Производственный менеджмент

  Введение.

Значительная  роль при повышении технического уровня производства отводится комплексной  автоматизации и механизации  производственных процессов. Ставятся задачи резкого повышения уровня комплексной автоматизации при  ремонте подвижного состава. Острая потребность разработки и внедрения  средств автоматизации обусловлена  сравнительно высоким еще уровнем  ручного труда и необходимостью повышения производительности труда.

Развитие  автоматизации производства можно  условно подразделить на три этапа.

Первый  этап автоматизации охватывает период времени с начала XVIII до конца XIX столетия. В 20-е годы XVIII столетия в России А.Нартовым был разработан автоматический суппорт для токарно-копировального станка. В 1765 г. русским механиком И.И.Ползуновым – творцом первой паровой машины универсального назначения – был создан первый в мире промышленный автоматический регулятор для поддержания постоянного уровня воды в котле паровой машины. В 1784 г. английским механиком Дж. Уаттом также для паровой машины был разработан центробежный регулятор скорости. В течение всего XIX столетия происходило совершенствование регуляторов для паровых машин. На первом этапе развития автоматизации были попытки создания автоматических станков и линий с жёсткой кинематической связью.

Второй  этап развития автоматизации производства охватывает период времени конец  XIX и середина XX столетия. Этот этап связан с развитием электротехники и практическим использованием электричества в средствах автоматизации. В частности, важное значение имеет изобретение П.Л.Шиллнгом магнитоэлектрического реле (1850 г.) – одного из основных элементов электроавтоматики, разработка Ф.М.Балюкевичем и др. в 80-х г.г. XIX столетия ряда устройств автоматической сигнализации на ж.д. транспорте, создание С.Н.Апостоловым-Бердичевским и др. первой в мире автоматической телефонной станции.

К началу XX века относится широкое развитие и использование электрических систем автоматического регулирования. Индивидуальный привод отдельных рабочих органов машин и введение между ними электрических связей существенно упростили кинематику машин, сделали их менее громоздкими и более надёжными.

Сороковые-пятидесятые  годы XX столетия ознаменовались началом бурного развития радиоэлектроники. Электронные устройства обеспечивают более высокие быстродействия, чувствительность, точность и надежность автоматических систем. Наступил третий этап развития автоматизации с широким использованием управляющих ЭВМ, которые для каждого момента времени рассчитывают оптимальные режимы технологического процесса и вырабатывают управляющие команды по всем автоматизируемым операциям.

Переходом к третьему этапу развития автоматизации  послужили новые возможности  числового программного управления, основанные на применении микропроцессорной  техники, что позволило создавать  принципиально новую систему  машин, в которой сочетались бы высокая  производительность автоматических линий  с требованиями гибкости производственного  процесса. Современные микроэлектроника и ЭВМ позволяют достичь высшего  уровня автоматизации.

1. Характеристика автоматического производства, виды автоматических линий. Понятие и виды гибких автоматизированных систем, их характеристика.

Автоматизация производства – это процесс, при  котором функции управления и  контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Автоматизация – это  основа развития современной промышленности, генеральное направление научно-технического прогресса. Цель автоматизации производства заключается в повышении эффективности  труда, улучшении качества выпускаемой  продукции, в создании условий для  оптимального использования всех ресурсов производства. Различают автоматизацию  производства частичную, комплексную  и полную.

При частичной  автоматизации часть функций  управления производством автоматизирована, а часть выполняется рабочими-операторами (полуавтоматические комплексы). Как  правило, такая автоматизация осуществляется в тех случаях, когда управление процессами вследствие их сложности  или скоротечности практически  недоступно человеку.

При комплексной автоматизации все функции управления автоматизированы, рабочие-операторы только налаживают технику и контролируют её работу (автоматические комплексы). Комплексная автоматизация требует применения таких систем машин, оборудования, вспомогательной техники, работа которых превращает исходные материалы в готовый продукт без физического вмешательства человека.

Полная  автоматизация производства – высшая ступень автоматизации, которая предусматривает передачу всех функций управления и контроля комплексно-автоматизированным производством автоматическим системам управления.

Автоматическая  линия – это система согласованно работающих и автоматически управляемых  станков (агрегатов), транспортных средств  и контрольных механизмов, размещенных  по ходу технологического процесса, при  посредстве которых производится обработка  деталей или сборка изделий по заранее заданному технологическому процессу в строго определенное время (такт автоматической линии).

Роль  рабочего на автоматической линии сводится лишь к наблюдению за работой линии, наладке отдельных механизмов, а  иногда к подаче заготовки на первую операцию и снятию готового изделия  на последней операции. Это позволяет  рабочему управлять значительным числом машин и механизмов.

В соответствие с функциональным назначением автоматические линии могут быть механообрабатывающими, механосборочными, сборочными, заготовительными, контрольно-измерительными, упаковочными и др.

Развитие  и расширение области применения автоматических линий привело к  большому разнообразию их конструктивных решений. В машиностроении применяют  линии с поштучным вводом заготовки  и поштучной выдачей обработанной детали. Для изготовления некоторых  исходных материалов и полуфабрикатов машиностроительного производства применяют линии с непрерывной подачей материала и непрерывной выдачей готовой продукции. При производстве метизов, металлокерамических и пластмассовых изделий применяют линии с непрерывной подачей исходных материалов (проволоки из бунта, порошков) и поштучной выдачей готовых изделий.

По принципу работы автоматические линии с поштучной  подачей заготовок и поштучной  выдачей готовых деталей разбиваются  на два класса: синхронные (жесткие) и несинхронные (гибкие). В синхронных линиях обрабатываемые заготовки передаются непосредственно от одного станка к  другому при помощи транспортного  устройства жесткого типа. Наиболее часто  используют шаговые транспортные устройства, перемещающие одновременно все находящиеся  на линии заготовки на величину шага. Линии синхронного типа применяют  для крупных, преимущественно корпусных  деталей. Их основной недостаток в том, что при отказе одного станка останавливается  вся линия. При большой длине  линии коэффициент ее использования  сильно снижается. Поэтому линии  такого типа часто расчленяются на короткие, независимо работающие друг от друга участки.

В линиях несинхронного типа используются промежуточные  бункера или магазины накопители для обрабатываемых заготовок. Таким  образом, линия состоит из нескольких независимо работающих участков; при  вынужденной остановке одного участка  последующие продолжают работать, расходуя имеющийся запас заготовок из бункеров или магазинов накопителей. Такие линии более производительны, так как простои их удается  существенно уменьшить.

По характеру установки обрабатываемых заготовок автоматические линии делят на спутниковые и безспутниковые. На линиях первого типа заготовки  устанавливают в приспособлениях спутниках  и с ними вместе передаются транспортирующим устройством от станка к станку по всей трассе линии от позиции загрузки до позиции съема готовой детали. На линиях этого типа заготовки обрабатывают с одной установки, при одной схеме базирования и без изменения своего положения на различных станках. Приспособления спутники на исходную позицию автоматической линии возвращаются специальным транспортером, расположенным параллельно линии снизу или сбоку от нее. Количество спутников на линии превышает число рабочих позиций, а сами спутники часто представляют собой достаточно сложные устройства, имеющие точные установочные элементы для перемещения спутников в заданные положения на станках линии. Помимо того на каждом станке должно иметься зажимное устройство для закрепления спутника вместе с заготовкой на каждой рабочей позиции автоматической линии. Все это вызывает усложнение и удорожание линий с приспособлениями спутниками на 30%. Тем не менее, эти линии широко применяют для обработки сложных по своей конфигурации заготовок, неудобных для автоматического перемещения от станка к станку и автоматической установки и закрепления в стационарных приспособлениях. Линии со спутниками выполняют синхронного типа, так как спутники непригодны для передачи их в бункера и магазины накопители.

В линиях безспутникового типа автоматическое транспортирование осуществляется наиболее просто в тех случаях, когда  сами заготовки имеют достаточно развитую и чисто обработанную нижнюю плоскость или цилиндрическую поверхность, которыми они могут скользить или катиться по направляющим элементам транспортного устройства. При обработке крупных корпусных деталей нет надобности в приспособлениях спутниках. Операции обработки базовых поверхностей обычно выносят из автоматической линии на отдельные станки из-за трудностей их автоматизации. Приспособления безспутниковых линий выполняются стационарного типа; они постоянно закреплены на каждом станке линии. Устанавливают заготовки в эти приспособления и удаляют их оттуда после обработки транспортирующими устройствами, автооператорами (механическими руками), по лоткам и другими способами.

По расположению транспортирующего устройства автоматические линии делят на линии со сквозным и несквозным передвижением заготовок. При сквозном перемещении заготовки  проходят через рабочие зоны станков; такие линии наиболее просты по конфигурации. При несквозном перемёщении заготовки  проходят в стороне от расположения их зон обработки; в таких линиях используют дополнительные загрузочные  устройства (автооператоры, питатели) для перемещения заготовки с  транспортера в приспособление и  обратно, что усложняет линию. На линиях со сквозным перемещением заготовок  обрабатывают крупные корпусные  детали, а также детали в приспособлениях  спутниках. Линии с несквозным перемещением заготовок чаще встречаются при  обработке деталей типа тел вращения (валы, зубчатые колеса).

По характеру  движения заготовок автоматические линии делят на однопоточные и  с разветвляющимся потоком; первые применяют там, где длительность обработки на отдельных позициях линии одинакова, вторые в том случае, когда на отдельных участках линии длительность обработки из-за технологических условий возрастает, в результате чего возникает необходймость дублирования станков на этих участках.

Большая часть используемых в машиностроении автоматических линий представляет собой линии периодического (дискретного) действия. На этих линиях обрабатываемые заготовки транспортируются периодически с одной рабочей позиции на другую и во время своего перемещения  не обрабатываются. Время перемещения  заготовок на этих линиях затрачивается непроизводительно. В автоматических линиях непрерывного действия обрабатываемые заготовки перемещаются непрерывно по всей трассе линии, подвергаясь обработке в процессе этого перемещения (роторные и цепные линии). Технологические возможности этих линий по размерам и сложности обрабатываемых деталей, по характеру обработки значительно уже линий периодического действия. Их преимущество — большая производительность и возможность комплексного осуществления технологических процессов.

Основным  параметром автоматической линии является производительность. Производительность линии считают по производительности последнего выпускного станка. Различают: 1) технологическую, 2) цикловую, 3) фактическую, 4) потенциальную производительность линии.

Технологическая производительность определяется по формуле  , где - машинное время обработки детали, т.е. основное время ( ).

Цикловая  производительность рассчитывается по формуле  , где - длительность рабочего цикла ( ), мин; - время холостых ходов рабочей машины, связанных с загрузкой и разгрузкой, межстаночным транспортированием, зажимом и разжимом деталей, т.е. вспомогательное время ( ).

Для большинства  автоматических линий длительность рабочего цикла и всех его элементов  остается неизменной в процессе работы машины, поэтому технологическая  и цикловая производительности являются постоянными величинами. В реальных условиях периоды бесперебойной  работы рабочей машины автоматической линии чередуются с простоями, вызванными различными организационными причинами. Вследствие этого фактическая производительность автоматической линии определяется по формуле , где - коэффициент использования рабочей машины (станка, автомата, линии) во времени, может быть рассчитан по формуле , где - время внецикловых простоев (обслуживания рабочего места), приходящееся на единицу продукции, может быть определено по формуле , где t_тех – время, затрачиваемое на техническое обслуживание, связанное с регулировкой механизмов, наладкой и текущим ремонтом оборудования, сменой инструмента и др.; t_орг – время, затрачиваемое на организационное обслуживание, обусловленное внешними причинами, функционально несвязанное и независящее от конструкции автоматической линии (это отсутствие заготовок, несвоевременный приход и уход рабочего, брак предыдущих операций и др.).

С учетом потерь времени только по причинам технического обслуживания определяется потенциальная производительность автоматической линии.

Технический уровень автоматической линии (коэффициент  технического использования) определяется по формуле 

Организационно-технический  уровень (коэффициент общего использования) автоматической линии определяется по формуле 

Важнейшим календарно-плановым нормативом автоматической линии, характеризующим равномерность  выпуска продукции, является такт (или ритм потока). Он определяется суммарным временем обработки изделия ( ), временем установки, закрепления, раскрепления и снятия, а также транспортировки его с одной операции на другую ( ).