1. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА

ПРОИЗВОДСТВА
1.1. Понятие о производственном процессе
Под производственным процессом понимают изготовление из исходного материала и полуфабрикатов готового изделия. Следовательно, он включает в себя все многообразие вопросов, которые необходимо решить при производстве любого изделия от самого простого до самого сложного.

Производственный процесс охватывает:

– организацию и управление производственным процессом;

– подготовку средств производства в зависимости от его типа, сложности изготавливаемого изделия, объема производственной программы и других факторов;

– организацию и обслуживание рабочих мест, включающее рациональное размещение станков и оборудования, их настройку, снабжение заготовками, инструментом, и т.д.;

– получение, складирование и хранение материалов, изделий и полуфабрикатов, наличие достоверных данных об остатках, необходимых материалах, инструментах, полуфабрикатах и т.п. во времени и по отдельным производствам и цехам;

– проектирование и изготовление необходимых приспособлений и особых видов инструмента;

– подготовка рабочих необходимого уровня квалификации;

– изготовление деталей с требуемой для данного изделия точностью и чистотой поверхностей;

– технический контроль деталей и узлов на всех стадиях производства;

– сборку машин и изделий, проведение необходимых типовых и приемо-сдаточных испытаний;

– все виды транспортировки внутри участков, цехов, межцеховые и другие перевозки, а при необходимости и доставку готового изделия потребителю;

– ремонт станков и производственного оборудования;

– обеспечение необходимых условий труда, соблюдение правил техники безопасности и многие другие виды работ, без которых немыслимо нормальное функционирование любого производства.
1.2. Понятие о технологическом процессе
Слово «технология» образовано из двух греческих слов «технос» ‑ мастерство и «логос» – учение, т.е. это наука о процессах производства изделий и необходимых для этого технических средствах. Процесс изготовления изделий состоит из комплекса работ, необходимых для подготовки исходных материалов производства заготовок, их обработки и получения деталей нужной точности по размерам и требуемой чистоте поверхностей, сборки из этих деталей узлов, а из узлов готовых изделий.

Таким образом, под технологическим процессом понимают часть производственного процесса, направленного на изменение формы, размеров, свойств материалов и полуфабрикатов для получения детали или изделия в соответствии с заданными техническими требованиями. Установка деталей на станки, их снятие, производство контрольных замеров и испытаний, транспортировка и хранение и т.д. не могут быть отделены от технологического процесса и составляют его часть.

Любой технологический процесс разбивается на отдельные операции. Технологической операцией называют часть технологического процесса, выполняемого на одном рабочем месте и охватывающего все последовательные действия рабочего и станка при данном цикле обработке детали. Технологическая операция является основной частью технологического процесса; по параметрам операций определяется трудоемкость всего процесса, расход материалов, время, необходимое число рабочих, станков, приспособлений, инструмента и многое другое.

Вспомогательные операции включают транспортировку деталей, чистку, маркировку, испытания, складирование, хранение и многие другие работы.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента, образуемых данной обработкой поверхностей и режимами работы станка. При обработке разных поверхностей с одинаковыми режимами резания или одной поверхности с разными режимами снятия материала имеем различные технологические переходы.

Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и оборудования, которые не изменяют формы, размеров детали, чистоты поверхности, но необходимы для выполнения технологического процесса. К ним относятся, например, установка заготовки, смена инструмента, подстройка станка, переход на другую поверхность и т.д.

Рабочий ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности или свойств заготовки.

Вспомогательный ход – однократное перемещение инструмента относительно заготовки, не сопровождаемое изменением свойств заготовки, но необходимое для выполнения рабочего хода.

Установ – часть операции, выполняемая при одном закреплении заготовки на станке или нескольких заготовок, одновременно обрабатываемых в специальном приспособлении.

Позиция – каждое отдельное положение заготовки, занимаемое ею относительно станка при неизменном ее закреплении (установе). Особенно наглядно видна у обрабатывающих центров, когда заготовка в дискретном режиме поворачивается относительно обрабатывающего инструмента перед каждым рабочим ходом.

Прием – законченная совокупность движений рабочего в процессе выполнения технологической операции.
1.3. Характеристика типов производства
1.3.1. Классификация производств

По общепринятой классификации различают массовое, серийное и единичное производство, а также два метода работы поточный и не поточный. Для их характеристики вводится коэффициент закрепления операций К_ЗО = О/Р. Это есть отношение числа всех производимых технологических операций О к числу рабочих мест Р, на которых эти операции выполняются.

В зависимости от количества изделий в партии и значения коэффициента закрепления операций К_З.О. различают:

‑ массовое производство, обычно поточное,                 К_ЗО = 1;

‑ крупносерийное производство                                       К_ЗО = 1 ‑ 10;

‑ среднесерийное производство                                        К_ЗО = 10 ‑ 20;

‑ мелкосерийное производство                                          К_ЗО = 20 ‑ 40;

‑ единичное производство                                                   К_ЗО > 40.
1.3.2. Массовое производство

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течение продолжительного времени. При массовом производстве, которое обычно является поточным, на рабочем месте выполняется только одна технологическая операция, К_ЗО = 1. Такой коэффициент закрепления операций предполагает установку специализированного оборудования, выполняющее только заданную технологическую операцию, но имеющее высокую производительность. Это определяет как достоинства, так и недостатки массового поточного производства.

Высокопроизводительное специализированное оборудование позволяет достигать высокой производительности, но в силу большой стоимости средств производства и ограниченности их функциональных возможностей существенно затрудняет переход на изготовление других видов продукции. Сложность перехода на другие виды технологических процессов и даже изменений в уже отработанном технологическом процессе ведет к торможению развития производства. Выходом могут быть гибкие автоматизированные производства (ГАП), которые все шире применяются в промышленном производстве.

Оборудование располагается по ходу технологического процесса в виде поточных линий. Длительность операций при поточном методе производства на всех рабочих местах одинакова и соответствует заданной производительности.

Такт выпуска ‑ интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий, для всех рабочих мест, должен быть один и тот же. Это требует расчленения технологического процесса на операции одинаковой длительности или дублирования рабочих мест и оборудования для получения необходимой производительности и требуемой кратности времени технологической операции такту выпуска. Во избежание перебоев в работе поточной линии на рабочих местах создаются заделы (запасы) заготовок для деталей. Заделы обеспечивают непрерывность выпуска продукции в случае краткой остановки отдельного оборудования. Массовое производство называют иногда поточно-массовым.

Поточные линии могут быть комплексными. На таких линиях выполняют технологические операции разных видов. В производстве электрических машин это может быть сочетание механической обработки, укладки обмоток, пропитки, сборки, пайки, окраски, контроля качества продукции.
1.3.3. Серийное производство

Серийное производство по сравнению с массовым характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями, которые имеют сравнительно большой объем выпускаемых изделий. В зависимости от объема выпускаемых партий изделий меняется коэффициент закрепления операций, количество поточных линий и применяемых специализированных станков и оборудования. Различают три вида серийного производства.

В крупносерийном производстве широко применяется оборудование специального назначения и агрегатные станки. Оборудование распределяют согласно требованиям технологического процесса и часто организуют поточные линии для изготовления узлов и полуфабрикатов. Коэффициент закрепления операций в данном виде серийного производства колеблется от 1 до 10.

Крупносерийное производство является в настоящее время наиболее распространенным видом производства. Оно позволяет выпускать большое количество изделий при высокой производительности труда. Однако ему в большой степени присущи недостатки массового производства в части трудностей перестройки технологического процесса.

Среднесерийное производство организуется для запуска в производство партий изделий, объемом от нескольких десятков до сотен машин в зависимости от их сложности и материалоемкости. Среднесерийное производство предполагает периодическое повторение выпуска партий данного изделия, поэтому сохраняются длительное время все технологические процессы. В связи с все более широким применением ГАП этот вид производства начинает играть более заметную роль при изготовлении модификаций различных изделий: универсальных и исполнительных двигателей, реле различных типов, бытовой техники и т.п. Коэффициент закрепления операций в данном виде серийного производства колеблется от 10 до 20.

Мелкосерийное производство по своим технологическим особенностям приближается к единичному производству. Партии изготовляемых изделий не превышают одного или нескольких десятков штук. Обычно их производство не повторяется. К изделиям такого вида можно отнести гидрогенераторы для конкретной ГЭС, изготавливаемые в количестве от 8 до 20 штук, турбодвигатели большой мощности, некоторые виды автомобилей и самолетов и т.п. Коэффициент закрепления операций в мелкосерийном производстве колеблется от 20 до 40, что предопределяет использование универсальных станков, высокую квалификацию рабочих, возможность быстрой реорганизации технологического процесса при запуске в производство изделий аналогичного типа.
1.3.4. Единичное производство

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых изделий и малым объемом выпуска, обычно несколько единиц изделия. Для единичного производства К_ЗО > 40. Характерным признаком единичного производства является выполнение на рабочих местах самых разнообразных технологических операций. Продукция единичного производства – машины, выпускаемые по индивидуальным заказам, морские суда, самолеты, электрические машины сверхвысокой мощности и напряжения. К ним относятся так же опытные образцы машин и изделий. При единичном производстве используют универсальное оборудование, универсальные рабочие и измерительные инструменты. Квалификация рабочих должна быть высокой, обычно это рабочие, в совершенстве владеющие несколькими профессиями.
1.3.5. Методы организации производства

Как указывалось выше, различают два метода организации производства поточный и не поточный. При любом типе производства стремятся организовать работу по поточному методу, который обеспечивает значительное сокращение длительности технологического цикла, межоперационных заделов, снижение трудоемкости и себестоимости продукции, упрощение управления всеми сторонами производства. При поточных методах работы уменьшаются оборотные фонды.

Особенностью поточного метода работы является одинаковое время производства каждой технологической операции на каждом рабочем месте. Это время называют тактом выпуска. Если для какой-либо технологической операции время технологического цикла не совпадает с тактом выпуска, то для нее производят распараллеливание поточной линии так, чтобы такт выпуска был кратен времени технологического цикла. Во многих случаях для выпуска отдельных узлов организуют собственные поточные линии, что позволяет разделить технологические процессы со значительной разницей в длительности технологических циклов. Разновидностью поточного метода является организация конвейера, в котором поточные линии объединены в единую систему. Конвейеры бывают непрерывного или дискретного действия.

Достоинствами поточного метода работы являются определенное время длительности каждой технологической операции и выхода готового изделия, возможность использования менее квалифицированной рабочей силы, уменьшение оплаты труда и себестоимости изделия, улучшение условий контроля за каждой технологической операцией, повышение производительности труда за счет применения специализированного оборудования, упрощение планирования поставок материалов, инструментов и полуфабрикатов, энергетических и других ресурсов.

К недостаткам поточного метода работы следует отнести монотонность и однообразие труда рабочего, необходимость подмены рабочего в экстренных и бытовых случаях, вынужденный простой рабочих и оборудования в случае выхода из строя одного элемента поточной линии. Самым большим недостатком поточного производства является сложность его перестройки. Даже малейшее изменение модификации изделия или какого-либо технологического процесса требует остановки всей линии, что связано с большими производственными потерями. Если же речь идет о запуске в производство нового изделия, то это требует длительной остановки всего производства. Предприятие фактически закрывается на несколько месяцев, а иногда и больше года, теряет наработанные связи с поставщиками, лишается квалифицированной рабочей силы.

Можно отметить и ряд других недостатков. С целью уменьшения негативных последствий проводят мероприятия организационного и технического характера. На крупных предприятиях организуют параллельные поточные линии, обучают рабочих смежным профессиям, чтобы разнообразить их труд, содержат рабочих универсальных профессий, способных подменить любого рабочего на конвейере.
1.4. Особенности электромашиностроительного производства
Отличительной особенностью производства электрических машин, трансформаторов и других электромеханических устройств является обширная номенклатура выпускаемых изделий, при использовании ряда специфических технологических процессов. В производстве электрических машин используется ряд материалов, не находящих применения в других отраслях. Электрические машины выпускаются, как правило, сериями. Каждая серия имеет определенную область применения и состоит из ряда машин с общими конструктивно-технологическими свойствами.

Наиболее крупными являются серия общепромышленных асинхронных электродвигателей 4А, выпускаемая в настоящее время серия АИ (асинхронный «Интерэлектро», разработана в 80-х годах), машины постоянного тока серии 2П и серии 4П. Асинхронные машины имеют  высоту оси вращения от 50 до 355 мм, а машины постоянного тока ‑ от 80 до 500 мм. Электрическая машина одной высоты оси вращения имеет многочисленные исполнения и модификации, число которых достигает нескольких десятков. Серия 4А содержит 16 высот оси вращения, а каждое основное исполнение предусматривает до 25 модификаций, в том числе с фазным ротором, с повышенным пусковым моментом, многоскоростные, малошумные и т.д. Всего в серии более 30000 модификаций. Аналогично построена и серия двигателей АИ, дополняющая и развивающая серию асинхронных двигателей 4А.

В наибольшем объеме выпускаются асинхронные двигатели различных модификаций общепромышленного назначения с высотой оси вращения от 50 до 355 мм. Для выпуска двигателей низких высот оси вращения (до 200 мм) созданы автоматические линии по отдельным видам работ, которые объединяются в единую технологическую систему и образуют технологическую цепочку. Она обеспечивает выпуск практически всех модификаций двигателей в данном интервале высоты оси вращения. До конца 90-х годов прошлого столетия выпуск асинхронных двигателей в каждом интервале обеспечивался практически одним заводом. Такими заводами массового производства асинхронных двигателей были электромашиностроительные заводы в г.г. Лобня (ЛЭЗ), Владимир (ВЭМЗ) и Ярославль (ЯЭМЗ).

В качестве примера приведем среднее количество выпускаемых в конце 80-х годов асинхронных двигателей одной технологической цепочкой в год:
Высота оси

вращения, мм                          50 ‑ 63              71 ‑ 100          112 ‑ 132                 160 ‑ 200

Производительность,

тыс. шт.                                      500                   300                   200                            80
С ростом габаритов двигателя уменьшается производительность технологической цепочки. Устанавливая несколько технологических цепочек на заводе, автоматические линии можно перенастраивать на выпуск двух-трех типов деталей и узлов, что позволяет организовать производство нескольких модификаций двигателей с одной высотой оси вращения. На заводах, выпускающих двигатели с большой высотой оси вращения, организовано серийное производство. Заводы крупного серийного производства имеют номенклатуру, состоящую из разнотипных машин.

При производстве электрических машин используются все технологические процессы общего машиностроения: черное и цветное литье, все виды механической обработки, сварку, пайку, резку и т.п. Используются также технологические процессы, присущие только электромашиностроению: холодная штамповка электротехнической листовой стали, лакировка листов, шихтовка сердечников статора и ротора, намотка секций и катушек, укладка и пропитка обмоток, сборка коллекторов. От качества выполнения этих процессов зависят технические показатели электрических машин, их долговечность и надежность.

К материалам, применяемым только в электромашиностроении, относятся: обмоточная электротехническая медь, листовая электротехническая сталь, пропиточные лаки, лакоткани, стеклоткани, пленочные материалы разной толщины, слоистые материалы различного сочетания и т.п.

Специализированные технологические процессы и материалы определяют особый состав оборудования: листоштамповочные автоматы, установки для сборки сердечников, станки для намотки и укладки обмотки, ее бандажировки и пропитки и т.д. Как и в любом производстве, повышение производительности труда в электромашиностроении возможно на основе механизации и автоматизации всех технологических процессов.
1.5. Технологическая документация
В промышленности России действует Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП), которая своими стандартами устанавливает систему организации и управления процессом технологической подготовки производства и его конкретной реализации. Составной частью ЕСТПП является Единая система технологической документации (ЕСТД), в которой изложены стадии разработки технологических документов, их виды, общие требования к документам и правила их оформления. Разработка технологической документации производится параллельно с разработкой конструкторской документации. Для каждой стадии конструкторской документации разрабатываются соответствующие технологические документы.

К технологическим документам относятся графические и текстовые документы, в которых определяют технологический процесс изготовления изделия, комплектацию деталей, сборочных единиц, материалов, оснастки, маршрут прохождения изделия по службам предприятия.

По виду технологические процессы делятся на единичные и типовые процессы. Единичный процесс применяется при изготовлении изделий одного наименования, а типовой может применяться как рабочий для изготовления нескольких наименований деталей или служить информационной основой для разработки рабочего технологического процесса, например, процесс пропитки обмоток, отжига железа листов статора и ротора, обработка вала машины и т.д.

Каждый выпускаемый в обращение документ имеет самостоятельное обозначение. В комплект технологической документации входят следующие основные документы:

‑ маршрутная карта (МК);

‑ карта технологического процесса (КТП);

‑ ведомость деталей к типовому технологическому процессу (ВТП).

Маршрутная карта заполняется для всех деталей узлов изделия с вариантами конструкторского исполнения и типа производства. Она служит исходным документом для разработки и составления последующих документов и содержит описание технологического процесса по всем операциям. Операции в маршрутной карте располагаются в строгой последовательности с указанием оборудования, оснастки, материальных и трудовых нормативов. Маршрутная карта является обязательным документом.

Карта технологического процесса содержит описание технологического процесса изготовления изделия по всем операциям одного вида работ, выполняемых в одном цехе в технологической последовательности. Она может, например, содержать описание всех технологических операций механической обработки резанием данной детали.

Ведомость деталей к типовому технологическому процессу содержит перечень деталей, изготовляемых по типовому технологическому процессу, с указанием трудовых нормативов, технологической оснастки и режимов обработки.

Кроме основных документов в полном комплекте имеются еще документы общего назначения. К ним относят:

‑ ведомость оснастки (ВО). Содержит перечень технологической оснастки. Записи в ВО производят в соответствии с маршрутной картой в строгой последовательности выполнения технологических операций;

‑ ведомость материалов (ВМ). Содержит данные о заготовках, нормах расхода материала; сюда заносят материалы, записанные в спецификациях сборочных единиц, комплектов и технических требованиях на чертежах;

‑ комплектовочная карта (КК). Содержит данные о деталях, сборочных единицах и материалах, входящих в комплект изделия.

Оформляют еще ведомости расцеховки (ВР), содержащие маршрут прохождения изготавливаемого изделия по службам предприятия; карту эскизов (КЭ); технологические инструкции (ТИ) описания процессов изготовления смол, клеев, компаундов и ряд других документов.