном производстве используется специальное и автоматизированное оборудование.
При многономенклатурном производстве используют гибкие производственные системы с автоматизированной системой технологической подготовки производства (АСТПП), автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). Рабочий персонал средней и высокой квалификации. Производительность труда высокая.
Массовое - производство одинаковых изделий в течении длительного периода времени. За одним рабочим местом закрепляется одна операция. Рабочие не высококвалифицированные или используют роботов и робототехнические комплексы. Используется поточное производство на автоматических, механических цехах, заводах. Оборудование и оснастка специальная, дорогая и высокопроизводительная.
Основные вопросы технологической подготовки производства (ТПП).
ТПП – это совокупность современных методов организации, управления и решения технологических задач на основе комплексной стандартизации, унификации, автоматизации, экономико-математического моделирования и средств технологического оснащения, обеспечивающих технологическую готовность предприятия – изготовителя к выпуску нового изделия (или совершенствование ранее освоенных).
ТПП включает в себя большой комплекс взаимосвязанных работ, состав и последовательность выполнения которых зависит от конструкции РЭС и типа производства.
1) Обеспечение технологичности конструкции изделия,
2) Проектирование ТП,
3) Проектирование и изготовление оснастки,
4) Организация и управление ТП.
5) Конструкторско-технологический анализ изделий,
6) Организационно-технологический анализ производства,
7) Расчет производственных мощностей,
8) Составление производственно-технологических нормативов,
9) Отладка техпроцессов, оборудования, оснастки.
Виды техпроцессов.
По степени разработки и объему выпуска ТП делят на:
I. Маршрутный ТП, который определяет маршрут (порядок) следования операций их вид, наименование, оборудование и оснастку для каждого вида операций, трудоемкость выполнения операций и необходимую квалификацию работников, не указывают переходы и режимы обработки - это поручают рабочим высокой квалификации.
Этот вид ТП характерен для единичного и мелкосерийного производства, когда все параметры разработки заносят в маршрутные карты.
Этот тип часто называют “маршрутной технологией”. Используют оборудование с ручным управлением. Все делает рабочий.
II. Операционный (операционная технология) характерна для среднего, крупносерийного и массового производства. При этом типе каждая операция разрабатывается подробно технологом. Определяется оборудование и оснастка, технологические режимы.
Операции дробятся на технологические переходы. Содержание операции полностью определяется технологом. Используется принцип дифференциации и концентраций технологических переходов при выполнении операций. Вычерчиваются эскиз операции с установочными базами и настроечными размерами. Рассчитывается операционное время и устанавливается норма штучного времени. При использовании станков с ЧПУ операционную технологию разрабатывают и в мелкосерийном производстве.
Дифференциация – расчленение операций на несколько простых. Используется преимущественно в крупносерийном и массовом производстве. Достоинства – возможность использования упрощенной конструкции оборудования. Недостаток – трудность переналадки оборудования при переходе к изготовлению нового изделия.
Концентрация – укрупнение, соединение нескольких простых операций в одну сложную. Используют в единичном и мелкосерийном производстве, на базе роботизированного универсального оборудования с числовым программном управлением, а в условиях массового производства, на базе полностью автоматизированного специального оборудования.
III. Маршрутно-операционная технология. В этом случае операционная технология используется только на наиболее сложные операции, а в остальных, в операциях не указываются переходы и режимы обработки. Для изготовления одного и того же изделия можно использовать разные ТП в независимости от типа производства.
IV. В независимости от типа производства техпроцесс называется единичным, если относится к изготовлению одного изделия (возможен и в массовом производстве).
V. Типовым называется ТП изготовления конструктивно подобных изделий (платы, корпуса), характеризуется единством содержания, последовательностью большинства технологических операций и переходов. Использование типовых ТП позволяет обобщать опыт передовых предприятий, повышать качество ТПП, уменьшать трудоемкость и стоимость разработки единичных и групповых ТП.
VI. Групповой ТП применяют для производства технологически подобных изделий при многономенклатурном мелко серийном производстве. Различают два подвида:
a. Дифференциально-групповые. Применяют специализированные рабочие места для последовательной обработки изделий партиями одного типоразмера и наименования. Группа формируется по общему технологическому признаку (формируемым параметрам, используемым методом, режимом и общей оснасткой). Уменьшает стоимость и трудоемкость.
b. Интегрально-групповые. Применяют как интегральный результат обработки отдельных участков поверхности или объема исходной заготовки для придания заданных свойств, в соответствии с электрической схемой. Есть общая заготовка для большого числа одинаковых изделий проходящих операции одновременной обработки в нераздельном состоянии вплоть до помещения в корпус.
VII. Рабочий ТП выполняется по рабочей технологической и конструкторской документации.
VIII. Перспективный для модернизации старых ТП или внедрения новых производств.
Данные разработки заносятся в операционные карты.
Исходными данными для разработки техпроцесса являются:
-Конструкторская документация на изделие (принципиальная электрическая схема, монтажные электрические схемы, сборочные и рабочие чертежи),
-Технические требования на изделие, где указываются и все дополнительные требования; радиационная защита и ее проверка,
-Спецификация на комплектующие изделия,
-Объем выпуска,
-Такт выпуска (еженедельный, ежедневный),
-Наличие необходимого технологического оборудования и оснастки.
Для сокращения сроков ТПП используют АСУТП и начинают разработку ТПП параллельно разработке конструкции.
Конструкция, требования к ее свойствам и технология изготовления находится в тесной связи. Эта связь характеризуется рядом показателей технологичности.
Под термином технологичность конструкции понимается совокупность свойств конструкции РЭС, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при изготовлении, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Затраты труда, времени и средств – оптимальные.
Проблема обеспечения технологичности конструкции решается совместными усилиями конструкторов и технологов в период технологической подготовки производства.
Основные работы по ТПП. (РД 50-54-93-88).
1. Разработка ТП должна начинаться с технического анализа соответствующей конструкции РЭС с внесением необходимых изменений, обусловленных закономерностями производства.
2. Установление технических требований к разрабатываемому изделию по показателям технологичности.
3. Анализ объема выпуска изделия и определение типа производства.
4. Выбор типа ТП (определение номенклатуры ТП по видам производства).
5. Проведение на предприятии анализа уровня производства.
6. Разработка плана мероприятий по повышению уровня производства.
7. Разработка прогрессивных технологических процессов изготовления, контроля и испытаний сборочных единиц и изделия в целом.
8. Разработка документации на специальное технологическое оборудование, оснастку и инструмент. (ВО), (ВОБ).
9. Разработка ведомости материалов (ВМ) и комплектующих изделий (ВП/СОП).
10. Анализ состава изделия. Составление ведомости применяемых деталей, сборочных единиц (ВП).
11. Выбор базовой детали или сборочной единицы.
12. Анализ процесса сборки и монтажа.
13. Составление технологической ведомости (ТВ). Указания по группированию деталей и сборочных единиц по технологическим принципам. Разработка схемы сборки с базовой деталью (ВП/ВСИ).
14. Определение последовательности технологических операций. Составление маршрутных карт (МК).
15. Определение штучного времени при заданном объеме выпуска и коэффициенте закрепления операций .
16. Разработка ТЗ на спецоснастку. Изготовление средств механизации и оснастки.
17. Разработка технологических операций (ОК). Разрабатывается структура операций и последовательности переходов.
18. Выбор средств технологического оснащения. Составление технологической инструкции (ТИ).
19. Расчет точности операций.
20. Расчет режимов.
21. Расчет загрузки оборудования.
22. Расчет технико-экономической эффективности производства
23. Анализ ТП с точки зрения техники безопасности.
24. Окончательное оформление технологической документации (ТД).
25. Внедрение разработанных техпроцессов.
26. Проверка технологичности и качества изделия.
27. Аттестация техпроцессов и технологических уровней производства.
ТПП должна содержать оптимальное решение по обеспечению технологичности изделия (ТИ), но и возможность дальнейшего улучшения ТИ.
Тип производства можно характеризовать коэффициентом закрепления операций.
Кто -количество технологических операций
npm - число рабочих мест при выполнении ТО.
- массовое производство,
При проектировании техпроцессов Кзо часто называют коэффициентом серийности.
R- такт выпуска
tшт - среднештучное время для выполнения технологической операции единицы продукции.
Тпл - плановый фонд времени (месячный, годовой), N- объем в шт.
tшт- среднее штучное время, tштi- штучное время i-ой операции, n- число технологических операций.
После определения типа производства и Kзо определяется размер партии одновременно запускаемых в производство изделий.
Выбор оптимального варианта ТП по единичному показателю.
Основным критерием для выбора оптимального варианта ТП является себестоимость или производительность.
Себестоимость изделия складывается из стоимости материала, зарплаты производственных рабочих и косвенных затрат, начисленных в % к зарплате.
Учитывают обычно технологическую себестоимость – ту часть себестоимости, которая зависит от варианта ТП. Стоимость заготовки изделия не учитывают, т.к. она одна и та же, важно исключать все малозначительные затраты, не оказывающие существенное влияние на итоговые результаты.
Технологическая себестоимость C1 единицы продукции (затраты на ее изготовление).
а - текущие (переменные) расходы на 1 деталь, b - единовременные (постоянные) расходы на годовую программу, Nгод- годовая программа выпуска.
Технологическая себестоимость изготовляемой годовой продукции
Текущие (переменная) затраты
Cм- затраты на материалы, Сз- затраты на зарплату основных рабочих,Снр - накладные расходы на электроэнергию, воду, ремонт оборудования (это затраты связанные с работой оборудования).
Затраты на основной материал
m (кг, м, дм2) – норма расхода материала на изделие, qм - стоимость единицы материала, q0- стоимость единицы утилизированного материала, m0-количество реализованных отходов.
Расходы на зарплату рабочих
n0 - число операций, Tш- норма штучного времени на i-тую операцию, S- тарифная часовая ставка рабочего (зависит от его квалификации).
Накладные расходы, связанные с работой оборудования (ремонт, амортизация, смазывающие и охлаждающие жидкости и тд.) определяются на основании нормативов. Можно ~ 70…300% от зарплаты основных рабочих.
К единовременным (постоянным) расходам относятся расходы на изготовление специальной оснастки для производства новой серии (партии) изделий и зарплаты наладчиков оборудования
Cн - зарплата наладчиков оборудования, K- коэффициент амортизации и эксплуатации оснастки.
K=0,5 при 2-ух летнем сроке службы оснастки,
K=1,2 при годовом сроке службы,
K=0,7 при 20% расходе на эксплуатацию оснастки от ее стоимости.
S- часовая ставка наладчиков, r - число наладок в год, Tпз- норма подготовительного - заключительного времени на 1 наладку.
Себестоимость детали можно представить в виде гиперболы в зависимости от программы выпуска . При сравнении 2х ТП.
Первый вариант имеет дешевую оснастку ( b1), но менее производительную, чем у второго варианта, у которого оснастка дороже (b2), но и более производительная.
При малой программе дорогая оснастка разложится на себестоимость изделия и резко ее повысит, поэтому ее более выгодно использовать при большой программе выпуска. Однако во втором случае, возможно, придется больше платить рабочему, т.к. оснастка сложнее и требуется рабочий с более высоким разрядом, но производительность, т.е. трудоемкость, будет меньше, чем в первом случае.
Чтобы снизить технологическую себестоимость, необходимо уменьшить входящие, в нее составляющие: уменьшать отходы за счет правильного раскроя материала, покупать менее дорогие материалы, применять роботы-манипуляторы вместо рабочих, применять энергосберегающие ТП и др.
Производительность.
При выборе оптимального варианта ТП по производительности определяется количество изделий, при котором трудовые затраты в сравниваемых ТП будут одинаковыми. Объем критической партии в этом случае
оптимален первый ТП.
Тш- норма штучного времени,
Тпз- подготовительно-заключительное время, время, подготовки исполнителя и средств технологического оснащения к выполнению технологических операций и приведение их в порядок после окончания смены.
Производительность труда – количество изделий, выпущенных в единицу времени Т.
Время трудоемкости выполнения операции называется нормой штучного времени.
t0- основное время, время, затраченное непосредственно на формообразование детали (деформирование, удаление стружки, нанесение материала, монтаж),
tв- вспомогательное время, время, затрачиваемое на установку, закрепление и раскрепление заготовки и детали при обработке и сборке, время на подвод и отвод инструмента и т.п.
tорг- время организационного обслуживания рабочего места; затрачиваемое на снабжение рабочего места заготовками, комплектующими, инструментом; на удаление готовой продукции и т.п.
tтех- время технического обслуживания рабочего места; затрачиваемое на подготовку рабочего места к работе: включение аппаратуры, прогрев, выключение оборудования и его уборку и т.п.
tпер- время перерывов в работе, применительно к поточно-конвейерному производству.
Время затрачиваемое на выполнение операций, называется операционным временем
Время на обслуживание рабочего места
Ориентировочно можно считать
Более точные значения составляющих Тшт приводятся в справочной литературе по нормированию работ в приборостроении.
Расчет основного времени поясним на примере определения t0 при сверлении отверстия d1 мм в пакете печатных плат толщиной 3 мм (Рис.1.5.).
Полная глубина сверления с учетом подхода к плате и выходу сверла из пакета составит
Обычно зазор между инструментом и выходом задается от 0,1 до 0,5мм. Тогда
Время прохождения сверлом этого расстояния при подаче S=0,05 (мм/об) и скорости V=50 (м/мин) составит
Если рассматривается операция пайки, то следует по справочнику определить, какое время задается для принятого припоя на пайку. Например, для припоя ПОС-61, при пайке выводов d0,5…0,8мм, время пайки составляет 5…10с. Принимаем на прогрев соединения 3с и на оплавление 5с, время пайки составит 8с. в расчетах t0= 8 c.
При штамповке, формовке и других операциях, где в прессе рабочий ползун совершает возвратно-поступательное движение, расчет t0проводится, исходя из выбранных двойных ходов в минуту.
Например, при пробивке базовых отверстий на печатной плате по характеристикам пресса выбираем
Для серийного производства характерной является переналадка оборудования и смена оснастки на изготовление новой партии изделий. Время, затрачиваемое на эти цели, называется подготовительно-заключительным и обозначается Tпз. При этом штучное калькуляционное время определяется как
Тшт- время штучное калькуляционное, N - количество изделий в партии.
Для автоматического оборудования время одной операции определяется по формуле
Тц- время цикла автомата на одну операцию, tрх- время на выполнение рабочих ходов, аналог ,txx- время на выполнение холостых ходов, аналог tв. Производительность автомата составит
Обычно производительность автоматов и другого оборудования выбирают из технических характеристик, указываемых в справочниках или паспортных данных. Например, установка ИМС на ПП на автомате такой-то марки выполняется со скоростью 2000 (шт/ч). значит, одна ИМС устанавливается за 1,8с. если на плате требуется установить 120 ИМС, то операция по их установке будет выполнена за 216с.
Для повышения производительности труда и уменьшения трудоемкости операций следует проанализировать выражение
Если бы Тшт=t0, это было бы идеальное производство. В нем нет непроизводительных затрат. Для уменьшения t0 применяют параллельную обработку. Например,
многошпиндельное сверление печатных плат, одновременное сверление не одной, а нескольких плат в пакете (Рис.1.6.). При пайке погружение печатных плат сразу все соединения подвергаются пайке. Для уменьшения tв используют быстрозажимные устройства, многоместную обработку. Когда в одном приспособлении закрепляются несколько заготовок, применяют механизированные приводы вместо ручных и др.
Чтобы уменьшить tорг, следует использовать программируемые комплектовщики, обеспечивающие быстрое снабжение рабочих мест комплектующими изделиями, инструментом, заготовками.
Для уменьшения tтех оборудование должно быть надежным, обеспечивающим устойчивое сохранение установленных технологических режимов работы.
Время перерывов tпер устанавливается, согласно санитарным нормам и его произвольно не уменьшают.
Для уменьшения Тпз используют станки с программным управлением, для которых достаточно поменять программы, чтобы начать производство следующей партии изделий.
Когда существуют ТП, уже не дает роста производительности труда, следует его изменять. В противном случае производство станет не конкурентоспособным, морально устаревшим. Как пример можно привести обработку отверстий в трудно обрабатываемых материалах. Обычными методами, со снятием стружки, это происходит за часы, обработка лазером занимает минуты. Контроль характеристик печатных узлов ручным способом занимает много времени, в то же время использование тестового контроля аппаратуры снижает время контрольных операций во много раз.
Можно резко повысить производительность производства и снизить трудоемкость выполнения операций, однако это может вызвать увеличение стоимости готовой продукции. Поэтому основным критерием является себестоимость.
Перспективными являются гибкие производственные комплексы (ГПК), состоящие из гибких производственных модулей, управление которыми проводится от централизованной АСУ ТП.
Выбор варианта ТП по комплексному показателю.
Уровень техпроцесса характеризуется большим числом показателей. Задача выбора оптимального варианта легко решается, если один ТП превосходит остальные по всем показателям. Если превосходство одного показателя не очевидно, то оптимальное решение получают по комплексному показателю
ki - частный (относительный) показатель технического уровня, ai - весовой уровень i-го показателя,
i =1,2...m
Оптимален ТП, имеющий Пк=max. При подсчете надо выбрать номенклатуру частных показателей, их значимость. Все показатели в относительных единицах и приведены к показателю с положительным значением. Так чем выше трудоемкость, тем хуже качество, поэтому используют величину 1/трудоемкость. Веса определяются по экспертным оценкам. Если хотя бы один K =0, то Пк=0.