Содержание основных научных принципов современного проектирования промышленных объектов заключается в следующем:
1) углубление подетальной и технологической специализации заводов;
2) создание и внедрение наиболее эффективных средств производства (агрегатных станков) автоматов и автоматических линий;
3) повышение уровня механизации и комплексной автоматизации межцеховой и межоперационной транспортировки заготовок и деталей;
4) механизация и автоматизация инженерного труда и процессов управления производством на основе широкого внедрения электроники и кибернетики (АСУП);
5) всемерное повышение уровня механизации и автоматизации технологических процессов изготовления, контроля и испытаний деталей, сборочных узлов и готовых изделий.
Одной из основных научно-технических предпосылок, закладываемых в основу проектов заводов, является общественное разделение труда.
Концентрация, специализация, кооперирование и комбинирование промышленных предприятий являются теми формами общественного разделения труда, на основе которых возможно укрупнение производственных программ, увеличение серийности и массовости производства, создание экономических предпосылок для окупаемости сложнейших средств автоматизации и механизации производственных процессов.
Специализация цехов машиностроительного производства развивается по следующим основным направлениям:
1) предметная специализация;
2) технологическая специализация;
3) специализация вспомогательных производств.
Предметная специализация состоит в профилировании предприятия (завода, цеха) на выпуске продукции, однотипной по конструкции, габаритам, весу и технологии производства. Смысл предметной специализации заключается не в сокращении номенклатуры продукции, производимой на данном предприятии, а в сокращении разноименной номенклатуры, в централизации производства изделий, связанных технологической общностью.
Предметную форму специализации имеют цехи по изготовлению деталей, сборочных единиц или агрегатов (например, при производстве двигателей цехи роторов компрессоров, роторов турбин, коробок агрегатов и др.). Предметная форма специализации с полным циклом изготовления деталей сборочных единиц и агрегатов менее распространена на авиационных предприятиях. Чаще всего встречается предметно-подетальная или предметно-узловая специализация цехов с неполным циклом изготовления продукции. По принципу предметно-узловой специализации построены механосборочные и сварочно-сборочные цехи, выполняющие механические и другие операции по обработке деталей, их сборке и сварке в сборочные единицы. Предметно-подетальную специализацию имеют цехи, выпускающие детали, классифицированные по каким-либо признакам, например: по однородности конфигурации деталей – цех шестерен, по однородности материалов – цех цветного литья; по точности изготовления деталей – цех точного литья; по габаритам деталей – цех крупных деталей.
Предметная специализация создает предпосылки для применения поточных линий, способствует повышению качества выпускаемой продукции (вследствие более четкой специализации рабочих), сокращает длительность грузопотоков и производственного цикла (вследствие замкнутости обработки деталей в пределах цеха), упрощает планирование и управление производством. Однако при малых масштабах производства предметная форма специализации цехов приводит к недостаточному использованию оборудования, площадей и специальной оснастки.
Преимущества предметной специализации определяют общую тенденцию перехода цехов машиностроительных заводов от технологической специализации к предметной, и от предметной с неполным циклом – к предметной с полным циклом изготовления деталей и узлов.
Технологическую форму специализации имеют цехи, в которых осуществляются однородные технологические процессы.
Технологическая форма специализации цехов имеет две разновидности: по виду обработки и по однородным операциям внутри вида обработки. Примером первой являются кузнечный, литейный, термический цехи и цех покрытий, а второй – цехи, в которых производятся токарные, фрезерные, расточные и другие виды работ. Последняя форма специализации применяется редко.
Специализация вспомогательных производств включает в себя инструментальное и ремонтное производство.
Наиболее эффективный путь развития и организации инструментального производства – наращивание мощностей действующих специализированных инструментальных заводов, специализация и централизация инструментального производства в пределах отраслей машиностроения за счет ликвидации мелких инструментальных цехов, внедрение более производительного оборудования и механизации производственных процессов. Повышение уровня организации и специализации ремонтного производства должно вестись по следующим направлениям:
1) увеличение процента запасных частей, выпускаемых заводами-изготовителями, с одновременным прекращением производства их на ремонтных заводах;
2) создание специализированных заводов по производству запасных частей к изделиям, серийное производство которых прекращено, но которые все еще находятся в эксплуатации;
3) создание специализированных ремонтных объединений.
Специализированное производство должно отличаться новыми технологическими методами и более совершенным технологическим оборудованием, удельная стоимость которого при увеличении масштабов производства резко уменьшается.
При специализированном производстве трудоемкость изготовления отдельных узлов и агрегатов изделия должна быть снижена в несколько раз, а сроки окупаемости – не превышать 2-3 лет. Все другие показатели – удельные площади на единицу продукции, выпуск на рубль основных средств, выработка на одного производственного рабочего и т.п. – должны соответствовать новым условиям работы и быть в несколько раз экономичнее сложившихся показателей мелкосерийного производства.
Серийность производства в машиностроении определяется номенклатурой и повторяемостью изготовляемых изделий, их количеством в годовой программе выпуска с учетом массы изделий и трудоемкости их изготовления. Отнесение производства к определенному типу по серийности не всегда может быть резко выражено. Особенно часто сопутствуют единичное и мелкосерийное, крупносерийное и массовое производство. Поэтому в практике проектирования принято рассматривать три типа производства: единичное и мелкосерийное, серийное, крупносерийное и массовое. Иногда в одном цехе одновременно выпускаются изделия разной серийности. В этом случае цех относят к преобладающему в нем типу серийности.
Единичным и мелкосерийным называется производство с широкой номенклатурой изготовляемой продукций (изделий, узлов, деталей, заготовок), каждый вид которой выпускается в небольших количествах и на протяжении года не повторяется или повторяется через нерегулярные промежутки времени. Этот тип организации производства характерен для механических цехов машиностроительных заводов и отличается применением универсального оборудования (с расположением последнего преимущественно по группам одинаковых видов обработки), универсальных приспособлений, нормального инструмента, универсальных подъемно-транспортных устройств. Повышение технического уровня единичного и мелкосерийного производства достигается путем конструктивной нормализации деталей и узлов изделий, что позволяет увеличивать размеры их партий, запускаемых в производство.
Серийным называется производство, характеризующееся одновременным изготовлением установившейся номенклатуры изделий и периодичностью их выпуска в течение продолжительного времени. Выпуск продукции применительно к изделиям производится сериями, а применительно к деталям – партиями. Характерным признаком серийного производства является выполнение на каждом рабочем месте определенного числа детале-операций одного или разных изделий. Показателем степени серийности служит среднее количество детале-операций, приходящееся на одно рабочее место в месяц, а следовательно, и количество требуемых переналадок.
В зависимости от количества типоразмеров изделий в номенклатуре и размера выпуска отдельных изделий в механических цехах при серийном производстве наряду с универсальными оборудованием и приспособлениями, нормальным инструментом применяют также и специализированное оборудование, а для отдельных деталей – даже специальные оборудование, приспособления и инструмент. Отделения и участки цеха организуют по технологически сходным деталям (по предметному признаку) с планировкой оборудования по видам обработки в порядке последовательности осуществления технологического процесса. Для приближения технического уровня серийного производства к крупносерийному организуют групповые поточные линии, оснащенные универсально-налаживаемыми приспособлениями (УНП) для обработки на одних и тех же станках нескольких технологически сходных деталей.
Подъемно-транспортные операции должны быть по возможности механизированы.
Серийное производство авиадвигателей характеризуется следующими особенностями: частой сменой типа изготовляемых двигателей; большим количеством вносимых в конструкцию усовершенствований; параллельным производством изделий нескольких модификаций; совмещением производства сложных изделий с изготовлением другой продукции; высокой маневренностью и мобильностью производства; широким межотраслевым и внутриотраслевым кооперированием. Частая смена типа изготовляемых изделий и непрерывное внесение в их конструкцию усовершенствований требуют такой системы организации производства, которая обеспечивала бы слаженную работу опытного и серийного производств и перевод серийного производства на выпуск новых изделий в кратчайший срок.
Производство каждого нового изделия можно организовать на действующем предприятии путем более полного использования его резервных мощностей, проведения модернизации или реконструкции.
Поскольку потребности народного хозяйства в каждом отдельном виде нового изделия ограничены, более экономичным представляется совмещение на одном предприятии производства нескольких видов новых изделий. Такая организация производства принята на авиадвигателестроительных заводах.
Экономичность параллельного производства повышается с расширением номенклатуры стандартных деталей и узлов и повышением их конструктивно-технологического сходства. И наоборот, большое различие в конструкциях изделий увеличивает номенклатуру деталей и узлов, количество технологических процессов, оснастки и оборудования, что заставляет делить и специализировать основное производство по видам изделий.
Различные масштабы выпуска каждого вида изделия, когда одни изготовляются малыми сериями, другие - средними, а третьи – крупными, также усложняют основное производство.
Крупносерийное и массовое производство характеризуется установившейся номенклатурой, включающей в себя одно или несколько изделий, выпускаемых в больших количествах на протяжении всего года. Непрерывность выпуска изделий позволяет узко специализировать рабочие места, закрепить за каждым из них одну детале-операцию.
Крупносерийное и массовое производство в машиностроении характеризуется поточным методом работы.
Поточный метод работы представляет собой прогрессивную форму организации производства в машиностроении. Наиболее эффективные результаты его применение дает в массовом производстве, однако он внедряется и в серийное производство.
Основные преимущества поточно-массового метода производства:
1) снижение трудоемкости изготовления продукции и повышение производительности труда;
2) рациональное использование оборудования и площади цеха, увеличение удельного выпуска продукции с одной единицы оборудования и одного квадратного метра площади;
3) сокращение длительности производственного цикла;
4) уменьшение незавершенного производства;
5) улучшение организационных форм технического контроля качества продукции и уменьшение брака;
6) снижение себестоимости продукции.
Характерные признаки поточно-массового способа производства в машиностроении:
1) с одной стороны, разделение технологического процесса обработки деталей на операции, за каждой из которых закреплено определенное рабочее место, а с другой - концентрация операций на высокопроизводительных станках (агрегатных, автоматах);
2) применение специального и специализированного оборудования; комплексная механизация и автоматизация производственных, подъемно-транспортных и контрольных операций;
3) обработка каждой массовой детали на поточной линии с расстановкой станков (рабочих мест) в порядке последовательности выполнения операций технологического процесса; непрерывность движения деталей в процессе обработки;
4) отсутствие у станков складочных мест для деталей и полуфабрикатов; передача обрабатываемых деталей на следующую операцию сразу по окончании предыдущей (при этом возможно создание «буферных» запасов деталей между определенными участками поточной линии);
5) обеспечение одинаковой или кратной длительности (синхронности) операций, выполняемых на каждой позиции данной поточной линии, в целях создания ритмичности в работе и выпуска детали (изделия) с линии через одинаковые промежутки времени, близкие или равные расчетному такту работы (работа непрерывным потоком).