1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА КАК ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМЫ СОЗДАНИЯ И ОСВОЕНИЯ НОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

1.1 Сущность и значение технической подготовки производства

Существует определенная система технической подготовки производства. Она представляет собой совокупность взаимосвязанных научно-технических процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия выпускать продукцию с техническими условиями качества. В условиях становления промышленности в период перехода к рынку подготовка предприятий к выходу со своей продукцией на международный рынок будет усложняться. Объем труда, затрачиваемый на постановку новой техники, будет значительно возрастать в следствии сложности и многодетальности конечного продукта. Для того, чтобы уменьшить трудозатраты применяется система единой технической документации по технической подготовке производства - ЕСТПП.

ЕСТПП - это установленная государственными стандартами система организации и управления технической подготовкой производства, непрерывно совершенствуемая на основе достижений науки и техники, управляющая развитием технической подготовки производством на уровнях: государственном, отраслевом, организации, предприятии.

Основная цель ЕСТПП - обеспечение необходимых условий для достижения полной готовности любого типа производства к выпуску изделий заданного качества, в оптимальные сроки при наименьших трудовых, материальных и финансовых затратах.

ЕСТПП призвана обеспечить единый для каждого предприятия, организации системный подход к выбору, применению методов и средств технической подготовки производства, соответствующих передовым достижениям науки, техники и производства; высокую способность производства к непрерывному его совершенствованию, быстрой переналадке на выпуск более совершенной продукции; рациональную организацию механизированного выполнения комплекса инженерно-технических работ, в том числе автоматизацию конструирования объектов и средств производства, разработка технологических процессов и управление технической подготовкой производства, взаимосвязь технической подготовки производства с другими автоматизированными системами и подсистемами управления.

Задачи технической подготовки производства решаются на всех уровнях и группируются по следующим четырем принципам: обеспечение технологичности изделий; разработка технологических процессов; проектирование и изготовление средств технологического оснащения; организация и управление технической подготовкой производства.

1.2 Задачи технологической подготовки производства и ее стадии в соответствии с Единой системой технологической подготовки производства

Основу ЕСТПП составляют:

системно-структурный анализ цикла ТПП;

типизация и стандартизация технологических процессов изготовления и контроля;

стандартизация технологической оснастки и инструмента;

агрегатирование оборудования из стандартных элементов конструкции.

Для разработки стандартных технологических процессов производят классификацию технологических операций путем их расчленения от сложного к простому до получения мельчайших неделимых элементов технологии с соблюдением технологической последовательности всего процесса. На каждый неделимый элемент или технологическую операцию разрабатывается стандарт предприятия по установленной форме (технологическая карта), где дается исчерпывающее описание всех переходов, из которых формируется данная элементарная операция, со всеми необходимыми объяснениями и примечаниями.

Стандартные технологические процессы разбиваются на операции изготовления стандартных или унифицированных деталей (на предприятиях машиностроения), от качества которых зависит надежность изделия.

ЕСТПП устанавливает три стадии работы над документацией по организации и совершенствованию технической подготовки производства:

обследование и анализ существующей на предприятии системы ТПП;

 разработка технического проекта ТПП (в нем определяется назначение, формируются требования, которым должны удовлетворять как система ТПП в целом, так и отдельные ее элементы);

создание рабочего проекта (на этом этапе разрабатываются информационные модели решения всех задач; классификаторы технико-экономической информации; оригинальные, типовые и стандартные технологические процессы; стандарты предприятия на средства технологического оснащения; документация на организацию специализированных рабочих мест и участков основного и вспомогательного производства на основе типовых и стандартных технологических процессов и методов групповой обработки деталей; рабочая документация для решения задач с помощью ЭВМ; информационные массивы; организационные положения и должностные инструкции).

Один из основных показателей ТПП - длительность цикла ТПП. Необходимо для начала установить структуру ТПП. Структура ТПП - это отношение затрат на отдельные виды работ в составе ТПП к общему итогу затрат на ТПП, выраженное в процентах. Длительность цикла ТПП - это календарное время от начала до окончания ТПП нового изделия или целого производства. Она определяется по формуле:

Дцтпп=q1Тц1 + q2Тц2 + q3Тц3 + ... + qnТцn ,                                      (1.1)

где q1,q2,q3 - коэффициенты коррекции времени, учитывающие параллельное и параллельно-последовательное выполнение работ в процессе ТПП;

Тц1, Тц2 - время на получение конструкторской, разработку технологической документации, изготовление технологического оснащения, нестандартного оборудования, техническую и организационную перестройку производства, подготовку и переподготовку кадров, на изготовление и проведение испытания и др.

Длительность цикла ТПП оказывает огромное влияние на величину затрачиваемых ресурсов, незавершенного вспомогательного производства, ускорение оборачиваемости оборотных средств, себестоимость работ по ТПП. Основными направлениями его сокращения являются: увеличение объема работ в параллельном и параллельно-последовательном исполнении и снижение трудоемкости на каждом из этапов.

Технологическая подготовка производства

Следующей стадией технической подготовки является технологическая подготовка производства. Именно она обеспечивает полную готовность предприятия к выпуску новой продукции с заданным качеством, что, как правило, может быть реализовано на технологическом оборудовании, имеющем высокий технический уровень, обеспечивающий минимальные трудовые и материальные затраты. Технологическая подготовка производства осуществляется в соответствии с требованиями стандартов Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП, ГОСТ 14.001-73) и предусматривает решение следующих задач:

обеспечение высокой технологичности конструкций, что достигается тщательным анализом технологии изготовления каждой детали и технико-экономической оценкой возможных вариантов изготовления;

проектирование технологических процессов, включающее разработку процессов традиционной (основной для данного типа производства) обработки, а также программ для станков с числовым программным управлением, индивидуальных технологических процессов, разработку технических заданий на спецостнастку и специальное технологическое оборудование (проектирование средств технологического оснащения проводится в порядке, принятой для конструкторской подготовки производства);

структурный анализ изделия и на его основе составление межцеховых технологических маршрутов обработки деталей и сборки изделий;

технологическую оценку возможностей цехов, основанную на расчете производственных мощностей, пропускной способности и т.д.

разработку технологических нормативов трудоемкости, норм расхода материалов, режимов работы оборудования;

изготовление средств технологического оснащения;

отладку технологического комплекса (производится на установочной серии изделий) - технологического процесса, оснастки и оборудования;

разработку форм и методов организации производственного процесса;

разработку методов технического контроля.

Технологичность конструкции оценивается количественно посредством системы характеристик, включающей показатели трудоемкости изготовления, удельной материалоемкости, технологической себестоимости, коэффициентов использования материалов, применения типовых технологических процессов , стандартизации, унификации.

Высокая технологичность способствует снижению производственных затрат и по этому служи критерием экономически более выгодного технологического варианта. Такой выбор производится при совместном решении двух уравнений:

1) Cт1=с1N+V1;                                                                                      (1.2)

2) Cт2=c2N+V2                                                                                       (1.3)

отражающих соответственно технологические себестоимости Cт1 и Ст2 двух вариантов изготовления. В результате определяется критический объем производства:

Nкр=(с2-с1)/V1-V2,                                                                                 (1.4)

служащий границей

экономической целесообразности их применения. При этом с1,с2,V1,V2 соответственно условно-постоянные и переменные расходы в структуре себестоимости вариантов, N - объем выпуска. При объеме производства меньшем чем Nкр, будет выгоден вариант 1, при выпуске, большем Nкр - вариант 2.

1.3 Технологическая унификация, методы ее обеспечения

Для повышения эффективности технологической подготовки производства большое значение имеют типизация и нормализация элементов технологии. Типизация технологических процессов строится на основе технологических рядов. В такой ряд включаются детали, конфигурация и основные параметры которых позволяют вести их изготовление или обработку по одному общему технологическому маршруту. Типизации предшествует разработка конструктивно-технологической классификации, при которой детали предварительно группируются в классы по признаку служебного назначения. Дальнейшее разделение на группы (например, по признаку общности материала и способа его обработки) и подгруппы (например, по размерам деталей) приводит к максимальной унификации, позволяющей осуществить принцип групповой обработки, который основывается на конструктивно-технологическом сходстве деталей с последующим выбором из них комплексной детали, имеющей все поверхности обработки, встречающиеся в деталях данной группы. Это позволяет создать для такой детали специальное приспособление со сменными наладками и с его помощью обработать на одной настройке станка все детали данной группы. Технологические нормали разрабатываются применительно к типовым геометрическим элементам конструкций, например, на радиусы закруглений, припуски, допуски, конусность, на состав шихты, на режимы обработки и пр.

Типизация, нормализация, технологическая унификация дают особенно большой эффект, если проводятся на уровне стандартов предприятий, отраслей производства. Для обеспечения высокого организационно-технического уровня производства и качества выпускаемой продукции большую роль играет строгое соблюдение технологической дисциплины, т.е. точного выполнения разработанного и внедренного на всех операциях, участках и стадиях производства продукции технологического процесса.

1.4 Ускоренные методы ТПП и их экономическое значение

Планирование технической подготовки производства состоит в распределении, координации и контроле работ: во времени - по стадиям и этапам, по содержанию и объемам - между органами технической подготовки. Планирование производится в соответствии с заданиями годового и перспективного планов развития предприятия. Важнейшей задачей планирования является ускорение технической подготовки и обеспечение производства технической документацией и технологическим оснащением к началу запуска изделия. Основой для расчета плана подготовки как во времени, так и по объему являются заводские и отраслевые нормативы трудоемкости, позволяющие делать укрупненные расчеты при конструировании изделий или разработке новой продукции.

Трудоемкость, длительность и стоимость технической подготовки производства могут быть определены на основе установленных корреляционных зависимостей по таким факторам, как количество деталей и узлов в конструкции, категория сложности изделия, новизна конструкции, степень унификации, среднее количество операций на одну деталь, коэффициент оснащенности, степень механизации и автоматизации. После определения длительности всех этапов технической подготовки составляется календарный план ее осуществления - в форме ленточного, линейного или сетевого графика. В целях ускорения подготовки она должна планироваться с возможно высокой степенью параллельности. Наибольшее распространение на практике получили графики линейного типа, в особенности при небольшом объеме проектируемых работ и краткосрочности этапов их осуществления. Связано это с простотой и удобством их графического построения, наглядностью изображаемых процессов. При освоении сложных объектов современной техники планирование и управление разработками выполняется при помощи методов сетевого планирования и управления (СПУ). Эти методы позволяют оптимизировать процесс создания новой продукции как по времени, так и по стоимости. СПУ основано на графическом изображении определенного комплекса работ, отражающем их логическую последовательность, взаимосвязь и длительность, с оптимизацией разработанного графика при помощи методов прикладной математики и вычислительной техники и его использования для текущего руководства этими работами.

Модель планируемого процесса изображается в виде ориентированного графа, называемого сетевым или просто сетью. Граф состоит из работ и событий. Работой называется тот или иной процесс (например, изготовление опытного образца продукции), а событием - момент завершения работы, в данном случае момент готовности образца, после которого должна начаться следующая работа (например, его испытание и доводка). На рисунке 1.1 изображен пример сетевого графика. События обозначены кружками, работы - стрелками. Длина стрелки графически не выражает продолжительности выполнения работы, она обозначается числом дней или недель и наносится над стрелкой. Полный путь в сетевом графике - это любая непрерывная последовательность взаимозаменяемых событий и работ, ведущая от события (0), исходного для всего графика, к завершающему, последнему событию сетевого графика (17). Кроме полных путей (а их несколько), следует различать: путь от исходного события до какого-либо промежуточного события, например (5); путь, соединяющий данное промежуточное событие (5) с завершающим (17); путь между двумя событиями, из которых ни одно не является исходным или завершающим.

Рисунок 1.1 Сетевой график

Среди этих путей особое значение имеет критический путь - последовательность работ от исходного до завершающего события, требующая наибольшего времени для их выполнения. Критический путь обозначен жирными стрелками. Продолжительность работ, лежащих на критическом пути, определяет общий цикл завершения всего комплекса работ, планируемых при помощи сетевого графика. Уменьшение длительности критического пути является основной задачей оптимизации планирования. Термин “событие” применяется в СПУ в смысле вероятного и зависимого события, наступление которого может меняться от 1 до 0. Термин “работа” и его графическое изображение в виде линии употребляются в более широком понимании: как действие, требующее затрат времени, время ожидания (например, при испытаниях опытного образца) и, наконец, как логическая связь между событиями (фиктивная работа). Ожидаемое время выполнения работы tож выводится из сравнения трех оценок: оптимистической tmin, пессимистической tmax, вероятной tв. Оно определяется либо экспертным путем, либо берется из статистических данных по аналоговым проектам. Оптимистическая оценка предполагает наличие самых благоприятных условий для ее выполнения, а пессимистическая - самых неблагоприятных. Наиболее вероятное время берется как наиболее часто встречающееся в данной статистической совокупности:

 tож = (tmin + 4tв + tmax)/6.                                                                    (1.5)

Возможность выяснить разницу между продолжительностью критического пути и продолжительностью любого другого пути позволяет вскрывать резервы времени технической подготовки, что является огромным преимуществом СПУ по сравнению с линейным графиком. Кроме того, СПУ позволяет соотносить любые промежуточные работы и события, указанные во времени с основными этапами. Так, из сетевого графика видно, что помимо работ 3-4 и 4-6 к моменту завершения события 6 требуется определить работы 3-5 (размножение и выпуск рабочих чертежей и технической документации), 5-4 (составление технического задания на проектирование технологической оснастки) , 5-6 (технологический контроль чертежей). Расчеты в СПУ значительно увеличиваются в связи с необходимостью обычных частых пересоставлений графиков, так как некоторые работы выполняются досрочно, а часть работ запаздывает. Поэтому для успешного применения СПУ необходимо расчеты производить на ЭВМ с графопостроителем. Это обеспечивает быстрое производство расчетов не только по временным параметрам, но и в денежном выражении по затратам. Для СПУ необходимо накопление большого статистического материала, требуется труд высококвалифицированных специалистов. Несмотря на это, эффективность СПУ велика, особенно для таких работ, как проектирование новых видов техники, основанных на новых научных принципах, изготовление и монтаж наиболее сложных видов технологического оборудования, капитальное строительство сложных объектов, комплексные работы, выполняемые многими предприятиями различных отраслей.[6, c. 178]

Сроки технической подготовки производства могут быть значительно сокращены, если механизировать и автоматизировать трудоемкие вычислительные, графические, поисковые, документационно - множительные и другие работы, характерные для большинства этапов конструкторской и технологической подготовке производства.

Эффективность и степень автоматизации и механизации работ определяются их характером и содержанием. Так, процесс непосредственного изготовления проектно-конструкторских и технологических документов занимает до 50% рабочего времени специалистов. Поэтому широкое использование относительно простых средств и методов, таких, как черчение на масштабно-координатной бумаге с прозрачной основой, использование прозрачных темплетов, аппликаций для формирования чертежа, модельно-макетного проектирования, фотомонтажа документов, чертежей-заготовок типового представителя способствует последовательному сокращению трудоемкости этих работ. Но главным направлением здесь является автоматизация. В настоящее время широко используются компьютерные системы автоматизированного проектирования. Другим существенным направлением механизации и автоматизации технической подготовки является использование автоматизированных информационно-поисковых систем (ИПС). Конструктор, приступая к новой разработке, изучает, пользуясь фондом, накопленным в ИПС, наиболее современные элементы конструкций, принципы действия, патенты, стандарты, тем самым значительно сокращая длительность этапов проектирования и обеспечивая современные и перспективные требования к конструкции. При технологическом проектировании ИПС представляет материалы для решения задач: классификации деталей, технологических процессов, группировки деталей применительно к действующим унифицированным технологическим процессам. На основе информации производятся расчеты размеров поверхности обработки, расхода материалов, составляется их спецификация, определяется последовательность технологических маршрутов, перечень технологического оборудования.

Наибольший эффект от механизации и автоматизации технической подготовки производства достигается объединением САПР, автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП), автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП) в рамках автоматизированной системы управления производством (АСУП). В этом случае обеспечивается ускорение и повышение технического уровня конструкторских и технологических разработок, выбираются оптимальный технологический процесс, рациональное использование производственных мощностей, материальных и трудовых ресурсов, повышения качества продукции и всей хозяйственно-экономической работы.

Но разработать процесс производства и технологию - это еще не все. Для нормального функционирования линии нам необходимо обеспечить нормальное техническое обслуживание и снабжение всеми необходимыми комплектующими.

1.5 Международные стандарты серии ИСО 9000 и их значение в технологической подготовке производства

Развитие системного подхода к управлению качеством продукции носит всеобщий характер. В развитых странах фирмы, участвуя в жесткой конкурентной борьбе, вынуждены постоянно повышать качество своей продукции и совершенствовать формы и методы своей деятельности, обеспечивающие уверенность себе и потребителям в устойчивых возможностях поставлять продукцию высокого качества. Высокоэффективные системы качества на фирмах становятся своеобразным гарантом надежности этих фирм, а требование к надежности фирмы-поставщика диктуется характером современного продукта и производства. Так в 1987 году появились международные стандарты, известные под названием стандарты ИСО серии 9000. Основной комплекс этой серии включал стандарты ИСО 9000, ИСО 9001, ИСО 9002, ИСО 9003 и ИСО 9004.

Стандарты комплекса служат двоякой цели:

• они могут служить пособием предприятию при разработке, внедрении или совершенствовании своей системы управления качеством (эту функцию выполняет стандарт ИСО 9004);

• они содержат модели, на соответствие которым может проводиться оценка системы управления качеством предприятия (эту функцию выполняют стандарты ИСО 9001, ИСО 9002 и ИСО 9003).

 Из упомянутых выше стандартов самым ёмким является стандарт ИСО 9004 “Общее руководство качеством и элементы системы качества. Руководящие указания”. Он содержит философский подход и наиболее полное описание системы управления качеством. Стандарт изложен в виде рекомендаций. В отличие от стандарта ИСО 9004 стандарты ИСО 9001-ИСО 9003 изложены нормативным языком и содержат нормы, которым должна соответствовать система качества предприятия, Подвергаемая оценке или сертификации на соответствие стандартам ИСО.

В зависимости от характера продукции, особенностей предприятия и потребностей клиента системы качества на предприятиях могут быть различной степени сложности. Эти различия предусмотрены соответственно стандартами ИСО 9001, ИСО 9002 и ИСО 9003.

Все три указанных стандарта можно представить себе в виде матрешки, где большей является ИСО 9001, а наименьшей ИСО 9003.

ИСО 9001 “Система качества. Модель для обеспечения качества при проектировании и/или разработке, производстве, монтаже и обслуживании” используется, когда система качества поставщика должна обеспечить необходимое качество продукции на нескольких этапах, которые могут включать проектирование, производство, монтаж и обслуживание продукции;

ИСО 9002 “Системы качества. Модель для обеспечения качества при производстве и монтаже” используется, когда система качества поставщика должна обеспечить необходимое качество в процессе производства и монтажа продукции;

ИСО 9003 “Системы качества. Модель для обеспечения качества при обязательности контроля и испытаниях” используется, когда соответствие определенным требованиям обеспечивается путем контроля и испытаний. Стандарты ИСО получили очень широкое распространение во всем мире. В Европейском Сообществе на основе этих стандартов приняты стандарты ЕN серии 29000.