Производственная структура машиностроительного предприятия. Основные понятия и положения

“Научные основы технологии машиностроения”, Суслов А.Г., Машиностроение, 2002 (отрывок книги)

1 Жизненный цикл изделия. Понятие производственного и технологического процессов

Изделием в машиностроении является предмет производства, подлежащий изготовлению. Машиностроительным изделием мо­жет быть как машина в целом, так и сборочная единица любого порядка, деталь и заготовка.

Машиной называется устройство, выполняющее механиче­ские движения на основе мехатронного, физического или химиче­ского преобразования энергии, в целях замены или облегчения фи­зического и умственного труда человека, повышения производи­тельности и качества продукции.

Сборочная единица - это изделие, составные части которого подлежат соединению. Сборочная единица в зависимости от кон­струкции может состоять из отдельных деталей либо включать сборочные единицы более высоких порядков и детали. Сборочная единица первого порядка входит непосредственно в машину. Она состоит либо из отдельных деталей, либо из одной или нескольких сборочных единиц второго порядка и деталей. Сборочную едини­цу второго порядка составляют сборочные единицы третьего по­рядка и детали и т.д. Сборочная единица наивысшего порядка включает в себя только отдельные детали.

Деталью называется неразъемное изделие, изготовленное без применения сборочных операций.

Заготовка – это изделие, из которого изменением формы, размеров, точности и качества поверхностных слоев, возможно и физико-механических свойств материала, изготавливают деталь.

Технологическая структура изделий машиностроения пред­ставлена на рис. 2.1. Она включает в себя производство заготовок, изготовление деталей, сборку и испытание готовых изделий.

Рис. 1 Технологическая структура машиностроительных изделий

Рис 2 Жизненный цикл машиностроительного изделия

Жизненный цикл машиностроительного изделия схематично представлен на рис. 2.2.

Вначале предприятие изучает рынок спроса на изделие на мо­мент его производства и его потребительские свойства, затем осу­ществляет в короткий срок научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы и проектирование конкурентоспособного изделия. Практически в это же время про­водятся конструкторско-технологическая подготовка производст­ва, изготовление опытного изделия, его испытание и научные ра­боты с целью совершенствования опытного образца. Параллельно с этим, по завершении подготовки производства, начинается се­рийный выпуск изделия.

В процессе эксплуатации изделия осуществляются его техни­ческое обслуживание и текущий ремонт, затем капитальный ре­монт и частичная утилизация. По достижении изделием своего мо­рального или физического старения, лучик, если они совпадают. Проводится полная утилизация изделия, и оно прекращает свою «жизнь».

Значительное место в жизненном цикле изделия, а именно его становлении, принадлежит технологии машиностроение. Причем, чем раньше в этом цикле будут задействованы технологии, тем выше эффективность и конкурентоспособность изделий машиностроения. Еще на предварительной стадии маркетинга и проработ­ки технологи могут оценить конкурентоспособность технологического процесса, для которого предполагается выпуск изделия. Проведение НИР и опытно-конструкторских работ без учета технологических аспектов практически неэффективно, так как себестоимость, а следовательно и конкурентоспособность изделий определяются их технологической себестоимостью. Поэтому на ранних стадиях проектирования изделий должна проводиться тщательная проработка их технологичности.

Пол технологичностью конструкции изделий понимают совокупность его свойств, определяющих приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска условий выполнения работ.

Важная роль в жизненном цикле изделий отводится технологической подготовке производства, которая включает в себя:

I) конструкторскую подготовку производства - разработку конструкции изделия и создание его сборочных чертежей, рабочих чертежей деталей, запускаемых в производство, с оформлением соответствующих спецификаций и другой конструкторской документации;

2. технологическую подготовку производства (ТПП) - совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства, которая определяется наличием на пред­приятии полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходи­мых для выпуска изделий с установленными технико-экономическими показателями в заданном объеме;

3. календарное планирование производственного процесса изготовления изделий в установленные сроки при заданных объеме выпуска и затратах;

Основными задачами ТПП являются:

1. обеспечение технологичности конструкций изделии.

2. выбор и подготовка заготовок;

3. разработка технологических процессов;

4. проектирование средств технологического оснащения;

5. контроль и управление технологическим процессом.

Под производственным процессом понимают совокупность отдельных процессов, осуществляемых для получения из материалов и полуфабрикатов готовых изделий. В производственный процесс входят не только основные процессы, но и вспомогательные, обеспечивающие возможность изготовления изделия.

Основным элементом ТПП является разработка технологических процессов.

Технологическим процессом называют часть производственного процесса, содержащую целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда (изделия).

При изготовлении заготовок производятся целенаправленные действия по превращению материала в заготовки. В процессе термической обработки осуществляются структурные изменения к материалах заготовок. При изготовлении деталей производится последовательное изменение геометрических форм, размеров, точности и качества поверхностного слоя. Технологический процесс сборки связан с изменением взаимного положения собирае­мых деталей путем их соединения.

Основной составляющей технологического процесса является технологическая операция. Технологическая операция - это за­конченная часть технологического процесса, выполняемая на од­ном рабочем месте. Технологическая операция может состоять из одного или нескольких технологических переходов. Технологиче­ским переходом называется законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологи­ческого оснащения при постоянных технологических режимах Технологический переход может осуществляться за один или не­сколько рабочих ходов Под рабочим ходом понимается закон­ченная часть технологического перехода, состоящая из однократ­ного перемещения инструмента относительно заготовки, сопрово­ждаемою изменениями формы, размеров, качества поверхности или свойств заготовки.

При выполнении технологической операции часто необходи­мо перезакреплять и изменять положение заготовки относительно рабочих органов станка или инструмента Для этого введены понятия «установ» и «позиция». Под установом понимается часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или сборочной единицы

Позиция - фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сбо­рочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижных частей оборудования.

2 Производственная структура машиностроительного предприятия. Влияние типа производства на организационную структуру управления

Современное крупное машиностроительное предприятие являет­ся, как правило, весьма сложным по составу и взаимосвязям его производственных единиц — цехов.

Цехом называется основное производственное подразделение
- предприятия, выполняющее возложенную на него определенную
часть производственного процесса (основного или вспомогательного). Цехи являются самостоятельными подразделениями и осу­ществляют свою деятельность на началах внутри производственного хозяйственного расчета. Цехи обычно состоят из участков, количество которых зависит от объемов выпуска, сложности выполняемой работы, состава оборудования, численности рабочих и других факторов.

Состав цехов завода, порядок и формы их кооперирования по
выполнению производственного процесса называют производственной структурой предприятия. Соответственно этому состав участков цеха, порядок и формы их кооперирования называют производственной структурой цеха. Производственная структура предприятия определяется сле­дующими важнейшими факторами: особенностями конструкции вы­
пускаемых изделий; объемом выпуска продукции и трудоемкостью
ее изготовления; уровнем специализации и производственным профилем предприятия; способами изготовления продукции, т. е. составом и сложностью применяемых технологических процессов.

рис. 3. Схема взаимосвязи факторов, определяющих

производственную структуру завода

Производственный профиль предприятия непосредственно влия­ет на специализацию цехов: чем однороднее продукция, изготовляе­мая предприятием, тем шире возможности более узкой специализа­ции цехов и, следовательно, применения кооперирования не только внутри предприятия, но и вне его.

Объем выпуска продукции и трудоемкость ее изготовления влияют на размеры цехов, их количество и специализацию. Чем больше объем выпуска продукции, тем крупнее могут быть цехи предприятия, тем отчетливее они специализированы. На крупных машиностроительных заводах нередко можно встретить несколько литейных, механических, механосборочных и других цехов, самостоятельное существование которых экономически оправдывается большими объемами выпуска продукции. Напротив, малый объем выпуска изделий позволяет за счет кооперирования с другими предприятиями обходиться без некоторых цехов. Например, при малом потреблении отливок нет необходимости в организации са­мостоятельного литейного цеха, продукция которого будет более дорогой, чем на специализированном предприятии. Небольшие раз­меры производства (наряду с некоторыми другими особенностями) позволяют в ряде случаев полностью отказаться от выделения самостоятельных цехов и перейти на бесцеховую производственную структуру, когда предприятие делится непосредственно на мастер­ские или производственные участки,

Применяемая технология является одним из важнейших факто­ров, определяющих производственную структуру предприятия. Так, наличие большого числа деталей, изготовляемых из поковок, требу­ет организации самостоятельного кузнечного цеха; большая по­требность в оригинальных крепежных деталях специальной конст­рукции предопределяет необходимость выделения автоматного цеха и т. д.

Таким образом, при выборе и проектировании производственной структуры машиностроительного предприятия должно быть уста­новлено деление предприятия на соответствующие структурные под­разделения, определены формы их специализации и кооперирова­ния. Вполне понятно, что производственная структура предприятия не может быть неизменной. Технический прогресс, развитие специа­лизации и кооперирования предприятий могут потребовать пере­смотра производственной структуры, создания новых цехов, перепланировки площадей, изменения производственной мощности и др. Структура завода должна обеспечивать наиболее правильное соче­тание во времени и пространстве всех звеньев производственного процесса.

Машиностроительные предприятия отличаются друг от друга не только размерами занимаемой ими территории, зданиями и сооружениями, располагаемым оборудованием и масштабом производства, но также и степенью специализации предприятия на изготовлении определенной продукции в заданных планом номенклатуре и количестве. Чем больше ограничена номенклатура выпускаемых заводом изделий, тем выше уровень специализации предприятия.

Увеличение масштаба производства, характеризуемое количеством выпускаемых изделий, при уменьшении числа номенклатурных названий продукции еще более способствует специализации машиностроительных предприятий. При этом чем выше подобие изделий, относящихся к различным номенклатурным названиям, чем однороднее изделия по применяемым материалам, сложности и требуемой точности их изготовления, тем выше может быть достигнутый уровень специализации производства. Масштаб производства для целей организации определяется также количеством производственных рабочих. Чем больше количество производственных рабочих, тем больше масштаб производства.

Машиностроительное предприятие представляет собой комплекс различных связанных между собой цехов и хозяйств. Все цехи и хозяйства, входящие в состав машиностроительного предприятия, могут быть разделены на цехи основного производства, вспомогательные цехи и обслуживающие хозяйства.

К цехам основного производства, изготовляющим основную продукцию предприятия, относятся следующие цехи:

а) заготовительные (литейные, кузнечно-прессовые, кузнечно-штамповочные и т. п.);

б) обрабатывающие (механические, термические, цехи металлопокрытий, окрасочные и т. п.);

в) сборочные (узловой и общей сборки с испытательной станцией, сварочно-сборочное).

К вспомогательным относятся инструментальные, ремонтные, модельные и другие цехи, задачей которых является обеспечение основного производства инструментом, технологической оснасткой, а также осуществление ремонта оборудования, зданий и сооружений.

Обслуживающие хозяйства завода (складское, транспортное, энергетическое и т. п.) служит для обеспечения соответствующих нужд основных и вспомогательных цехов.

Состав цехов и обслуживающих хозяйств завода, а также форма сочетания их деятельности определяют производственную структуру предприятия, которая должна обеспечить (с учетом характерных особенностей производства) установление рациональных производственных связей и пропорций между отдельными подразделениями – цехами, производственными участками и рабочими местами основного производства, правильное соотношение между потребностями основных цехов и возможностями вспомогательных цехов и обслуживающих хозяйств.

Основной структурной единицей предприятия является цех. Цехом называется часть предприятия, располагающая административной самостоятельностью, организуемая на основе технологической (например, литейный, кузнечный, механический цехи) или предметной (например, цех шасси, коробки скоростей, инструментальный цех) обособленности какой-либо части общего производственного процесса изготовления всей продукции предприятия или образующих ее частей, а также обеспечивающая какие-либо нужды предприятия (ремонтный, инструментальный, модельный цехи).

Производственная структура предприятия отражает характер разделения труда между отдельными цехами (т. е. характер их производственно-технологической или предметной специализации) и определяет степень взаимной связи различных цехов и других подразделений предприятия между собой, т. е. определяет формы и методы внутризаводской кооперации.

Производственная структура машиностроительных предприятий отличается значительным разнообразием. Наиболее характерны следующие три вида производственной структуры.

Технологическая структура, при которой каждый основной цех специализируется на выполнении какой-либо определенной части общего производственного процесса, имеющую четкую технологическую обособленность, например, литейный, кузнечно-штамповочный, механический, сборочный цехи (табл. 1). Организация по технологическому принципу основных цехов, неспециализированных на изготовлении изделий определенного ограниченного числа номенклатурных названий, характерна для предприятий единичного и серийного производства, имеющих разнообразную и неустойчивую номенклатуру изготовляемых изделий. Такой принцип формирования основных цехов неизбежно усложняет маршрут движения заготовок и деталей, производственные взаимосвязи цехов, увеличивает длительность производственного цикла.

Предметная структура, при которой основные цехи предприятия и их участки строятся по признаку изготовления каждым из них либо определенного изделия, либо какой-либо его части (узла, агрегата), либо определенной группы деталей. Предметная структура преимущественно применяется в механических и сборочных цехах заводов крупносерийного и массового производства, где организуется несколько предметных механических и сборочных цехов или предметных участков. За каждым из них закрепляется изготовление определенных изделий, узлов или агрегатов (например, цех станин и корпусных деталей, цех шпинделей и валов на станкостроительном заводе; цехи моторов, рам, коробок передач на авто мобильном заводе).

Предметная структура имеет значительные преимущества, так как она упрощает и ограничивает формы производственной взаимосвязи между цехами, сокращает пучь движения деталей, упрощает и удешевляет межцеховой и цеховой транспорт, уменьшает длительность производственного цикла, повышает ответственность работников за качество работ.

Предметная структура цехов позволяет расставить оборудование по ходу технологического процесса, применишь высокоспециализированные станки, инструмент, штампы, приспособления. Все это, в конечном счете, обеспечивает увеличение выпуска продукции, повышение производительности труда и снижение себестоимости продукции.

Смешанная структура характеризуется наличием на одном и том же машиностроительном предприятии основных цехов, организованных и по технологическому, и по предметному принципу. Например, на машиностроительных предприятиях массового производства заготовительные цехи (литейные, кузнечные, прессовые), как правило, организуются по технологическому принципу, а механосборочные – по предметному принципу.

Машиностроительные предприятия в зависимости от степени их технологической специализации подразделяются на два вида:

Предприятия, полностью охватывающие все стадии процесса изготовления машины. В состав такого предприятия входят основные цехи по всем стадиям производственного процесса, начиная от заготовительных до сборочно-отделочных цехов включительно.

Предприятия, не полностью охватывающие все стадии процесса изготовления машины. В производственной структуре такого предприятия отсутствуют некоторые цехи, относящиеся к той или иной стадии основного производственного процесса. Такое предприятие может иметь только основные заготовительные цехи, выпускающие отливки, поковки или штамповки, поставляемые в порядке кооперирования другим машиностроительным предприятиям; только сборочные цехи, выполняющие сборку узлов и машин из деталей, поставляемых в порядке кооперирования другими предприятиями; только механосборочные цехи, обрабатывающие сортовой металл и заготовки, полученные от других предприятий и, в свою очередь, передающие изготовленные ими детали и узлы для окончательной сборки, отделки и испытания машин другим предприятиям, специализированным на этой стадии процесса.

Предприятия с неполной производственной структурой имеют обычно более высокий уровень технологической специализации, чем предприятия с полной производственной структурой.

Цехи машиностроительного предприятия в соответствии с типом и масштабом производства цеха и всего предприятия в целом, а также в зависимости от полноты охвата всех стадий процесса подразделяются по технологическому или предметному признакам на производственные участки1.

Формирование в составе цеха отдельных структурных единиц – участков – производится либо по технологическому принципу группировки однородного оборудования, либо по предметному принципу организации предметно-замкнутых участков, на которых изготовляются определенные детали, узлы, изделия, либо по принципу выделения участков, охватывающих обособленную часть технологического процесса.

Выделение групп однородного оборудования (например, группа токарных станков, группа фрезерных станков, группа сверлильных станков и т.д.), а в пределах каждой группы разбивка станков по размерам или разновидностям (например, токарные – крупные, мелкие, средние; фрезерные – горизонтальные и вертикальные и т. д.) преимущественно применяются в единичном и мелкосерийном производстве.

Построение предметно-замкнутых участков производится соответственно характеру однородности технологического процесса и номенклатуре выпускаемой цехами продукции, например, выделяется участок по обработке станин и корпусных деталей, участок обработки валов и шпинделей, участок зубчатых колес и т. д. Планировка оборудования в пределах таких участков осуществляется по ходу типового технологического процесса изготовления определенных деталей, определяя таким образом замкнутый технологический цикл изготовления этих деталей. Построение производственных участков по предметному признаку имеет значительные преимущества по сравнению с групповым расположением оборудования.

Наиболее совершенной формой осуществления производственного процесса является организация поточных линий по всему фронту работ цеха. При такой организации все технологическое оборудование (станки, агрегаты, ванны, камеры, печи и т. п.) устанавливается по ходу технологического процесса, обеспечивая поточность и непрерывность производственного процесса. Цепное расположение оборудования, т. е. планировка по ходу технологического процесса, значительно сокращает путь пробега деталей по сравнению с групповым расположением, уменьшает затраты на транспортировку, дает возможность механизировать межоперационный транспорт, что сокращает время межоперационного пролеживания, а следовательно, уменьшает цикл изготовления изделия. Такое построение цехов характерно для предприятий массового и серийного производства.

Первичным звеном каждого производственного участка является рабочее место.

Рабочее место – часть производственной площади участка (цеха), закрепленная за одним или бригадой рабочих и оснащенная оборудованием, инструментом и вспомогательными устройствами, соответствующими характеру выполняемых работ. Каждое рабочее место предназначается для выполнения определенных работ (операций). Степень специализации рабочих мест и их техническое оснащение зависит от принятого способа организации производственного процесса. Так, в массовом производстве за каждым рабочим местом постоянно закреплена одна какая-либо операция; рабочее место имеет в этом случае четко выраженный профиль специализации. В единичном производстве на каждом рабочем месте выполняются различные операции и поэтому оно носит универсальный характер.

Производственная структура предприятий и цехов должна изменяться с изменением техники, средств механизации и автоматизации производственных процессов, с внедрением новой технологии и организации производства.

Основными направлениями совершенствования производственной структуры являются:

1) укрупнение предприятий и цехов, позволяющее внедрять более производительную технику;

2) построение цехов и производственных участков по предметно-замкнутому принципу;

3) сокращение удельного веса вспомогательных цехов путем кооперирования с другими предприятиями, выполняющими ремонт оборудования, изготовляющими инструмент и др.

За последние годы на многих предприятиях небольшого масштаба ликвидируются цехи. При бесцеховой производственной структуре основной производственной единицей является участок.