Модернизация Оборудования На Производстве

Модернизация оборудования на производстве - это многозадачное организационно техническое мероприятие, выполняемое на промышленном предприятии с целью изменения внешних и внутренних факторов, влияющих на эффективность производства. Результатом модернизации технологического оборудования является достижение технико-экономических и качественных показателей продукции, а также уверенное продвижение товара или освоение новых рынков.

Модернизация технологического оборудования связана с появлением новых систем управления, контроля и координации производственных процессов в результате внедрения электронно вычислительных и иных комплексов.

При проектировании технологических процессов механической обработки детали в настоящее время серьезное внимание уделяется вопросам, связанным с выпуском качественных изделий при высоком темпе их производства и оптимальной себестоимости. В данной статье будут рассмотрены методы повышения качества производимых изделий, основываясь на научных достижениях в этой сфере и выработка стратегии модернизации производства, целью которой является повышение качества продукции и темпов производственного цикла, снижение себестоимости продукции, а также сокращения доли ручного труда.

Модернизация технологических процессов действующего производства носит комплексный характер и охватывает все этапы производственного цикла – от проектного к эксплуатационному. Все мероприятия, направленные на повышение качества продукции, делятся на три группы:

• производственно-технические: повышение технической подготовки производства, модернизация оборудования на производстве или обновление производственной базы, использование технико экономических обоснованных материалов, совершенствование технологии производства, дальнейшее расширение ассортимента и аттестация качества продукции;
• организационные: совершенствование организации работы, соблюдение дисциплины работы, повышение культуры производства, дальнейшее развитие форм и автоматизация методов технического контроля качества продукции, повышение квалификации кадров;
• экономические: оптимизация планирования, ценообразование, усиление экономических стимулов.

В данном материале затронуты производственно-технические мероприятия направленные на модернизацию оборудования, т.к. именно в них входит закупка нового оборудования и обновление уже имеющегося, пересмотр элементов технологического оснащения, выбор качественного сырья и т.п. От выбора производства заготовки, установления метода ее получения зависят объем дальнейшей механической обработки и все последующие трудовые и финансовые затраты на производство детали.

Чтобы увеличить точность обработки, закупают станки с ЧПУ (числовым программным управлением) что положительно влияет на трудоемкости, исключая влияние «человеческого фактора», так как обработка выполняется уже по заранее написанной УП (управляющей программе). Ещё одним методом модернизации является установка оптических линеек или ЧПУ модуля на станки с ручным управлением, использование электронных и оптических измерительных инструментов, что также оказывает положительное влияние на качестве выпускаемой продукции.

ЧПУ станок отличаются повышенной точностью, а также максимально исключают «человеческий фактор» при процессе обработки. Преимущества модернизации оборудования на производстве с последующим использованием станков с ЧПУ являются:

• Высокая производительность.
• Высокая гибкость оборудования и точность, равная производительности станка-автомата, что и позволяет решать вопрос комплексной автоматизации единичного и серийного производства.
• Снижается потребность в высококвалифицированных рабочих-станочниках, а подготовка производства переносится в сферу инженерного труда.
• Детали, изготовленные в рамках одного технологического процесса, являются взаимозаменяемыми в связи с высокой точностью обработки.
• Сокращаются сроки подготовки производства и внедрения новой продукции благодаря централизованной записи программ.
• Сокращается продолжительность производственного цикла.

К минусам же можно отнести высокую цену оборудования и потребность к высокой квалификации обслуживающего персонала.

Значительный вклад вносит правильно выбранная технологическая оснастка, которая оказывает влияние на механическую обработку. Использование прочных, жестких и виброустойчивых приспособлений позволит повысить режимы резания оборудования.

Также следует уделить внимание контрольно-измерительно технологической оснастке. На данный момент существуют многочисленные способы контроля качества изделий. К таким средствам можно отнести штангенинструменты, микрометры, индикаторы часового типа, а также калибры, меры и т.п. Данные инструменты хорошо зарекомендовали себя, но эти инструменты не позволяют проверить изделия с точностью до десятых микрон и при такой необходимости приходится использовать КМД (концевые меры длины, плитки Иогансона). А это значит, что в случае необходимости в дополнительном контроле предлагается использование расширенный перечень контроля, что негативно влияет на время производственного цикла.

В настоящее время одним из решений поставленной проблемы является закупка оптических измерительных систем, некоторые модификации которых позволяют выполнять полноценное 3D сканирование деталей с микронной точностью в автоматическом режиме без участия человека, результат сканирования передается на подключенной PC устройство, где отображаются все параметры измеряемого изделия.

Повышение точности изготавливаемых изделий наряду с оптимизацией процесса контроля продукции положительно скажется на качестве и объеме выпускаемых изделий. Также, в рамках модернизации оборудования на производстве, возможна установка автоматизированных контролирующих устройств на основе ЧПУ. Новейшими разработками в данной сфере являются системы роботизированного сканирования изделий.

Уникальность системы в том, что робот управляет сканером, который включается и выключается по заданной программе, без участия человека. Автоматизированная сканирующая система гарантирует высокую точность измерений (до 30 мкм), позволяет значительно повысить автоматизацию измерений и обеспечить выявление брака на ранних стадиях производства.

Одновременное повышение точности, а также скорости процесса контроля позволяет увеличить количество проверяемых изделий в партии. Кроме того, такая технология позволяет вести контроль изделий между операциями, т.к. установленная в оборудовании программа просчитывает характеристики получаемой детали на всех стадиях производства. Все это положительно влияет на выявление брака на производстве, а также на снижение трудоемкости. Минусы данной системы схожи с минусами автоматизированных станков с чпу, а именно:

• Потребность в квалифицированном обслуживающем персонале
• Чувствительность к внешним факторам (т.е. влажность и запыленность воздуха и т.д.).
• Высокая стоимость оборудования.

Опираясь на вышеперечисленные способы, мы получим производство с минимальным участием человека в процессе изготовления изделия с высоким качеством выпускаемой продукции. Однако необходимо помнить о высокой стоимости внедрения этих способов, в связи с чем модернизацию оборудования на производстве необходимо производить поэтапно, для обеспечения требуемого качества на определенных этапах производственного процесса.

Для металлообрабатывающих производств на определённом этапе встает вопрос пути развития технологических процессов. По какому пути пойти интенсивному или экстенсивному? Первый путь имеет существенные преимущества перед вторым. Несмотря на затратность в финансовом отношении он достаточно быстро окупается.

Для выполнения всё возрастающего количества заказов можно нанимать еще дополнительное количество специалистов, причём это должны быть мастера высокого класса. Для этого потребуется организовать им дополнительные рабочие места. Подобный подход оправдан, если речь идет о кратковременном увеличении количества заказов. Если всё-таки стратегически развивать производство, то все технологические процессы необходимо максимально автоматизировать.

В итоге, при модернизации оборудования на производстве многие приходят к решению купить фрезерный обрабатывающий центр чпу. Подобные средства автоматизации решают сразу две задачи: позволяют значительно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, а также сократить долю рабочих, непосредственно выполнявших рабочие операции.

При модернизации парка станков и внедрении обрабатывающих центров с ЧПУ необходимо учитывать возможность интеграции в процесс автоматического проектирования САПР, но до этого важно определить оптимальную структуру самого фрезерного центра.

Рассмотрим следующие формулировки оптимальности структуры обрабатывающего центра

• Минимум затрат при обработке массива деталей - приоритет заказчика. Этот вариант предполагает: а) минимальную стоимость парка станков; б) оптимальное планирование производства на предприятии, обрабатывающем заданную часть массива деталей; в) оптимальное диспетчерское управление работой цеха, участка в каждой смене и т.д. Кроме пункта а, остальные задачи не связаны со структурой массива деталей и относятся к компетенции АСУ предприятий.
• Минимум затрат при изготовлении парка станков - приоритет изготовителя. Данный вариант при заданном массиве деталей связан главным образом со структурой парка станков.
• Минимум хозяйственных затрат при обработке массива. Это вариант включает оба предыдущих варианта, а также некоторые дополнительные задачи оптимизации (например, транспортные), требуют конкретизации настолько большого числа входных данных, ограничений и дополнительных (перекрестных) связей, что постановку задачи оптимизации на данном уровне следует считать нецелесообразной. Поэтому постановка экстремальной задачи по варианту 2 дает возможность сформулировать критерий оптимальности структуры и парка станков на основании внутриотраслевых входных данных. Задача же об оптимальном использовании данного парка станков (вариант 1) является внутриотраслевой задачей пользователя (изготовителя массива деталей). При этом вопрос о полноте соответствия предлагаемого решения интересам пользователя может рассматриваться дополнительно, на основе уже определенной оптимальной структуры обрабатывающего центра.

Одна и та же группа корпусных деталей может быть изготовлена на различном оборудовании, соответствующем различным производственным условиям на станках с ручным управлением (РУ) или с ЧПУ, на обрабатывающем центре (ОЦ) с ЧПУ, на переналаживаемом агрегатном оборудовании (ПАО) и на агрегатных станках (АС). В каждом конкретном случае выбор оборудования определяется рентабельностью технологической операции. Если, применяя различное оборудование, удается обеспечить получение деталей требуемого качества и в заданном количестве, то подбор оборудования для конкретной задачи следует проводить с помощью технико-экономического критерия, в качестве которого целесообразно принять минимум приведенных затрат. Накопленный опыт выполнения технико-экономических расчетов позволяет установить качественную зависимость приведенных затрат (ЗГ) от характеристики типа производства, т.е. от числа (Z) наименований деталей, обрабатываемых на единице оборудования в течение года.

На рис. 1 приведены зависимости для пяти вариантов оборудования. Точки пересечения этих зависимостей фиксируют значения Z, при которых ЗГ равны для сравниваемых вариантов оборудования (например, для точки 4 - с РУ и ЧПУ). Как показывает анализ, в разных условиях производства целесообразно использовать разное оборудование. Если значение характеристики типа производства больше отмеченного точкой 4, то для обработки деталей следует применять станки с РУ, от точки 4 до точки 3 - станки с ЧПУ, от точки 3 до точки 2 - обрабатывающий центр (ОЦ) от точки 2 до точки 1 - ПАО и от точки 1 влево - AC (или автоматические линии AC).

Рис. 1. Зависимость приведенных затрат от характеристики модернизируемого производства

Основным критерием выбора одного из нескольких технологических вариантов выполнения одной задачи, и как следствие планирование модернизации оборудования на производстве, являются минимальные годовые приведенные затраты, учитывающие годовую технологическую себестоимость всех операций цикла обработки равного объема продукции и эффективность капиталовложений, необходимых для его реализации.

Различное оборудование, пригодное для выполнения одной технологической задачи, имеет разную производительность. Требование сопоставимости технологических вариантов наиболее просто выполняется при сопоставлении приведенных затрат, связанных с изготовлением одной детали.

Анализ показывает, что интервал значений относительной производительности обрабатывающих центров горизонтального исполнения и станков с ручным управлением при выполнении фрезерных, сверлильных и расточных работ в основном расположен выше линии границы их областей рационального применения. Это позволяет сделать вывод о том, что использование фрезерных центров с ЧПУ вместо трех станков с ручным управлением всегда эффективнее в условиях серийного производства, так как он обеспечивает повышение производительности.