книги из ГПНТБ / Волчкевич, Л. И. Автооператоры

пия и трудовых затрат на обслуживание машины. После внедре­ ния мероприятий эти показатели оказываются совсем иными, а ожидаемая условная экономия может обернуться безусловными убытками. Это можно иллюстрировать на примере автоматизации изготовления втулок.

Токарная обработка гладких втулок диаметром 105 мм, вы­ сотой 54 мм, толщиной стенки 2,5 мм (материал — высоколегиро­ ванный чугун) производится на токарных многошпиндельных авто­ матах 1А240 и 1265П-8, после чего следует пятикратное последо­ вательное шлифование на пяти бесцентровых станках типа 3184 с ручной подачей заготовок под круг; каждый станок обслужи-

2

6)

Рис. 93. Схема планировки технологической системы машин:

/--токарные многошпиндельные полуавтоматы 2—бесцентрово-шли­ фовальные станки

вается оператором (рис. 93, а). С первого взгляда целесообраз­ ность создания автоматической линии для шлифования (рис. 93, б) сомнений не вызывает: станки работают «на проход» и пригодны для встраивания в линию, существуют надежные и дешевые вал­ ковые загрузочные устройства, так что технический риск практи­ чески отсутствует. Указанные соображения можно подтвердить и расчетами, если выполнять их по принятой методике, без кон­

здесь 7100 (0,122 + 0,05) = 1220 р. — ожидаемые годовые до­ полнительные эксплуатационные затраты (амортизация и ремонт транспортно-загрузочных механизмов; увеличением расходов на

191

электроэнергию пренебрегаем). Согласно такому расчету автома­ тизация окупается в сроки, значительно меньше нормативных

(пн = 5-:--8 лет).

Аналогичный вывод получим, если определим допустимые за­ траты на автоматизацию по формуле (16) на основании тех же исходных данных, полученных на этапе «внешнего осмотра», без анализа работоспособности. Так, считая, что производительность линии после автоматизации не изменится (ср = 1), а затраты руч­ ного труда сократятся в 5 раз (е = 5), так как на обслуживание линии остается один рабочий (рис. 93, б), согласно формуле (16) допустимые затраты на автоматизацию при нормативном сроке окупаемости в пять лет (« = 5) получим D3 = 16 200 р. Согласно расчету по формальным исходным данным допустимые затраты на автоматизацию значительно выше ожидаемых фактических, по­ этому целесообразность создания автоматической линии согласно рис. 93 казалось бы сомнений не вызывает.

Однако приведенный выше расчет абстрагируется от реальных характеристик применяемого технологического процесса, работо­ способности станков и других особенностей данного оборудова­ ния. Покажем, что исследования на последующих этапах опро­ вергают сделанные выше расчеты.

Если расчеты первого этапа («внешнего осмотра») подтвер­ ждают целесообразность предлагаемых мероприятий, необходимо перейти ко второму этапу — анализу качества исходных материа­ лов и выпускаемой продукции, точности и стабильности проте­ кающих технологических процессов и т. д.

Анализ технологического процесса и показателей качества де­ талей.; Многие технологические процессы неавтоматизированного производства и также конструкции выпускаемых деталей обуслов­ лены возможностями человека.

В технологических процессах механической обработки, осо­ бенно черновых, даже при условии их механизации и частичной автоматизации, заданное качество поддерживается благодаря по­ стоянному участию человека (контроль деталей и подналадка ме­ ханизмов и устройств, осмотр и отбраковка обрабатываемого материала, контроль состояния инструмента и механизмов, очистка их от стружки и других отходов и загрязнений и т. д.). Замещение таких функций в проектах дальнейшей автоматизации или меха­ низации обычно не предусматривается (иногда оно просто невоз­ можно), что в итоге может привести к ухудшению качества.

Поэтому при анализе качества на данном этапе необходимо ответить на вопрос, может ли данный технологический процесс и данная конструкция деталей служить основой для автомати­ зации.

192

Общим методом анализа качества является количественный контроль важнейших параметров в процессе выпуска деталей (на­ пример, контроль размеров, шероховатости обработанной поверх­ ности и т. д.) с последующим построением диаграмм, отражающих точность и стабильность протекания технологических процессов, и выявлением факторов, обеспечивающих качество и стабильность. Так, при анализе точности обработки и ее изменении во времени должны фиксироваться все моменты вмешательства человека для поддержания параметров технологического процесса в заданных пределах; измерение заготовок и готовых деталей в процессе обработки, размерная подналадка механизмов, смена и регули-

Номера деталей

Рис. 94. Точечная диаграмма разброса диаметров втулок после пятой шлифо­ вальной операции при бесподналадочной обработке

ровка инструмента, очистка рабочей зоны от стружки и загрязне­ ний, отбраковка и возврат деталей и полуфабрикатов и т. д. Ана­ лиз этих функций с учетом их замещения при автоматизации по­ зволяет предвидеть, как отразятся намечаемые мероприятия авто­ матизации на качество деталей. Во многих случаях возможно проведение эксперимента, когда в поточной линии имитируется ситуация, которая будет после автоматизации загрузочных опе­ раций.

Так, в проекте создания автоматической линии шлифования втулки на станках 3184 предусматривалось замещение функций подачи втулок под круг и их отвод, т. е. сквозной пропуск сплош­ ного потока втулок через зоны всех станков, без каких-либо кон­ трольных, блокировочных, подналадочных устройств (иначе за­ траты на создание автоматической линии были бы значительно выше, чем 7100 р.).

Поэтому через все станки была пропущена партия втулок (150 шт.) таким образом, что операторы выполняли только те функции, которые должны выполнять механизмы, т. е. подачу втулок под круг и их отвод после выхода из зоны шлифования. Точечная диаграмма размеров всех втулок в партии приведена на рис. 94. Для каждой детали верхняя точка соответствует макси-

мальному диаметру, а нижняя — минимальному; длина черточки характеризует овальность; 30% втулок оказались бракованными. Исключение таких функций, как контроль размеров всех деталей с их отбраковкой и воз­ вратом для шлифования (до 20—25% всех втулок), частые подналадки шлифо­ вального круга и т. д., которые входили как со­ ставная часть в неавтома­ тизированном процессе, привело бы к массовому

браку.

Следовательно, несом­ ненная целесообразность создания автоматической линии согласно формаль­ ному экономическому рас­ чету была опровергнута на первом же этапе обосно­ вания, потому что данный технологический процесс, сложившийся в услови­ ях неавтоматизированного производства, не мог быть положен в основу создания автоматической линии.

Однако инженерный анализ не должен сводить­ ся только к подтверждению вывода о целесообразности

ров при шлифовании явилось несовершенство процессов черно­ вой (токарной) обработки втулок перед шлифованием. Зажа­ тие тонкостенных втулок в трехкулачковом патроне при вы­ полнении первой операции (растачивании) на полуавтоматах

194

1265П8 (см. рис. 93) уже приводит к образованию значительной овальности, которая достигает у некоторых деталей 0,5—0,6 мм (рис. 95, а). Вторая операция — наружное обтачивание при за­ креплении детали на оправке уменьшает овальность (рис. 95, б), однако не настолько, чтобы процесс шлифования проходил в нор-

а — перед первым шлифованием; б — после первого шлифо вания; в — после пятого шлифования

мальных условиях. Оказалось, что по существу весь процесс пятикратного шлифования служит для локализации погрешностей в результате одной неудачно поставленной предварительной опе­ рации технологического процесса. Последовательное шлифование почти не устраняет указанную погрешность геометрической формы (рис. 96). Так, если перед первым шлифованием максимальная

овальность составляла 0,30—0,32 мм (средняя овальность 0,159 мм), то после пятого шлифования максимальная и средняя овальности уменьшились только в 1,5 раза. Несмотря на пятикратное шлифо­ вание, только у 66% деталей овальность уменьшилась; у 19% де­ талей она сохранилась, а у 15% ■— даже увеличилась (рис. 97). Таким образом, анализ качества показал, что создание автома­ тической линии должно начинаться с пересмотра технологиче­ ского процесса.

Рис. 97. Корреляционная диаграмма некруглости вту­ лок после первого и после пятого шлифований

Изменение технологического процесса — растачивание на авто­ матах 1265 в патроне заменяется растачиванием на агрегатных станках 5А625 при зажиме детали по торцу — позволяет резко снизить овальность, которая уже перед первым шлифованием значительно ниже, чем при существующем технологическом про­ цессе после пятого шлифования. При этом варианте технологиче­ ского процесса пятикратное шлифование становится ненужным, а экономия на стоимости освобождаемых станков в 3 раза выше, чем затраты на автоматизацию оставшихся. Следовательно, анализ точности на втором этапе показал нецелесообразность создания

196

автоматической линии по существующему технологическому про­ цессу, несмотря на положительное заключение в результате фор­ мального расчета.

Анализ производительности и расчет резервов ее повышения.

Автоматизация процессов загрузки-выгрузки и транспортирова­ ния деталей, как правило, не снижает качество деталей, однако, как показывает приведенный выше пример, анализом не следует пренебрегать, особенно если автоматизация связана со значитель­ ными затратами. Если данный технологический процесс может служить основой для автоматизации, необходимо перейти к сле­ дующему этапу технико-экономического анализа — исследова­ нию производительности.

При анализе работоспособности применяемого оборудования, выполняемом на третьем этапе исследований, определяют возмож­ ность повышения производительности как в результате улучше­ ния организации труда, повышения загрузки оборудования и т. д., так и вследствие предлагаемых мероприятий. Анализ производи­ тельности станков выполняется путем фактических наблюдений и измерений (фотография работы оборудования, хронометраж про­ стоев, определение длительности рабочего цикла, режимов обра­ ботки и т. д.), их математической обработки, проверки достовер­ ности полученных данных и расчета эксплуатационных характери­ стик (балансов затрат фонда времени и производительности, коэффициентов использования и загрузки, фактической произ­ водительности, внецикловых потерь и т. д.).

Количественный анализ производительности, выполняемый для оборудования, которое намечается автоматизировать, реко­ мендуется производить в несколько этапов.

I этап. Фактические наблюдения и измерения (фотография работы, хронометраж простоев различных видов, определение длительности рабочего цикла и его элементов, режимов обработки, стабильности перемещений и других параметров). Во время на­ блюдений необходимо фиксировать все затраты времени: произ­ водительные — работу линии — и непроизводительные — простои по техническим и организационным причинам, для чего разра­

чет и построение баланса затрат фонда времени работы линии, фактической циклограммы. Для получения затрат фонда времени все данные о простях за период наблюдения сводятся в специаль­ ные таблицы [6] и группируются по функциональному признаку ПЗ]: 1) простои по инструменту (смена, регулировка, затачива­ ние и т. д.); 2) простои из-за ремонта и регулировки механизмов и устройств, восстановления работоспособности (обнаружение, устранение и предупреждение их отказов); 3) простои по органи­ зационным причинам (отсутствие заготовок, несвоевременный при­ ход и уход рабочих, уборка и очистка линии и т. д.); 4) простои

197

из-за брака, так как все время, затраченное на изготовление брако­ ванной продукции, является по существу простоем; 5) простои из-за переналадки линии на выпуск новой продукции. Внутри каждого вида простои можно делить по признакам, характерным для данной линии.

Баланс затрат фонда времени показывает в процентах, какую часть планового фонда времени работы за период наблюдения ли­ ния действительно работала и простаивала по различным причи­ нам. Баланс затрат фонда времени удобно изображать графически. В качестве примера на рис. 98 приведена схема баланса затрат

фонда времени пятого внутришлифовального станка поточной линии (см. рис. 93, а), согласно данным проведенных эксплуата­ ционных исследований; только 24,75% планового фонда времени работы станка составляет работа, и этого достаточно для выполне­ ния производственной программы. Наибольшую долю имеют про­ стои по организационным причинам (58,42% фонда времени),' среди которых значительное место занимают простои из-за преды­ дущих станков— 11,1% фонда времени (отказы, возврат деталей на повторное шлифование и т. д.).

198

Коэффициент технического использования

где S A — суммарное время собственных простоев линии за период наблюдения;

Ѳр — суммарное время работы линии за тот же период. Для упрощения в формулу (17) и последующие подставляются

относительные процентные значения из баланса затрат фонда времени.

Для внутришлифовального станка (см. рис. 93, а)

24,75

Фактическая производительность

1

<? = f М и с .

где Т — длительность рабочего цикла; для автоматов непрерыв­ ного действия, к числу которых относятся и бесцентрово­ шлифовальные автоматы, работающие «на проход», Т равно интервалу выдачи детали при бесперебойной работе (в данном случае Т = 2,1 с);

Q — -^--0,247 = 7 шт/мин = 3360 шт/смену.

Z f I

Внецикловые потери (простои на единицу детали)

S<„ = ■?=■• Г.

°р

Для бесцентрово-шлифовального автомата

_ 75,25 2

0,102 мин/шт.

24,75 60

Внецикловые потери — простои на единицу времени безотказ­ ной работы

Собственные внецикловые потери (по техническим причинам)

199