ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» (ФГБОУ ВО ПГУПС) Конспект лекций по дисциплине «Организация производства» для студентов специальности 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог» специализаций «Электрический транспорт железных дорог» «Высокоскоростной наземный транспорт» Форма обучения – очная, очно-заочная, заочная Разработал: доц. Ролле И.А. Санкт-Петербург 2017г. 1 Оглавление Лекция 1. Цели и задачи организации производства. Производственный процесс и его структура Лекция 2. Принципы организации производственных процессов Лекция 3. Организация производственных процессов во времени Лекция 4. Организация производственных процессов в пространстве Лекция 5. Система технического обслуживания и ремонта локомотивов и моторвагонного подвижного состава Лекция 6. Определение программы и фронта ремонта локомотивов и моторвагонного подвижного состава Лекция 7. Определение потребного количества стоил для ремонта локомотивов и моторвагонного подвижного состава, позиций для ремонта узлов и агрегатов Лекция 8. Понятие о крупноагрегатном методе ремонта Лекция 9. Организация поточного производства Лекция 10. Составление ленточных и сетевых графиков производственных процессов Лекция 11. Разработка планов цехов и отделений Лекция 12. Определение потребного количества производственных рабочих Лекция 13. Организация нормирования и оплаты труда Лекция 14. Конструкторская подготовка производства, задачи и основные этапы Лекция 15. Технологическая подготовка производства, задачи и основные этапы Лекция 16. Основные задачи организации контроля качества продукции Лекция 17. Производственные погрешности и функции их распределения Лекция 18. Метрологическое обеспечение процессов контроля качества продукции Лекция 19. Основные инструменты контроля качества продукции 3 7 11 17 22 30 32 35 39 44 50 63 66 69 75 84 88 101 110 2 Раздел 1 Основные понятия и определения Лекция 1 Цели и задачи организации производства. Производственный процесс и его структура Говоря в общем, продукция производства есть результат воздействия средств труда на предметы труда. Сегодня большинство продуктов производства получается в результате большого количества последовательных действий, направленных на преобразование предмета труда. Производственный процесс – это комплекс отдельных рабочих операций или взаимосвязанных процессов, в результате которых создаётся какая-либо продукция или выполняется определённая работа (или совокупность трудовых и естественных процессов, в результате действия которых сырьё и материалы превращаются в готовую продукцию). Труд человека в этом процессе - есть связующее звено между средствами и предметами труда. Производственный процесс Средства труда Предметы труда Оборудование Труд Оснастка При этом производственный процесс можно условно разбить на комплекс основных процессов, в результате которых происходит преобразование предмета труда (работа локомотивных бригад при следовании с поездом, бригад ремонтных цехов), вспомогательных и обслуживающих, которые обеспечивают выполнение основных процессов (ОГМ, ПТО, освещение, инструментальное хозяйство, отопление и т.д.). Основной процесс – непосредственно процесс по изготовлению продукции. Вспомогательный процесс – процесс, продукция которого используется в основном производственном процессе (изготовление инструмента и приспособлений, освещение, инструментальное хозяйство, отопление). 3 Обслуживающий процесс – процесс, обеспечивающий бесперебойную работу основного и вспомогательного процессов (транспортирование, складирование). Труд – есть совокупность физических и умственных способностей человека, которые он использует для производства материальных благ и услуг. По степени участия работников в производственном процессе и степени его механизации и автоматизации процессы бывают: автоматические, машинные, машинно-ручные, ручные. Составными частями производственного процесса являются: ряд технологических процессов (технологический процесс ремонта тягового двигателя, технологический процесс ремонта механической части и т.д.). Производственный процесс Технологический процесс 1 Технологический процесс 2 Технологическая операция 1 Технологическая операция 2 Переход 1 Переход 2 Технологический процесс 3 Технологическим процессом называется совокупность технологических операций. Например, технологический процесс ремонта тягового двигателя состоит из разборки, освидетельствования, ремонта, сборки, испытания и т.д. Технологическая операция – часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Границей технологической операции является переход изделия на другое рабочее место, или переход рабочего, если производство или ремонт изделия выполняется на одной позиции. Переходом – называется комплекс трудовых приёмов над предметом труда, с применением одних и тех же инструментов, на одном и том же рабочем месте при неизменных режимах обработки. Границей перехода является смена инструмента, изменение режима обработки изделия. 4 Трудовым приёмом называется совокупность трудовых действий, объединённых единой целью. Например, разборка агрегата, измерение и т.д. Таблица 1. Структура производственного процесса Признак Вид процесса Основной Назначение в производстве Вспомогательный обслуживающий заготовительный обрабатывающий Стадийность сборочный (Для машиностроения) простой Организационные отношения сложный трудовой Отношение к труду естественный дискретный Протекание во времени непрерывный импульсный По протеканию во времени выделяются следующие виды производственных процессов: дискретные; непрерывные; импульсные (обладают свойствами первых двух). Очевидно, что дискретность процесса усложняет процесс производства. В организационном отношении процессы делятся на простые и сложные. Простой – процесс, состоит из ряда последовательных операций изготовления или ремонта определённого объекта. Сложный – совокупность координированных во времени простых процессов. По отношению к труду процессы делятся на: трудовые – с участием человека; естественные – без участия человека. Производственный процесс ремонта локомотивов в депо и на ремонтных заводах может значительно отличаться от процесса выпуска новых. При постройке локомотивов на заводе, объём работ по 5 изготовлению и обработке узлов и деталей для каждого локомотива практически постоянен. При ремонте, в зависимости от условий эксплуатации, приходиться осуществлять ремонт одноимённых деталей с различной степенью износа. Следовательно, объём их ремонта различен. Число технологических операций, затраты материалов на каждый ремонтируемый локомотив будут неодинаковыми, в то время как количество рабочих и оборудования остаётся постоянным. В связи с этим, в ремонтном производстве процесс изготовления и ремонта узлов и деталей требует ежедневной чёткой организации для обеспечения наиболее рациональной загрузки оборудования и использования рабочей силы. Разная степень износа и разный характер повреждений узлов и деталей вызывают неравномерное использование материалов на заводах и в депо. В то же время расход их устанавливается по осреднённым нормам. Таким образом, локомотиворемонтное производство характеризуется: o сложностью структуры производственного процесса и большой номенклатурой объектов ремонта; o непостоянством объёма ремонта и повторяемости элементов процесса; o разносерийностью парка локомотивов. 6 Раздел 2 Организация производственных процессов на предприятии Лекция 2 Принципы организации производственных процессов Принцип организации производственного процесса – требование (условие) рационального сочетания в пространстве и во времени его элементов. Организация производственных процессов должна быть подчинена следующим общим принципам: o специализации; o пропорциональности; o параллельности; o прямоточности; o непрерывности; o ритмичности. Принцип специализации реализуется в разделении труда между производственными подразделениями. За каждым цехом, участком, рабочим местом закрепляется строго ограниченная номенклатура работ, минимально возможное число отдельных операций. Специализация повышает уровень использования оборудования, качество продукции, снижает себестоимость изготовления и ремонта деталей, способствует внедрению механизации и автоматизации производственных процессов. При этом затрачивается меньше времени и на переналадку оборудования. Принцип пропорциональности означает пропорциональную производительность в единицу времени всех подразделений предприятия. Необходимо, чтобы производственные участки и рабочие места основных и вспомогательных цехов и обслуживающих хозяйств предприятия при полном использовании имеющегося оборудования и площадей обеспечили равномерный выпуск продукции в соответствии с номенклатурой, количеством и сроками выпуска локомотивов из ремонта. (пропорциональность – наличие равной пропускной способности в каждом подразделении на каждом рабочем месте). Принцип параллельности означает параллельное (одновременное) выполнение операций по ремонту или изготовлению узлов и деталей локомотива, то есть создание широкого фронта работ. Чем шире фронт работ, тем меньше продолжительность ремонта. При параллельном принципе продолжительность ремонта деталей локомотива может быть сокращена до времени ремонта одной наиболее трудоёмкой детали. 7 (Параллельность – одновременное выполнение работ на разных рабочих местах.) Основной показатель: K пар Т пар / Т ц , где Т пар - затраты времени на изготовление продукции при параллельном виде движения; K пар 1 при Т пар max и Т пар Т ц . Принцип прямоточности предусматривает обеспечение кратчайшего пути, проходимого локомотивом или его узлами по всем фазам и операциям производственного процесса от поступления на завод до выхода из ремонта. Этот принцип обеспечивается взаимным расположением зданий цехов, складов и транспортных путей на территории предприятия, а также производственных участков, рабочих мест и оборудования в цехах. При этом избегают встречных и возвратных движений. Таким образом, прямоточность – выбор наиболее коротких маршрутов движения предметов труда. Этот принцип предусматривает расстановку оборудования по ходу производственного процесса. Основной показатель: K пт Т тр / Т ц , где Т т р - длительность транспортных операций; K пт 0 при Т тр 0 и Т ц min . Принцип непрерывности в организации производственного процесса предусматривает устранение всякого рода перерывов в процессе ремонта или изготовления детали. Ликвидация или резкое сокращение межоперационных перерывов достигается в непрерывно-поточном производстве, в котором деталь передаётся на последующую операцию немедленно после завершения предыдущей. Основной показатель: K непр Т тех / Т ц , где Т т ех - технологическое время; Т ц - длительность производственного цикла. K непр 1 при Т т ех max и Т ц min . Принцип ритмичности означает выпуск в равные промежутки времени одинаковых количеств продукции и соответственно этому повторение через эти промежутки времени производственного процесса на всех его этапах. 8 Иначе говоря, ритмичность – это принцип организации производства, при которой выпуск продукции повторяется через определённое время, называемое тактом производства). Основной показатель: К рит м Впл Вфакт Впл , где, Впл , Вфакт - плановый и фактический выпуски продукции за определённое время. К ритм 1 при ( Впл Вфакт ) 0 . Ритм производственного процесса есть количество изделий, выпускаемое в единицу времени t. Ритм имеет размерность – шт. 𝐵 𝑟= , 𝑡 где В – количество изделий, выпущенных за время t. Однако ключевым понятием при организации производственных процессов является понятие такта производства. Такт производства есть величина обратная ритму производственного процесса. Такт производства можно также найти как отношение фонда времени работы цеха Дц к программе выпуска или ремонта цеха М: R Дц М . Такт производства – это промежуток времени между выпуском двух очередных изделий, запуском в производство двух очередных изделий, а также между повторениями производственного процесса на всех его стадиях. Такт производства имеет размерность времени. К величине такта производства предъявляются требования: - продолжительность всех технологических операций должна быть нацело кратно или равно такту производства; - продолжительность рабочей смены должна включать целое число тактов; - все структурные подразделения на предприятия, специализирующиеся на выпуске или ремонте изделия, или его комплектующих должны подчиняться общему такту производства изделия. Соблюдение первых двух требований необходимо для того, чтобы к концу смены был выполнен определённый законченный объём работ, без передачи другой смене. Третье требование необходимо для синхронизированной работы всех структурных подразделений предприятия. Например, такт производства цеха сборки шестиосных локомотивов равен 6 суткам. При этом такт производства отделения, осуществляющего 9 сборку и обкатку колёсно-моторных блоков должен быть равен одним суткам, тележечного отделения – 3 суткам. Величина такта при 12 часовой смене может составлять: 12, 6, 4, 3, 2, 1 ч. При 8 – часовой: 8, 4, 2, 1 ч. Из приведённого примера видно, что при 12 часовой смене возможность соблюдения всех требований к такту производства выше, так как количество возможных тактов, нацело кратных рабочей смене больше. Кроме основных принципов современные производство должно отвечать ещё и дополнительным: o автоматичность; o гибкость; o модульность; o надёжность; o экологичность. Автоматичность – выполнение процесса без участия рабочего. Функция рабочего – наблюдение. Гибкость – перестройка производства на выпуск новой продукции с минимальной переналадкой оборудования и без неё. Модульность – использование в рабочем процессе модулей рабочих мест, позволяющих быстро перепроектировать производственную структуру. Надёжность – обеспечение устойчивого хода производственного процесса, безотказности техники и технологии. Экологичность – экологическое обеспечение производственных процессов в соответствии со стандартами ISO. 10 Лекция 3 Организация производственных процессов во времени Организация производственного процесса во времени характеризуется производственным циклом. Производственный цикл - это интервал календарного времени от начала до окончания процесса изготовления или ремонта изделия. Т ц Т тех Т тр Т ск Т к Т мо Т ест . В машиностроении и локомотиворемонтном производстве длительность производственного цикла ( Т ц ) включает в себя наряду с технологическим временем обработки ( Т т ех ) время на транспортировку ( Т т р ), складирование ( Т ск ), контроль ( Т к ). Из-за дискретности процесса возникают межоперационные перерывы ( Т м о ), связанные с разностью производительности оборудования, вследствие которой полуфабрикаты, изделия и детали находятся в ожидании освобождения оборудования или время этого ожидания связано с регламентированными перерывами. Длительность перерывов ( Т м о ) в условиях машиностроительных и ремонтных предприятий может быть достаточно велика, так что это время может быть использовано для выполнения контрольных, транспортных операций и складирования. Регламентированные перерывы - режимные (выходные дни, обед) и межоперационные ожидания. Нерегламентированные перерывы связаны с организационнотехническими неполадками, аварийным простоем оборудования, невыходом сотрудников. 11 Производственный цикл Время выполнения операций Перерывов, связанных с режимом работы Межцикловых (комплектования между стадиями) межоперационных контрольных складских Вспомогательных транспортных сборочных обрабатывающих заготовительных Основных (технологический цикл) Время естественных процессов Время перерывов Длительность цикла изготовления детали определяется по формуле: k0 TЦi tшт.ij tест t м о , j 1 где tшт.ij - время выполнения i –й детали по j – й операции; k 0 - количество операций; t ест - время естественных процессов (сушка, старение, отжиг); t м о - межоперационное время. На машиностроительном предприятии цикл изготовления изделия состоит из стадий: заготовительной, обрабатывающей и сборочной (рис. 3.1). 12 Рис. 3.1. Стадии производственного процесса Предметы труда в производственном процессе на машиностроительном и ремонтном предприятиях передвигаются штучно, либо партиями. Партией называется число предметов, обрабатываемых на одном рабочем месте одним рабочим или бригадой с одной наладки или настройки. Партия характеризуется затратами подготовительно-заключительного времени. Длительность цикла изготовления партии деталей определяется по формуле: Т ц .парт. n t шт.i t п. з. t м о t ест , Si К В где n – размер партии деталей; tпз – подготовительно-заключителное время; \ Si – число оборудования на операции. В производственном процессе могут быть использованы три вида движения предметов труда: o последовательный; o параллельный; o последовательно-параллельный. Последовательный вид движения предметов труда характеризуется тем, что партия деталей передаётся с одного рабочего места на другое после окончания обработки всей партии на предыдущей операции (рис. 3.2.). 13 Рис. 3.2. График производственного процесса при последовательном виде передачи изделий k0 TЦпослед n ti , при условии, что t м о 0 . 1 Здесь n - размер партии (3 шт.); k 0 4 операции; t i - время, необходимое для выполнения i –й операции. t i t шт / К В , где t ш т - штучное время выполнения детали, K В - коэффициент выполнения норм. При параллельном виде движения партия разбивается на передаточные партии, и передача деталей осуществляется, не дожидаясь окончательной обработки всей партии деталей транспортными (передаточными) партиями или штучно (рис. 3.3.). Рис. 3.3. График производственного процесса при параллельном виде передачи изделий 14 При передаче деталей штучно длительность цикла определяется: паралл ц T k0 ti (n 1)t дл , i 1 где tдл – время самой продолжительной (длинной) операции. Параллельный вид движения даёт наиболее короткий цикл. Тем не менее, при параллельном виде движения возникают паузы из-за разной продолжительности операций. Применяется в условиях массового и крупносерийного производства, однако необходима синхронизация операций. При последовательно-параллельном виде движения передача с одной операции на другую осуществляется, не дожидаясь окончательной обработки всей партии деталей, но при этом на каждом рабочем месте партия обрабатывается непрерывно. При последовательно-параллельном виде движения (рис. 3.4.) придерживаются следующих принципов: o если предыдущая операция по трудоёмкости меньше последующей, то передача осуществляется сразу на последующую операцию после обработки одной детали или передаточной партии; o если предыдущая операция по трудоёмкости больше последующей, построение графика ведётся следующим образом: на графике откладывается (от последней детале-операции) отрезок, равный времени обработки одной детали в партии (или передаточной партии), и влево строится отрезок, равный трудоёмкости обработки оставшихся деталей в партии. Рис. 3.4. График производственного процесса при последовательнопараллельном виде передачи изделий 15 Длительность цикла при последовательно-параллельном виде движения определяется: пар.посл Ц T k0 k0 1 i 1 i 1 n ti , где - время, при котором партия деталей обрабатывается параллельно на двух позициях. (n 1) tкор , где t кор - сума трудоёмкостей коротких операций. Окончательно: k0 k0 1 i 1 i 1 TЦпар.посл n ti t кор . 16 Лекция 4 Организация производственных процессов в пространстве Основной задачей организации производственного процесса в пространстве является размещение на территории предприятия всех основных и вспомогательных процессов по переработке «входа предприятия» в его «выход». Данная организация должна обеспечивать: o рациональную структуру предприятия, цехов и участков; o рациональное перемещение изделий по рабочим местам. Производственная структура предприятия – это состав цехов и служб с указанием связей между ними. Она определяется o конструктивными и технологическими особенностями предметов труда, то есть изготавливаемых или ремонтируемых изделий; o объёма выпуска изделий; o номенклатурой необходимых операций; o специализацией предприятия. В зависимости от вышеуказанных характеристик предприятия могут быть с полным технологическим циклом (локомотиворемонтные заводы) механосборочного и сборочного типов (локомотивные депо), специализированные на производстве отдельных сборочных единиц (литейно-механические заводы) или технологической однородности работ. Основное производство осуществляет изготовление товарной продукции. Вспомогательное производство – производство средств и услуг, необходимых для нормального функционирования основного производства. 17 Организационная структура локомотиворемонтных предприятий в зависимости от сложности производства, объёма выпускаемой продукции бывает: o бесцеховой (двухступенчатой) – начальник – старший мастер участка; o цеховой (трёхступенчатой) – директор завода – начальник цеха – старший мастер участка. Производственная структура цехов и участков Основным элементом производственной структуры локомотиворемрнтного предприятия является цех, или при бесцеховой структуре – производственный участок. Цех – совокупность производственных участков. Производственный участок – это группа рабочих мест, организованным по принципам: технологическому, предметному или предметно-технологическому. При технологической специализации цехи и участки выполняют однородные операции над различными заготовками и деталями (литейные, кузнечные, гальванические). Цех имеет в основном универсальное оборудование. При предметной специализации цехи и участки ремонтируют и изготавливают отдельные сборочные единицы (тележки, колёсные пары). Поэтому цех имеет специальное оборудование. Эта специализация характерна для крупных предприятий. 18 Достоинства данного типа специализации: хорошее использование оборудования, однотипность выполняемых работ, простота контроля, сокращение наладок оборудования. Часто встречается предметно-технологическая специализация производства. Формы организации производства Форма организации производства - это порядок перемещения предметов труда в производственном процессе по рабочим местам или позициям (рис. 4.1.). Рис. 4.1. Формы организации производства При стационарной форме предметы труда в производственном процессе не перемещаются до полного окончания всех работ. Она используется в основном в единичном производстве, при большой разносерийности программы. За пределы позиции выносятся лишь технологические процессы, требующие специального оборудования. При прямоточной форме предметы труда перемещаются по ряду специализированных позиций или групп позиций. Перемещение свободное, без регламентированного такта. Применяется в серийном производстве при ограниченном числе серий и средних объёмах выпуска. При поточной форме производства предметы труда перемещаются с позиции на позицию с регламентированным тактом. За каждой позицией закреплён строгий набор выполняемых операций. На всех позициях трудоёмкость операций равна или кратна нацело. Применяется в массовом и серийном производстве. 19 Перемещение предметов труда между позициями может быть: o Поштучное – в единичном производстве; o Партионное – в серийном производстве, при ограниченной номенклатуре изделий и значительном объёме выпуска; o Поточное – предмет труда после завершения операции сразу поступает на следующую. Используется при массовом и крупносерийном производстве. В зависимости от производственного процесса, конфигурации производственных помещений существуют следующие схемы движения: прямолинейное, Г-образное, П-образное, S-образное, Ш-образное, кольцевое, простой и сложной вилки и др. (рис. 4.2.). 20 Рис. 4.2. Схема движения изделий при производственном процессе 21 Лекция 5 Система технического обслуживания и ремонта локомотивов и моторвагонного подвижного состава Виды технического обслуживания и ремонта локомотивов, их назначение и периодичность Система технического обслуживания и ремонта локомотивов предусматривает следующие виды планового технического обслуживания и ремонта: техническое обслуживание ТО-1; техническое обслуживание ТО-2; техническое обслуживание ТО-3; техническое обслуживание ТО-4; техническое обслуживание ТО-5а; техническое обслуживание ТО-5б; техническое обслуживание ТО-5в; техническое обслуживание ТО-5г; текущий ремонт ТР-1; текущий ремонт ТР-2; текущий ремонт ТР-3; средний ремонт СР; капитальный ремонт КР. Техническое обслуживание — комплекс операций по поддержанию работоспособности и исправности локомотива. Техническое обслуживание ТО-1, ТО-2 и ТО-3 является периодическим и предназначено для контроля технического состояния узлов и систем локомотива в целях предупреждения отказов в эксплуатации. Постановка локомотивов на техническое обслуживание ТО-4, ТО-5а, ТО-5б, ТО-5в, ТО-5г планируется по необходимости. При производстве технического обслуживания ТО-1, а также при производстве технического обслуживания ТО-2 (в пределах установленных норм продолжительности) локомотивы учитываются в эксплуатируемом парке. Локомотивы, поставленные на остальные виды технического обслуживания и на ремонт, исключаются из эксплуатируемого парка и учитываются как неисправные. Техническое обслуживание ТО-1 выполняется локомотивной бригадой при приемке-сдаче и экипировке локомотива, при остановках на железнодорожных станциях. Техническое обслуживание ТО-2 выполняется, как правило, работниками пунктов технического обслуживания локомотивов (ПТОЛ). Техническое обслуживание ТО-3 выполняется, как правило, в локомотивном депо приписки локомотива. 22 Техническое обслуживание ТО-4 выполняется с целью поддержания профиля бандажей колесных пар в пределах, установленных Инструкцией по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм, утверждённой МПС России 14 июня 1995 г. № ЦТ-329. При техническом обслуживании ТО-4 выполняется обточка бандажей колесных пар без выкатки из-под локомотива. На техническое обслуживание ТО-4 локомотив зачисляется в случае, если не производится иных операций по техническому обслуживанию и ремонту локомотива, кроме обточки бандажей колесных пар. Если обточка бандажей колесных пар совмещается с операциями по техническому обслуживанию ТО-3, текущему ремонту ТР-1 или ТР-2, локомотив на техническое обслуживание ТО-4 не зачисляется, а учитывается как находящийся на техническом обслуживании ТО-3 (текущем ремонте ТР-1, ТР-2) с обточкой. Техническое обслуживание ТО-5а проводится с целью подготовки локомотива к постановке в запас или резерв железной дороги. Техническое обслуживание ТО-5б проводится с целью подготовки локомотива к отправке в недействующем состоянии. Техническое обслуживание ТО-5в проводится с целью подготовки к эксплуатации локомотива, прибывшего в недействующем состоянии, после постройки, после ремонта вне локомотивного депо приписки или после передислокации. Техническое обслуживание ТО-5г проводится с целью подготовки локомотива к эксплуатации после содержания в запасе (резерве железной дороги). Ремонт — комплекс операций по восстановлению исправности, работоспособности и ресурса локомотива. Текущий ремонт локомотива — ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности локомотива и состоящий в замене и восстановлении отдельных узлов и систем*. Текущий ремонт ТР-1 выполняется, как правило, в локомотивных депо приписки локомотивов. Текущий ремонт ТР-2 выполняется, как правило, в специализированных локомотивных депо железных дорог приписки локомотивов. Текущий ремонт ТР-3 выполняется в специализированных локомотивных депо железных дорог (базовых локомотивных депо). Средний ремонт локомотива (СР) — ремонт, выполняемый для восстановления исправности и частичного восстановления ресурса локомотива*. Средний ремонт локомотивов выполняется в базовых локомотивных депо, на локомотиворемонтных заводах или в сторонних организациях, осуществляющих ремонт локомотивов. Капитальный ремонт локомотива (КР) — ремонт, выполняемый для восстановления эксплуатационных характеристик, исправности локомотива и его ресурса, близкого к полному. Капитальный ремонт локомотивов 23 выполняется на локомотиворемонтных заводах ОАО «РЖД» или в сторонних организациях, осуществляющих ремонт локомотивов. Объемы и порядок выполнения обязательных работ при плановом техническом обслуживании и ремонте, браковочные признаки и допускаемые методы восстановления деталей и сборочных единиц определяются действующей эксплуатационной и ремонтной документацией, согласованной и утверждённой в установленном порядке. Средние нормы периодичности технического обслуживания и ремонта локомотивов приведены в таблицах 1 — 3. Периодичность технического обслуживания ТО-2 исчисляется временем нахождения локомотива в эксплуатируемом парке. Периодичность технического обслуживания ТО-3 и планового ремонта для локомотивов, указанных в таблицах 1 и 2, исчисляется линейным пробегом локомотива. Периодичность технического обслуживания ТО-3, текущего и среднего ремонта для локомотивов, указанных в таблице 3, исчисляется временем нахождения локомотива в эксплуатируемом парке. Периодичность капитального ремонта для локомотивов, указанных в таблице 3, исчисляется полным календарным временем от постройки или предыдущего ремонта, при котором заменяется электрическая проводка и изоляция электрических машин. Таблица 1. Средние нормы периодичности технического обслуживания и ремонта электровозов Техническое Текущий Сред- Капиобслуживание ремонт, тыс. км ний тальны ремон й Серии ТО-2, ТО-3, ТР- ТР- ТР- т СР, ремонт ч, не тыс. к тыс. к КР, 1 2 3 более м м тыс. км ВЛ10, ВЛ11, ВЛ80 и ВЛ82 всех индексов, 72 — 25 200 400 800 2400 ВЛ15, ВЛ85 ЧС2, ЧС2Т, ЧС4, ЧС4Т, 48 12,51 25 180 360 720 2160 ЧС7, ЧС8, ЧС6, ЧС200 ВЛ65, ЭП1 48 — 25 200 600 1200 2400 ВЛ60К, ВЛ60ПК 48 — 18 180 360 720 2160 1 Примечание. — допускается техническое обслуживание ТО-3 не производить, если норма периодичности текущего ремонта ТР-1 не превышает 20 тыс. км. 24 Таблица 2. Средние нормы периодичности технического обслуживания и ремонта тепловозов магистральных серий, использующихся в грузовом и пассажирском движении Техническое Текущий Сред- Капиобслуживание ремонт, тыс. км ний тальны ремон й Серии ТО-2, ТО-3, ТР- ТР- ТР- т СР, ремонт ч, не тыс. к тыс. к КР, 1 2 3 более м м тыс. км Тепловозы типа ТЭ10 всех серий с дизельгенератором 10Д100; 72 10 50 150 300 600 1200 тепловозы типа М62 всех серий с дизельгенератором 14Д40; Тепловозы типа ТЭ10 всех серий с дизельгенератором 1А-9ДГ; тепловозы типа М62 72 15 50 200 400 800 1600 всех серий с дизельгенератором 5-26ДГ; 2ТЭ116 ТЭП70 48 15 50 200 400 — 1200 ТГ16 72 10 55 120 240 480 960 ТГ21, ТГ22 72 15 75 150 300 600 1200 Таблица 3. Средние нормы периодичности технического обслуживания и ремонта магистральных локомотивов, использующихся в маневровой работе, в хозяйственном, вывозном и передаточном движении, а также маневровых тепловозов Техническое Текущий Сред- Капиобслуживание ремонт, мес. ний тальны Серии ремон й ТО-2, ч, ТОТР- ТР- ТРт СР, ремонт не 3, 1 2 3 лет КР, лет более сут. Магистральные локомотивы, использующиеся в 72 28 6 12 36 6 12 маневровой работе, в хозяйственном, вывозном и передаточном движении 25 ЧМЭ3 всех индексов с дизель-генераторами К6S310DR или 1-ПДГ4В, ТЭМ2 всех индексов с дизель-генераторами ПДГ1М или 1-ПДГ4А, ТЭМ3, ТЭМ16, ТЭМ17, ТЭМ18 ЧМЭ3 всех индексов с дизель-генератором 4-36ДГ, ТЭМ2 всех индексов с дизель-генератором 1-ПДГ4Д, ТЭМ7, ТЭМ7А ТГМ7, ТГМ11, ТГМ11А ТГМ1, ТГМ3, ТГМ4Б, ТГМ23 всех индексов, ТГК2 120 40 9 18 36 6 12 120 40 12 24 48 8 16 96 30 5 15 30 7,5 15 100 20 6 12 24 4 — Дифференцированные нормы периодичности ремонта для отдельных локомотивных депо или групп локомотивов с учетом местных условий (профиля и плана пути, веса поездов и скоростей движения на участке обращения, протяжённости участка обращения, среднесуточного пробега локомотивов и др.) устанавливаются с отклонением не более 20 % от средних норм. Для локомотивов, использующихся для вождения пассажирских (в том числе пригородных) поездов, периодичность ТО-2 не должна превышать 48 ч. Локомотивам, использующимся для вождения скоростных пассажирских поездов, техническое обслуживание ТО-2 необходимо производить каждый раз перед выдачей под поезд. Текущий ремонт ТР-1 магистральных локомотивов, использующихся в грузовом и пассажирском движении, необходимо производить не реже одного раза в шесть месяцев (если техническое обслуживание ТО-3 не производится — не реже одного раза в три месяца), текущий ремонт ТР-2 — не реже одного раза в два года, текущий ремонт ТР-3 — не реже одного раза в четыре года, средний ремонт — не реже одного раза в 8 лет, капитальный ремонт — не реже одного раза в 16 лет. Техническое обслуживание и ремонт магистральных локомотивов, использующихся в грузовом и пассажирском движении со среднесуточным пробегом менее 300 км, допускается производить в соответствии с нормами периодичности, указанными в таблице 3 для магистральных локомотивов, 26 использующихся на маневровой работе, в хозяйственном, вывозном и передаточном движении. Локомотивы, на которые распространяются гарантийные обязательства изготовителя после постройки или капитального ремонта (модернизации) с продлением срока службы, должны проходить техническое обслуживание и ремонт в соответствии с эксплуатационной документацией, сопровождающей конкретный локомотив. Система технического обслуживания и ремонта локомотивов железной дороги устанавливается начальником железной дороги по согласованию с Департаментом локомотивного хозяйства. Начальник железной дороги устанавливает дифференцированные нормы периодичности технического обслуживания и ремонта для отдельных локомотивных депо или групп локомотивов, определяет порядок взаимодействия структурных подразделений и работников железной дороги при организации технического обслуживания и ремонта локомотивов. Независимо от периодичности технического обслуживания и ремонта параметры бандажей колесных пар должны измеряться не реже одного раза в 30 суток. Нормирование продолжительности и трудоёмкости технического обслуживания и ремонта локомотивов в локомотивных депо Нормы продолжительности и трудоёмкости технического обслуживания и ремонта локомотивов устанавливаются начальником железной дороги дифференцированно по каждому локомотивному депо с учетом фактического уровня технологической оснащенности и других особенностей конкретного локомотивного депо на основании средних норм продолжительности технического обслуживания и ремонта локомотивов, а также средних норм трудоёмкости технического обслуживания и ремонта локомотивов и технически обоснованных норм времени, утверждаемых Департаментом локомотивного хозяйства. Для локомотивов с истекшим сроком службы устанавливается коэффициент увеличения норм трудоёмкости 1,10. Для локомотивов, эксплуатирующихся на увеличенных участках обращения в пределах нескольких железных дорог, устанавливается коэффициент увеличения норм трудоёмкости 1,15. Нормы продолжительности технического обслуживания ТО-2 локомотивов устанавливаются в следующих пределах: для пассажирских локомотивов — не более 2 ч; для двухсекционных грузовых тепловозов — не более 1,2 ч; для трехсекционных локомотивов, а также электровозов ВЛ85 и ВЛ15 — не более 1,5 ч; для четырехсекционных локомотивов — не более 2 ч; 27 для остальных локомотивов — не более 1 ч. Средние нормы продолжительности технического обслуживания ТО-3 и планового ремонта локомотивов в условиях локомотивных депо приведены в таблицах 4 и 5. Таблица 4. Средние нормы продолжительности технического обслуживания и ремонта электровозов Техническо Текущий ремонт Средни е ТР-1, ТР-2, ТР-3, й Серии обслужива- ч ремонт сут. сут. ние ТО-3, ч СР, сут. ВЛ10, ВЛ11, ВЛ80, ВЛ82, ВЛ60 — 18 3 6 6 всех индексов, ВЛ15, ВЛ85, ВЛ65, ЭП1 ЧС2, ЧС2Т, ЧС4, ЧС4Т, ЧС6, 12 18 3 6 6 ЧС7, ЧС8, ЧС200 Таблица 5. Средние нормы продолжительности технического обслуживания и ремонта тепловозов Техническо Текущий ремонт Средни е ТР-1, ТР-2, ТР-3, й Серии обслужива- ч ремонт сут. сут. ние ТО-3, ч СР, сут. Магистральные тепловозы всех 12 36 4 6 6 серий, ТЭМ7, ТЭМ7А ЧМЭ3 и ТЭМ2 всех индексов, 12 24 3 6 6 ТЭМ3, ТЭМ16, ТЭМ17, ТЭМ18, ТГМ7, ТГМ11, ТГМ11А ТГМ1, ТГМ3, ТГМ4Б, 5 24 8 16 20 ТГМ23 всех индексов, ТГК2 Средняя норма продолжительности технического обслуживания ТО-4 для станков типа А-41 составляет 1,2 ч на каждую обтачиваемую колесную пару, для станков типа КЖ-20 — 2,0 ч на каждую колесную пару. Для станков других типов норма продолжительности технического обслуживания ТО-4 устанавливается в соответствии с документацией на станок. Дифференцированные нормы продолжительности технического обслуживания и ремонта локомотивов для локомотивных депо 28 устанавливаются по согласованию с Департаментом локомотивного хозяйства с отклонением не более 30 % от средних норм. Если с техническим обслуживанием ТО-3, текущим ремонтом ТР-1 или ТР-2 совмещается обточка бандажей колесных пар, необходимо норму продолжительности технического обслуживания (текущего ремонта) увеличивать с учетом нормы продолжительности технического обслуживания ТО-4. При проведении вибродиагностики подшипников качения колёсномоторных блоков норма продолжительности технического обслуживания или ремонта увеличивается до 0,5 ч на каждый колёсно-моторный блок. При проведении операций по диагностике других узлов норма продолжительности технического обслуживания или ремонта локомотивов увеличивается в соответствии с документацией на применяемое диагностическое оборудование. 29 Лекция 6 Определение программы и фронта ремонта локомотивов и моторвагонного подвижного состава Годовую программу ремонта и технического обслуживания поездных локомотивов определяют как: 𝑀𝑆 Мкр = год ; 𝐿кр Мср = 𝑀𝑆год Мтр−3 = Мтр−2 = Мтр−1 = Мто−3 = − 𝐿ср 𝑀𝑆год 𝑀𝑆год − 𝐿тр−3 𝑀𝑆год 𝐿ср 𝑀𝑆год − 𝐿тр−2 𝑀𝑆год 𝐿тр−3 𝑀𝑆год − 𝐿тр−1 𝑀𝑆год 𝐿тр−2 𝑀𝑆год − 𝐿то−3 ; 𝐿кр 𝑀𝑆год 𝐿тр−1 ; ; ; , где 𝑀𝑆год – годовой пробег локомотивов или моторвагонных поездов, км; 𝐿кр , 𝐿ср , 𝐿тр−3 , 𝐿тр−2 , 𝐿тр−1 , 𝐿то−3 – нормы пробегов между капитальными, средними, текущими ремонтами и техническими обслуживании ТО-3. Для определения количества ремонтов и технических обслуживаний непоездных локомотивов (маневровых, горочных, вывозных и др.) предварительно определяют годовую работу в локомотиво-сутках: 𝑀Нгод = Мман ∙ 365, э ман где Мэ – эксплуатируемый парк непоездных локомотивов. Программу ремонта и технического обслуживания непоездных локомотивов в зависимости от объёма годовой работы определяют как: 𝑀Нгод ман 𝑀кр = ман; ман 𝑀ср = ман 𝑀тр−3 = ман 𝑀тр−2 = ман 𝑀тр−1 = 30,4𝑡кр 𝑀𝐻год 𝑀𝐻год ман 30,4𝑡𝑐р 𝑀𝐻год − ман 30,4𝑡тр−3 𝑀𝐻год ман 30,4𝑡тр−2 𝑀𝐻год ман 30,4𝑡тр−1 𝑀𝐻год ман 𝑀ТО−3 = ман 𝑡то−3 ман 30,4𝑡кр 𝑀𝐻год − − − − ; ман 30,4𝑡ср 𝑀𝐻год ; ман 30,4𝑡тр−3 𝑀𝐻год ман 30,4𝑡тр−2 𝑀𝐻год ман 30,4𝑡тр−1 ; ; , где 30,4 – среднее количество дней в месяце; ман ман ман ман ман ман 𝑡кр , 𝑡𝑐р , 𝑡тр−3 , 𝑡тр−2 , 𝑡тр−1 , 𝑡то−3 – нормы времени работы непоездных локомотивов между ремонтами в месяцах, и между ТО-3 и ТО-2 в сутках. 30 Фронт ремонта рассчитывается с целью определения количества локомотивов, одновременно находящихся в течение суток во всех видах ремонта. Количество единиц подвижного состава, находящихся одновременно в данном виде ремонта или технического обслуживания в среднем за сутки определяется как: 𝑀рем 𝑡рем 𝑓= , 𝑇 где 𝑀рем – программа данного вида ремонта или технического обслуживания расчётного периода (год, месяц, квартал); 𝑡рем – простой в ремонте или техническом обслуживании в сутках с учётом пересылки в недействующем состоянии; Т – количество календарных суток расчётного периода (год, месяц, квартал). Общее количество неисправных локомотивов за сутки сут 𝑓 = 𝑀рем = 𝑓кр + 𝑓ср + 𝑓тр−3 + 𝑓тр−2 + 𝑓тр−1 + 𝑓то−3 + 𝑓то−4 + 𝑓то−5 + 𝑓нп , где f – среднесуточное количество локомотивов (секций МВПС), находящихся на соответствующих видах ремонта и технического обслуживания (КР – ТО-4); 𝑓нп - среднесуточное количество локомотивов (секций МВПС), находящихся в неплановых ремонтах; 𝑓то−5 - среднесуточное количество локомотивов (секций МВПС) подготавливаемых в запас дороги, вводимых в эксплуатацию, после нахождения в запасе. Процентом неисправных локомотивов называют отношение среднесуточного количества неисправных локомотивов (секций МВПС) к парку, находящемуся в распоряжении депо: 𝑓 𝑥= ∙ 100. 𝑀рд Процент неисправных локомотивов (секций МВПС) подразделяют на деповской 𝑥деп , заводской 𝑥зав и общий 𝑥общ . Парк в распоряжении депо состоит из локомотивов, находящихся в эксплуатации, в ремонте, в резерве дороги: 𝑀рд = 𝑀э + 𝑀рем + 𝑀рез Процент неисправных локомотивов отражает техническое состояние всего парка, характеризует уровень организации ремонта, состояние ремонтной базы, а также степень надёжности локомотивов. Снижение процента неисправных локомотивов ведёт к снижению потребности инвентарного парка и повышению эффективности его эксплуатации. 31 Лекция 7 Определение потребного количества стоил для ремонта локомотивов и моторвагонного подвижного состава, позиций для ремонта узлов и агрегатов В зависимости от объёма и вида выполняемой работы в локомотивных и моторвагонных депо для выполнения технических обслуживаний и текущих видов ремонта строят специализированные стоила для выполнения ТО-3, ТР-1, ТР-2, ТР-3, ТО-4, для одиночной выкатки колёсных пар и колёсно-моторных блоков, очистки перед постановкой в ремонт, окраски и т.д. Количество специализированных стоил для каждого вида технического обслуживания и ремонта определяется в зависимости от годовой программы соответствующего технического обслуживания или ремонта и продолжительности простоя в каждом из них: для участков ТР-3, ТР-2, ТР-1, ТО-3, ТО-4 𝑴рем 𝒕𝒄 𝑲ст = , 𝑻 где 𝑴рем – программа данного вида ремонта или технического обслуживания за год; 𝒕𝒄 – простой на стойле в ТР-3 или ТР-2, сут; 𝑻 – количество рабочих дней в году (для ТР-3, ТР-2, ТР-1 𝑻 = 𝟐𝟓𝟑, для ТО3, ТО-2 𝑻 = 𝟑𝟓𝟕); для цехов ТО-2 при круглосуточной работе 𝑲ст = 𝑴рем 𝒕𝒓 𝑻Ф 𝝋, где 𝒕𝒓 – простой в ТО-2, ч; 𝝋 – коэффициент, учитывающий неравномерность постановки локомотивов (МВПС) в стойло (𝝋 = 𝟏, 𝟏 ÷ 𝟏, 𝟐); Ф – фонд рабочего времени цеха (стоила) за сутки. Как правило, для цехов ТО-2 Ф = 𝟐𝟒 часа. Стоила рассчитывают на локомотив или одну локомотиво-секцию, а для МВПС – на число вагонов в секции или поезде в зависимости от условий постановки их в ремонт. Для специализации депо и стоил, полной и равномерной загрузки оборудования и ремонтного персонала участков и отделений рекомендуется выполнять ремонты ТР-2 и ТР-3 локомотивов и других депо. При поточном методе ремонта для участка ТР-3 определяют количество ремонтных позиций М 𝒕 𝒏рп = год , 𝑻 где Мгод годовая программа текущего ремонта ТР-3; 32 𝒕 – простой локомотива в ремонте, сут; 𝑻 – число рабочих дней в году. Определение потребного количества станков, слесарных верстаков сборочных и испытательных стендов. Определение количества станков цеха (отделения), необходимого для обработки деталей, в объёме заданной программы выпуска, определяется по следующим формулам: - расчётное количество оборудования: Т Ср = к , Фд где Тк – суммарное штучно-калькуляционное время обработки всех деталей на оборудовании, станко-час; Фд – действительный (расчётный) годовой фонд времени работы оборудования при принятой сменности, ч; или Т Ср = ш , 𝑹 где Тш – штучное время обработки на данной операции, мин; 𝑹 – такт производства, мин; или Д Ср = , 𝒅Фд где Д – количество деталей одного наименования, выпускаемых цехом, шт; d – норма выработки на данной операции, шт/ч; - принятое количество оборудования: Сп = ∑ Ср где Коср = ∑ Сп ВТу Фд Коср , , здесь Ср – расчётное количество оборудования, шт, Сп – принятое количество оборудования, шт; Среднее значение нормативного коэффициента загрузки оборудования допускают для мелкосерийного и единичного производств – 0,8 – 0,9; серийного – 0,75 – 0,85; массово-поточного и крупносерийного 0,65 – 0,75. Расчётное количество станков обычно получается дробным и округляется до целого числа, например, 0,84≈1. Если число станков окажется больше целого числа, то целесообразнее произвести округление в меньшую сторону (1,13≈1); (3,16≈3), добиваясь снижения штучного времени за счёт внедрения организационно-технических мероприятий, направленных на сокращение подготовительно-заключительного, вспомогательного времени и времени обслуживания рабочего места. 33 Таблица 1. Фонд времени работы оборудования Число смен Количество часов работы в смену Календарный годовой фонд, Фк, ч 1 1 1 1 2 2 2 2 6 7 8 12 6+6 7+7 8+8 12+12 1772 2077 2374 4380 3544 4154 4748 8760 Действительный годовой фонд Фд, ч Кр=0,94 Кр=0,95 Кр=0,96 Кр=0,97 1666 1952 2232 4117 3331 3905 4463 8234 1683 1973 2255 4161 3367 3946 4511 8322 1683 1973 2255 4161 3367 3946 4511 8322 1683 1973 2255 4161 3367 3946 4511 8322 Количество слесарных верстаков определяется по формуле Св = МТсл Фд 𝟔𝟎Коср Кн , где М – годовая программа деталей, подлежащих слесарной обработке; Тсл – норма времени на слесарную обработку одной детали, мин; Фд – годовой полезный фонд работы верстака, ч; Коср – коэффициент загрузки верстаков; Кн – планируемый коэффициент выполнения норм; Количество стендов, необходимых для стационарной сборки изделий индивидуальными методами определяется по формуле МТст Ссб = , Фд Коср Кн где М – годовая программа выпуска изделий, шт.; Тст – время сборки одного изделия, ч; Фд – годовой полезный фонд работы стенда, ч; Коср – коэффициент загрузки сборочных мест; Кн – планируемый коэффициент выполнения норм. 34 Лекция 8 Понятие о крупноагрегатном методе ремонта При крупноагрегатном методе ремонта сборка локомотива начинается после окончания ремонта его базовых деталей (кузова с его рамой, рам тележек) не дожидаясь окончания ремонта остальных комплектующих с более длительным ремонтным циклом. Комплектующие поступают на сборку из оборотного фонда агрегатов. Оборотный фонд агрегатов, узлов ФОб формируется за счет ремонта узлов и агрегатов, снятых с ранее поступивших в ремонт локомотивов, а также новых, взамен узлов и агрегатов, восстановление ресурса которых невозможно. Оборотный фонд состоит из технологического запаса Фтехн определяемого требованиями технологического процесса и программой ремонта, и страхового запаса Фстр для замены агрегатов при неплановых (аварийных) ремонтах, а также агрегатов, не подлежащих восстановлению или требующих для своего восстановления особых условий и времени больше нормативного: ФОб= Фтехн+ Фстр. При стационарной форме ремонта технологический запас сменных агрегатов (узлов, деталей) данного наименования (А) можно определить, пользуясь схемой рис. 8.1. В схеме приняты следующие обозначения: t1 время от начала ремонта локомотива до демонтажа агрегата F; t2 и t4 - время демонтажа и монтажа агрегата А; t3 - время отсутствия агрегата А на локомотиве по графику технологического процесса; t5— время от момента окончания монтажа агрегата А на локомотиве до окончания его ремонта; tр±∆𝑡р - фактический простой локомотива в ремонте с учетом отклонения ∆𝑡р от нормированного; 𝑡а ∓ ∆𝑡а - фактический простой агрегата А в ремонте с учетом отклонения ∆𝑡а от нормированного. Рис. 8.1. Затраты времени при крупноагрегатном методе ремонта Необходимое количество запасных агрегатов 𝑡 ±∆𝑡 −𝑡 Фтехн = 𝑛а ( а а з + 𝑥а ). 𝑡р ±∆𝑡р где nа - число однотипных агрегатов на локомотиве; 35 ха - число, дополняющее величину Фтехн до ближайшего большего целого числа. Если одновременно параллельно ремонтируется Мр локомотивов, то 𝑡а ±∆𝑡а −𝑡з Фтехн = Мр 𝑛а ( 𝑡р ±∆𝑡р + 𝑥а ). За расчетный период Мр = Мгр (𝑡р ±∆𝑡р ) Тгр , где Мгр −годовая программа ремонтов локомотивов; Тгр − фонд времени за расчетный период. Тогда окончательно Фтехн = 𝑛а ( 𝑡а±∆𝑡а −𝑡з 𝑡р ±∆𝑡р + 𝑥а )Мгр . Для исключения сверхнормативных простоев локомотивов в ремонтах отклонение ∆𝑡а следует принимать максимальное (из графиков распределения отклонений). При tа<tр организация агрегатного метода ремонта возможна без создания фонда технологического запаса агрегатов. Страховой запас Фстр = а𝑛𝑎 𝑀𝑝 𝑡𝑎 /𝑇рг , где а - коэффициент сменяемости необходимых для неплановых ремонтов агрегатов (узлов, деталей), не подлежащих восстановлению или требующих для ремонта повышенного времени. Коэффициент сменяемости определяется по статистическим данным за достаточно большой период: 𝑎 = 𝜎/𝑛𝑎 𝑀𝑝 , где 𝜎 - число замененных однотипных агрегатов (узлов, деталей) за расчетный период. В депо часто выполняется несколько различных видов ремонта локомотивов (например, ТР-3 и ТР-2). При этом агрегаты (узлы, детали), снятые при одном виде ремонта, могут устанавливаться на локомотив, который находится в другом виде ремонта. Тогда технологический запас может быть определен по формуле 𝑛 г г (𝑡3, − 𝑡4, ) + 𝑀ТР−2 (𝑡3,, − 𝑡4,, )]. Фтехн = 𝑎г [𝑀ТР−3 𝑇р После преобразований получим 𝑛 г г г г Фтехн = 𝑎г (𝑀ТР−3 𝑡3, + 𝑀ТР−2 𝑡3,, + 𝑀ТР−3 𝑡4, + 𝑀ТР−2 𝑡4,, ). 𝑇р 36 г г где 𝑀ТР−3 , 𝑀ТР−2 —программы ТР-3, ТР-2 за расчетный период, 𝑇рг ; 𝑡3, , t3" — продолжительность ремонта агрегата (узла, детали) со ответственно при ТР-3 и ТР-2; 𝑡4, , 𝑡4,, — продолжительность отсутствия данного агрегата (узла, детали) на локомотиве согласно графику технологического процесса соответственно при ТР-3 и ТР-2. Часть агрегатов как технологического, так и страхового запаса может ремонтироваться в централизованном порядке (в другом депо или мастерских). Тогда оборотный фонд 𝑛 г Фоб = 𝑎г [(1 + 𝑎ТР−3 )(1 − 𝑏ТР−3 )𝑀ТР−3 𝑡3, + (1 + 𝑎ТР−2 )(1 − 𝑇р , г г 𝑏ТР−2 )𝑀ТР−2 𝑡3,, + (1 + 𝑎ТР−3 )𝑏ТР−3 𝑀ТР−3 − 𝑡3, ) + (1 + (𝑡3ц ,, г г г 𝑎ТР−2 )𝑀ТР−3 𝑏ТР−2 (𝑡3ц − 𝑡3,, ) − 𝑀ТР−3 𝑡4, − 𝑀ТР−2 𝑡4,, ], где 𝑏ТР−3 , 𝑏ТР−2 —коэффициенты, учитывающие количество агрегатов, направляемых для централизованного ремонта соответственно при ТР-3 и ТР-2; 𝑎ТР−3 , 𝑎ТР−2 —коэффициенты сменяемости агрегатов соответственно при ТР-3 и ТР-2. Необходимое число запасных агрегатов при поточной форме организации ремонта локомотивов больше, чем при стационарной, в аn раз, где аn — число позиций (постов) поточной линии. Однако программа при том же простое в ремонте будет тоже больше в ап раз и запас агрегатов на единицу ремонта при поточной форме остается на том же уровне, что и при стационарной. Дополнительные расходы С1, связанные с приобретением та запасных агрегатов, могут быть определены по формуле 1 𝑚𝑎 𝑐𝑎 С1 = г ( + 𝑚𝑎 𝑐𝑎 э𝑎 ), Мр 𝑡из где са — стоимость одного запасного агрегата; tиз — установленный срок износа агрегатов, лет; эа — годовые отчисления за пользование основными фондами (по агрегатам). Экономический эффект от применения агрегатного метода возрастает с увеличением программы ремонта. Наиболее экономически целесообразным агрегатный метод будет при концентрации ремонтов в определенных депо или на ремонтных базах. Минимальная годовая программа ремонта (Мгр ), начиная с которой экономически целесообразно применять агрегатный метод ремонта, определяется неравенством 100(С𝑎 − 𝐶𝑎, ) + (С𝑎 − 𝐶𝑎, )𝑒𝑎 𝜏ок г Мр ≥ , Ц ( ) (𝑡 − 𝑡2 )(100 + 𝑒л )𝜏ок 365 1 37 где Са, Са' — стоимость оборотного запаса агрегатов соответственно при агрегатном и неагрегатном методах ремонта, руб.; еа, ел — амортизационные квоты соответственно на агрегаты и локомотивы, % (ориентировочно можно принять еа = ел); 𝜏ок — срок окупаемости капитальных вложений, годы (для железнодорожного транспорта установлено 10 лет); Ц — стоимость одного тепловоза, руб.; 𝑡1 , 𝑡2 - простои тепловоза в ремонте соответственно при сравниваемом варианте и при агрегатном методе, сут. Крупноагрегатный метод ремонта локомотивов требует хорошо налаженного снабжения депо запасными частями (узлы, детали, агрегаты) и материалами, развитой кладовой. 38 Лекция 9 Организация поточного производства В зависимости от особенностей производственных процессов и типа производства на рабочих местах, участках, в цехах применяется определённый метод организации производства. Существуют два основных метода организации производства – непоточный и поточный. Непоточный метод организации производства применяется в единичном и серийном производстве. Он характеризуется следующими признаками: o На рабочих местах обрабатываются разные по конструкции и технологии изготовления предметы труда, поскольку их выпуск небольшой; o Рабочие места размещаются по однотипным группам без определённой связи с последовательностью выполнения операций, например группы токарных, фрезерных и др. станков; o Детали перемещаются в процессе изготовления сложными маршрутами, в связи с чем возникают большие перерывы в обработке. После каждой операции детали поступают в промежуточные цеховые кладовые, пока освобождается рабочее место для выполнения следующей операции. Не поточное производство не соответствует в полной мере принципам рациональной организации производственного процесса. В условиях поточного производства производственный процесс осуществляется в соответствии с принципами его рациональной организации - прямоточностью, непрерывностью, пропорциональностью и др. Поточное производство в основном предусматривает специализацию предприятия на выпуске определённого вида продукции. При этом рабочие места специализируются на выполнении только одной или нескольких однородных операций обработки деталей или сборки изделия. Концентрация и специализация производства позволяет эффективно использовать поточные линии. Основные признаки поточного производства: o За группой рабочих мест закрепляется обработка или сборка предмета одного наименования или предметов ограниченного числа наименований, родственных в конструктивно-технологическом отношении; o Рабочие места располагаются по ходу технологического процесса; o Технологический процесс изготовления изделия разбивается на операции, на каждом рабочем месте выполняется одна или несколько родственных операций; 39 o Предметы передаются с операции на операцию поштучно или небольшими передаточными транспортными партиями в соответствии с заданным ритмом работы поточной линии, благодаря чему достигается высокая степень параллельности и непрерывности; o Основные и вспомогательные операции вследствие узкой специализации рабочих мест отличаются высоким уровнем механизации и автоматизации. Основным из главных условий эффективности поточного производства является непрерывность потока, которая обеспечивается: o Непрерывностью протекания отдельных частичных процессов; o Непрерывной передачей предмета труда по операциям. Условия непрерывности – равномерный выпуск полуфабрикатов по определённым частичным процессам и по всему производственному процессу в целом (т.е прямоточность и синхронность выполнения смежных операций). Основным звеном поточного производства является поточная линия, представляющая цепочку рабочих мест, расположенных согласно последовательности выполнения технологических операций производственного процесса. Поточная линия – это комплекс технологического, контрольного и транспортного оборудования, которое расположено по ходу выполнения операций (сборки, разборки) и специализировано на выполнении одной или нескольких операций. Несколько поточных линий, расположенных по ходу технологического процесса, образуют поточное производство. По степени непрерывности процесса поточные линии бывают: Непрерывно-поточная линия характеризуется передачей предметов труда с одной позиции на другую по такту выпуска продукции (без переналадки оборудования). На прерывающихся линиях происходит переналадка оборудования на некоторых операциях. Передача изделий осуществляется по оперативному времени. Операции не синхронизированы. На переменно-поточных линиях (серийных) изготовляют или ремонтируют партии разноимённых предметов, а при запуске очередной партии производят переналадку оборудования. Производство подчиняется такту. По номенклатуре изготавливаемых изделий поточные линии бывают одно и многопредметные. На однопредметной поточной линии обрабатывается или собирается предмет одного типоразмера в течение длительного времени. Для перехода на изготовление предметов другого типоразмера требуется перестройка 40 линии. Такие линии используются при устойчивом выпуске изделий в больших количествах, т.е. в массовом производстве. На многопредметной поточной линии изготавливается несколько типоразмеров продукции, сходных по конструкции и технологии обработки и сборки. применяется в серийном производстве. По способу поддержания ритма различают линии с регламентированным ритмом и свободным ритмом. На линии с регламентированным ритмом обрабатываемые изделия передаются с операции на операцию через точно фиксированное время, то есть с заданным ритмом. Такие линии характерны для непрерывнопоточных производств. На линии со свободным ритмом отдельные предметы могут передвигаться с отклонением от расчётного ритма работы, тогда на линии образуются межоперационные запасы предметов. По способу транспортирования предметов между операциями различают конвейерные и неконвейерные поточные линии. Перемещать предметы по рабочим местам не всегда целесообразно. При сборке крупных машин и агрегатов проще организовать так называемую стационарную поточную линию, на которой собираемое изделие устанавливается неподвижно на сборочном стенде, а перемещаются специализированные бригады рабочих, за которыми закреплены отдельные операции. Число бригад равно или кратно числу рабочих мест на поточной линии. Производительность поточной линии зависит от её такта: чем меньше такт, тем больше изделий выпускают или ремонтируют на поточной линии. Такт есть расчётная длительность равных промежутков рабочего времени между выпуском с поточной линии следующих друг за другом изделий и соответственно время между запуском двух очередных изделий. R Фн , N Где Фн - номинальный фонд времени поточных линий при заданном режиме работы (число рабочих смен и часов работы в смену), мин; N - годовая программа выпуска изделий. По причине потерь рабочего времени номинальный фонд времени работы поточных линий будет меньше на величину потерь рабочего времени П р . Потери связаны с ремонтом оборудования, выполняемого в рабочее время; по организационно-техническим причинам (осмотры, наладка регулировка, смена инструмента), перерывами на личные надобности и аварийным причинам. 41 R (Фн П р ) N . Темп выпуска – величина обратная такту выпуска – число изделий выпускаемой поточной линией в единицу времени. Технологический процесс при поточном производстве строится так, чтобы длительность технологических операций приближалась бы к величине равной или кратной такту выпуска изделий с поточной линии. Такой принцип расчленения операций называется синхронизацией технологический процессов. В поточном производстве оборудование располагают по ходу операций технологического процесса. Если на отдельных местах имеется недогрузка, то рабочих используют на нескольких позициях. Продолжительность календарного времени, в течение которого изделие обрабатывают по всем позициям поточной линии, называется технологическим циклом. Число рабочих мест для каждой операции поточной линии определяется соотношением между трудоёмкостью соответствующей i-й операции и тактом потока R. n м i ti / R . Число рабочих мест округляется до целого. В связи с этим рабочие места могут быть загружены не полностью, следовательно коэффициент загрузки рабочих мест: К з n р. м.i / nп. м.i , где n р. м.i и nп. м.i соответственно расчётное и принятое число рабочих мест. При относительно малом числе рабочих мест округление производится в большую сторону, чтобы не допустить их перегрузки. При значительном числе рабочих мест округление производится в меньшую сторону, при этом возникшая перегрузка равномерно распределяется между рабочими местами. В том и в другом случае коррекции числа рабочих мест продолжительность соответствующих операций (трудоёмкость) принимает новое значение. t нi nп. м r . Непрерывно-поточное производство характеризуется постоянством ритма производственного процесса. Это постоянство достигается синхронизацией операций – согласованием длительности операций с ритмом (тактом) потока, то есть: t t t1 t 2 ..... i m R . n м1 n м 2 nм i nм m При синхронизации операций обеспечивается равенство или кратность их длительности. В последнем случае устанавливаются дублирующие рабочие места. 42 Окончательная синхронизация операций на непрерывно-поточной линии осуществляется в период отладки и освоения линии. Перегрузки на отдельных операциях в процессе окончательной синхронизации снимаются внедрением ряда организационно-технических мероприятий, изменением режимов обработки (где возможно, без ущерба качеству), применением более эффективной оснастки, рациональной организации труда на рабочем месте. Легче всего синхронизировать операции с преобладанием ручного труда (монтажно-сборочные) При непрерывно-поточном производстве для передачи предметов труда с позиции на позицию часто используют конвейер. Длина конвейерной линии L определяется произведением расстояния между осями двух смежных рабочих мест - шага конвейера l на общее число мест по одну сторону конвейера n0 . L l n0 . Скорость конвейера будет составлять, м/мин: К l / r . Поточному производству присущи такие недостатки как: o Узкая специализация работников; o Жесткая регламентация трудовой деятельности; o Недостаточный учёт индивидуальной производительности труда; o Снижение содержательной стороны труда. Практика показывает, что необходимо формировать такую структуру операции, при которой чередовались бы нагрузки на различные органы чувств и части тела работника. Считается, что элементарных операций должно быть не менее пяти. Практикуется ротация труда – отказ от жесткого закрепления работника за одной операцией. Следует подбирать сходные по характеру технологические операции, иначе период врабатываемости может увеличиться, а производительность труда снижаться. Одной из форм чередования труда является освоение смежных профессий. В течение смены работникам предоставляется обеденный перерыв и от двух до шести коротких перерыва для личной гигиены и производственной гимнастики. 43 Раздел 3 Организация работы цехов и отделений Лекция 10 Составление ленточных и сетевых графиков производственных процессов Применение сетевого планирования даёт положительные результаты при сложных производственных процессах, с участием большого количества работников. При ремонте ТПС большинство работ тесно связаны по времени выполнения, простои локомотивов строго регламентированы. Объектом управления является коллектив. Также учитывается техническая оснащённость рабочих мест. Сетевой график позволяет знать сроки окончания работ, сосредоточить внимание руководства на наиболее узких для выполнения плана участках. Метод СПУ базируется на сетевой модели, графически отображающей процесс выполнения работ. При этом комплекс работ, предусмотренный правилами ремонта разбивается на отдельные части, затем составляется схема, состоящая из линий связи между операциями с учётом логических и технологических зависимостей. Элементы сетевого графика изображены на рис. 10.1. Сеть – графическое представление работ и событий, отражающее их технологическую последовательность и связь. Событие – определяет начало или окончание некоторой работы, но не сам процесс её выполнения. На него не требуется расходов ни времени, ни ресурсов. Последующее событие означает завершение данной работы и начало следующей непосредственно за нею. Предшествующее событие определяет начало рассматриваемой работы. Операция (работа) представляет собой реальный процесс некоторой работы, на который расходуется рабочая сила и материалы, используется оборудование Фиктивная операция (работа) не требует для своего выполнения времени и ресурсов. Она отображает зависимость совершение одного события от совершения другого. 44 Рис. 10.1. Элементы сетевого графика Фиктивная операция с затратой реального времени, или «ожидание» - это процесс, требующий определённого времени без затраты каких-либо ресурсов. Это могут быть технологические перерывы, логическая взаимосвязь работ, протекание естественных процессов (остывание, старение и т.д.). Временные оценки – цифры, показывающие продолжительность тех или иных работ, увязываемых в сетевом графике. Их пишут над стрелками, обозначающими работы. Дата начала – календарный срок, соответствующий начальному событию сетевого графика. Дата окончания – календарный срок, соответствующий конечному событию сетевого графика. Критическая операция – операция, лежащая на критическом пути. Она имеет резервы времени равные нулю. Критический путь показывает наибольшее время для выполнения работы. Путь – последовательность технологически непосредственно связанных работ и событий. Критический путь – это непрерывная последовательность операций и событий от начального до конечного события, требующая наибольшего времени для его выполнения. Сумма времени операций лежащих на критическом пути определяет длительность всего технологического процесса – общая длительность выполнения работ. Если общая продолжительность работ, определяемая длительностью критического пути не удовлетворяет нас (по длительности, по тактности или по плотности работ), то приступают к оптимизации, то есть, например, сокращению продолжительности операций, находящихся на критическом пути. Это можно осуществить за счёт ресурсов по 45 операциям, расположенным на некритическом пути, использования резервов рабочей силы, материалов и т.д. В результате может получиться так, что подкритический путь может стать критическим, работы на котором также могут быть оптимизированы. Окончательно принимают наиболее рациональный вариант удовлетворяющий работников завода по сроком выполнения плана с учётом технической оснащённости производства. При разработке сетевых графиков продолжительность выполнения работы берётся согласно утверждённых норм. Если этот норматив не известен, то ожидаемую продолжительность выполнения операции находят из выражения: te a 4m b , 6 где а – оптимистическая оценка – минимально возможная продолжительность операции; b – пессимистическая оценка – максимально-возможная продолжительность выполнения операции; m – наиболее вероятная оценка. Сетевой график можно построить на основе ленточного графика (рис. 10.2.). Рис. 10.2. Ленточный график ремонта экипажной части В верхнем секторе указываем номер события. В левом указываем наиболее ранний возможный срок выполнения работы. В правом – наиболее поздний. В нижнем секторе – резерв времени – разница между двумя последними цифрами. 46 Рис. 10.3. Первичный сетевой график Критический путь 0 – 1 – 5 – 6 длится 41 час (рис. 10.3). Рис. 10.4. Оптимизация графика по времени Оптимизация по времени (рис. 10.3). Ремонт колёсных пар по двум потокам параллельно. Продолжительность ремонта колёсных пар сократилась вдвое, вместо 32 часов – 16. Критический путь: 0 – 1 – 2 – 6 – 7 составляет 36 часов. 47 Рис. 10.5. Оптимизированный сетевой график Оптимизация по времени (рис. 10.5). Ремонт корпусов букс в два потока с длительностью 12 часов вместо 24. Критический путь: 0 – 1 – 7 – 8 с продолжительностью 25 часов. Рис. 10.6. Оптимизация по рабочей силе Оптимизация по рабочей силе (рис. 10.6). Строим график плотности работ. Количество рабочих занятых в течение дня не одинаковое и колеблется от 6 до 10. операция ремонт роликовых подшипников между событиями 2 и 3 может быть выполнена в период между 4 и 5 операцией, то есть на новом графике это будут операции 3 – 4. при этом плотность рабочей силы одинакова – 8 человек. Табличный метод расчёта заключается в последовательном заполнении таблицы параметров сети. В таблице указывается перечень работ и последовательность их выполнения. В таблице t e - средняя продолжительность операции; Te - наиболее ранний возможный срок окончания работы; TL - наиболее поздний допустимый срок окончания работы. 48 Значение Te определяют всех величин Te по всем путям, ведущим к данному событию. Если к данному событию ведёт несколько путей, то выбирают из них самое продолжительное Te . Величину TL определяют начиная с конечного события, то есть в обратном направлении путём вычитания t e из значения для предыдущего события. Если получается две и больше величины TL для данного события, то выбирают наименьшее. В сетевых графиках отражают также применение агрегатного метода ремонта. На графиках отмечаются граничные события «подачи» агрегатов в другие цеха завода и их «получение». Могут быть оборванные ветви, обозначающие «подачу на склад» и «получение со склада». 49 Лекция 11 Разработка планов цехов и отделений По конфигурации зданий локомотивные депо бывают прямоугольные и веерные. Прямоугольные депо строятся со сквозными и тупиковыми путями. По взаимному расположению позиций и мастерских прямоугольные депо бывают павильонного (рис. 11.1, а) и ступенчатого (рис. 11.1, б) типов, а веерные — с поворотным кругом (рис. 11.1, в) и со стрелочной улицей (рис. 83, г). Существуют также депо комбинированного типа (рис. 11.1, д). Производственные помещения располагают в одном или нескольких зданиях, соединенных проходами. Служебно-бытовые помещения чаще размещают в общем блоке с производственными помещениями. Отдельно располагают котельную, экипировочные устройства, позиции реостатных испытаний (в депо, где производится ремонт тепловозов), электроподстанцию. В настоящее время веерные здания не строят ввиду неудобства установки мостовых кранов для обслуживания участков текущих ремонтов, суживающихся междупутий ремонтных позиций, усложняющих организацию ремонта. Рис. 11.1 Типы зданий депо 1 — ремонтные участки; 2 — ремонтные позиции Павильонные здания депо имеют наименьшую строительную стоимость. Они применимы для всех типов локомотивов и МВПС. Для них требуется меньшая строительная площадка, обеспечивается удобное взаимное расположение мастерских, ремонтных позиций и других производственных 50 помещений, сокращаются расходы на содержание зданий за счет уменьшения периметра наружных стен. Большое распространение получили здания депо ступенчатого типа со сквозными путями. Секции зданий такого депо выполняются с заходом одна за другую на 6—12 м для обеспечения удобного внутреннего сообщения. Во вновь строящихся депо каждая секция текущего ремонта имеет три параллельных пути. В каждой секции, как правило, производится один вид текущего ремонта или технического обслуживания. Достоинства зданий ступенчатого типа: удобство ввода и вывода локомотивов с ремонтных позиций, хорошее естественное освещение, пригодность для различных типов локомотивов, возможность дальнейшего расширения. Недостатки: значительные расходы на ремонтно-строительные работы из-за большого периметра наружных стен и больших по этой же причине теплопотерь, чему способствует также расположение ворот в противоположных торцовых стенах. На каждом пути ремонтной секции располагают одну или две ремонтных позиции. Строительная стоимость таких зданий относительно высокая. Достоинства прямоугольных депо с тупиковыми путями — благоприятные условия для сохранения тепла (отсутствие сквозняков), недостатки — возможность расположения на каждом пути только одной ремонтной позиции, наличие большого количества параллельных железнодорожных путей, широкая строительная площадка. Прямоугольное депо с тупиковыми путями в строительстве дешевле, чем со сквозными. В настоящее время локомотивные депо сооружаются по типовым проектам, разработанным с учетом унификаций основных зданий для всех типов локомотивов и МВПС. Унифицированы пролеты, расстояния между осями смежных путей, шаг между колоннами, крановые нагрузки, высота основных зданий. Это позволяет значительно удешевить постройку. Кроме того, унификация значительно упрощает переоборудование депо при переходе с одного вида тяги на другой, сводя его только к замене части технологического оборудования. 51 Рис. 11.2. Схематические планы локомотивных депо (ремонтноэксплуатационных) I—IV типов: 1 — участок ТР-2; 2 — участок ТР-1 и ТО3; 3 — ремонтные мастерские; 4 — служебно-бытовые помещения Для выполнения ТР-3 разработан типовой проект ремонтного депо с программой ремонта 300 и 600 локомотиво-секций в год. На ремонтноэксплуатационные и эксплуатационные тепловозные депо разработаны типовые проекты четырех типов (рис. 11.2). Основные размеры ремонтных участков принимают из условия установки на ремонтных позициях наибольших по длине локомотивов, размещения поточных механизированных ремонтных линий и позиций, необходимого оборудования, соблюдения проходов и проездов. При проектировании новых локомотивных депо и реконструкции существующих размеры зданий ремонтных участков устанавливают по размеру перспективного локомотива, намеченному к эксплуатации на 10-й год. Размеры новых зданий локомотивных депо унифицируются: длина делается кратной шагу колонны 6 или 12 м, пролет зданий должен быть кратным 6 м (12, 18, 24, 30); высоту зданий (отметки от пола до низа несущих конструкций перекрытия) с мостовым краном принимают 8,4; 9,6; 10,8; 12,6 и 14,4 м, а для остальных помещений — кратной 1,2 до высоты 10,8 м и кратной 1,8 м при большей высоте. Длина здания ремонтного участка ТР-3 𝐿зд.ТР−3 = 𝑙лок + 2𝑚 + 2(𝑎 + 𝑏 + 𝑑); участков ТР-2, ТР-1 и ТО-3 при установке одного локомотива 𝐿зд.ТР−2 = 𝑙лок + 2(𝑎 + 𝑏) + с; при установке двух локомотивов 𝐿зд.ТР−2 = 2𝑙лок + 2(𝑎 + 𝑏) + с + е; длина позиций со станком для обточки колесных пар и скато-опускной канавой 𝐿оп з = 2А + 2(𝑎 + 𝑏); 52 где m—длина локомотива по осям автосцепок; т — длина тележки локомотива; а — расстояние от оси автосцепки до края канавы (~1,2 м); b — расстояние от края канавы до торцовой стены (принимают 2,3 или 3 м); d — расстояние от тележки до оси автосцепки локомотива (принимают 1 м); c — половина окружности колеса локомотива (при диаметре колеса 1,05 м с=1,65 м, при диаметре 1,25 м с=2 м); е — расстояние между локомотивами, установленными на одном пути (принимают 2 м); А —расстояние от оси автосцепки до оси последней колесной пары. Наибольшая высота зданий требуется для тепловозов с несущим кузовом, у которых снятие и постановка дизелей осуществляется через верхний люк, т. е. без удаления кузова. Необходимая высота зданий участков ТР-2, ТР-1 и ТО-3 обусловлена снятием и установкой нагнетателя дизеля через верхний люк в кузове, для электродепо учитывается возможность выемки силового трансформатора. Высота секции зданий ТР-2 для МВПС до низа конструкции перекрытия—10,8 м, до головки подкранового рельса-—8,15 м, а со скатоопускной канавой с использованием мостового крана грузоподъемностью 5 т — не менее 9,6 м. При проектировании новых локомотивных зданий площади производственных помещений определяют согласно разработанным нормам на строительство депо. В табл. 11.1 приведены площади основных производственных помещений локомотивных депо. При ремонте в депо трехсекционных локомотивов длина ремонтных участков ТР-3, ТР-2, ТР-1, ТО-3 и ТО-2 увеличивается на длину одной (средней) секции локомотива, но кратность длины секции обязательно сохраняется. Минимальная высота производственных помещений согласно санитарным требованиям должна быть не менее 3,2 м до низа перекрытия, а помещений транспортного, складского и энергетического хозяйства — не менее 3 м, при этом до низа выступающих конструкций высота должна быть не менее 2,6 м. 53 ТР-3 ТР-2 ТР-1 и ТО-3 Одиночной выкатки и обточки колесных пар без выкатки ТО-2 и экипировки Размеры от стены до оси крайнего пути и междупутья, м Высота, м Длина, м Двухсекцио нные Односекцио локомотивы нные ВЛ80, локомотивы ВЛ10, ВЛ60, ЧС2, 2ТЭ10, ТЭ10, 2ТЭ10Л, ТЭП60 2ТЭ10В, 2ТЭ116 Ширина, м Число путей Ремонтный участок Принятая грузоподъемность крана, т Таблица 11.1. Размеры зданий ремонтных участков депо 2 3 3 108/108 48/72 30/48 108/108 72/84 48/84 30 24 24 12,6 10,8 10,8 6+7,5+7,5+9 5+7+7 + 5 5+7+7+5 30/5 10 5 3 3 48 30/48 72 48/84 24 24 10,8 7,2 5+7+7+5 6+6+6+6 10 — П р и м е ч а н и я . 1. Участок ТР-3 длиной 108 м принят из условия организации агрегатного ремонта с применением поточного метода с программой до 300 секций в год. При программе 600 секций в год делают два параллельных потока. 2. Ремонт дизелей и тележек размещается на участке ТР-3. 3. В числителе — данные при установке одного локомотива, в знаменателе — двух. В новых зданиях высота помещений участков, технологически связанных между собой и расположенных в одном здании, делается одинаковой. При наличии в мастерских кранов высота помещений увеличивается. Помещения оформляются с учетом архитектурных, эстетических и эргономических требований. В депо для ремонта электровозов переменного тока предусматриваются помещения для: ревизии и ремонта выемной части главных трансформаторов площадью до 280 м2; регенерации трансформаторного масла площадью до 70 м2; ремонта и настройки выпрямительных установок площадью до 180 м2; ремонта токоприемников площадью до 140 м2; ревизии главного выключателя площадью до 120 м2; проверки и настройки электронной аппаратуры площадью до 120 м2. Последние три отделения должны быть и в депо, где ремонтируют электровозы постоянного тока. Участок для ремонта токоприемников в целях экономии площади обычно располагают на балконе, сооруженном вдоль одной из торцовых стен на высоте 5,5— 6,0 м (над воротами депо) или 4,5—5,0 м (при отсутствии ворот). При разработке планировок отделений депо, мастерских, цехов механической обработки деталей следует учитывать следующие основные требования: 54 1. Оборудование в цехе необходимо размещать в соответствии с принятой организационной формой технологических процессов. При этом нужно стремиться к расположению производственного оборудования в порядке последовательности выполнения технологических операций обработки и контроля. 2. Расположение оборудования, проходов и проездов должно гарантировать удобство и безопасность работы: возможность монтажа, демонтажа и ремонта оборудования; удобство подачи заготовок и инструментов; удобство уборки отходов. При этом необходимо обеспечить установленные нормами расстояния между оборудованием (табл. 11.2) при различных вариантах их размещения (рис. 11.3), а также ширину проездов. 3. Планировку оборудования необходимо увязывать с применяемыми подъемно-транспортными средствами. В планировках предусматривают кратчайшие пути перемещения заготовок, деталей, узлов в процессе производства, исключающие возвратные движения. Грузопотоки должны не пересекаться между собой, а также не пересекать и не перекрывать основные проезды, проходы и дороги, предназначенные для движения людей. 4. Планировка должна быть «гибкой», т.е. необходимо предусматривать возможность перестановки оборудования при изменении технологических процессов. 5 Планировкой должны быть предусмотрены рабочие места для руководящего инженерно-технического персонала; следует предусматривать возможность применения механизированного и автоматизированного учета и управления. Таблица 11.2 Нормы расстояний станков от проезда, между станками, а также от станков до стен и колонн здания, мм Расстояние (см. рис. 11.3) От проезда до: · фронтальной стороны станка (а) · боковой стороны станка (б) · тыльной стороны станка (в) Между станками при расположении их: · «в затылок» (г) · тыльными сторонами друг к другу (д) Наибольший габаритный размер станка в плане, мм, не более 1800 4000 8000 1600/1000 500 500 1700/1400 700 900 2100/1900 1600/1000 500 500 2600/1600 800 900 2500/2300 2000/1000 700/500 500 2600/1800 1000 1300/1200 2600 55 · боковыми сторонами друг к другу (е) 1700/1400 1700/1600 · фронтальными сторонами друг к 2500/1400 2500/1600 другу и при обслуживании одним рабочим: одного станка (ж) двух станков (з) по кольцевой схеме (и) От стен колонн до: · фронтальной стороны станка л 1600/1300 1600/1500 1600/1500 л1 1300 1300/1500 1500 700 800 900 · тыльной стороны станка (м) Примечания 1. Расстояние между станками (к) при размещении их по кольцевой схеме принимается не менее 700 мм. Расстояние от колонн до боковой стороны станков (н) установлено 1200/900. 2. В знаменателе приведены нормы расстояний для цехов крупносерийного и массового производства, когда они отличаются от соответствующих норм для условий единичного и среднесерийного производства. При планировке оборудование размещается, исходя из удобства работы и обслуживания, эстетических соображений, норм технологического проектирования с соблюдением требований техники безопасности и охраны труда. Все оборудование делится на мелкое (до 1 т), среднее (от 1 до 10 т) и крупное (от 10 до 100 т). Аналогичное деление используется, исходя из наибольшего габаритного размера станка (см. табл. 11.2). При определении расстояний между станками, от станков до стен и колонн здания нужно учитывать следующее: 1) нормы расстояний даны от наружных габаритных размеров станков, включающих крайние положения движущихся частей и открытых дверок станка, стоек и шкафов управления; 2) при разных размерах двух рядом стоящих станков расстояние между ними принимается по большему из этих станков; 3) при обслуживании станков мостовыми кранами или кран-балками расстояние от стен и колонн до станков принимают с учетом возможности обслуживания станков при крайнем положении крюка мостового крана; 56 Рис. 11.3. Схемы расстановки станков 4) нормами расстояний не учитываются места для расположения конвейеров для уборки стружки, тумбочек, ящиков для расположения заготовок; 5) в зависимости от условий планировки, монтажа и демонтажа станков нормы расстояний могут быть, при соответствующем обосновании, увеличены. 6) для тяжелых и уникальных станков (габаритом свыше 16000 х 6000 мм) необходимые расстояния устанавливаются применительно к каждому конкретному случаю. Планировку оборудования разрабатывают на основе компоновочного плана. Так же, как и для компоновки, при разработке планировки вычерчивают в соответствующем масштабе план цеха или отделения с изображением строительных элементов. Возможные варианты размещения стационарных рабочих мест сборки для условий единичного, мелкосерийного и среднесерийного производства показаны на рис. 11.4, а в табл. 11.3 приведены нормы на их размещение. На планировке необходимо показать следующее: · строительные элементы – стены наружные и внутренние, колонны, перегородки (с указанием их типа), дверные и оконные проемы, ворота, подвалы, тоннели, основные каналы, антресоли, люки, галереи и т.п.; · технологическое оборудование и основной производственный инвентарь – станки, машины и прочие виды оборудования (включая резервные места), плиты, верстаки, стенды, складочные площадки материалов, заготовок, 57 полуфабрикатов и места для контроля деталей (при необходимости), магистральные, межцеховые и внутрицеховые проезды; Рис. 11.4. Схемы размещения рабочих мест сборки · подъемно-транспортные устройства: мостовые, балочные, консольные и прочие краны (с указанием их грузоподъемности), конвейеры, рольганги, монорельсы, подъемники, рельсовые пути; · вспомогательные помещения и мастерские, склады, кладовые, трансформаторные подстанции, вентиляционные камеры, а также конторские помещения и санитарные узлы, находящиеся в цехе. · местоположение рабочего; · необходимые разрезы с указанием размеров · указывается ширина пролетов и шаг колонн, расстояние от стен и колонн до станков и расстояние между станками; площади всех помещений; нумерация оборудования с расшифровкой в спецификации (оборудование нумеруют сквозной порядковой нумерацией последовательно слева направо затем сверху вниз). Подъемно-транспортное оборудование в малых цехах с несложным транспортом нумеруют после технологического оборудования. Таблица 11.3 Нормы расстояний для размещения сборочных рабочих мест, мм, Рабочая зона с одной стороны Рабочая зона вокруг объекта Габаритные размеры собираемого изделия, мм Расстояние До 650×250 До 1250х750 До 2500×1000 58 От проезда до: · фронтальной стороны стола (а) 1500/1000 · тыльной стороны стола (б) 500 · боковых сторон столов (в) 1250/1000 Между сборочными местами при взаимном расположении: · «в затылок» (г) 1750/1000 · тыльными сторонами (д) 0 · боковыми сторонами (е) 1500/750 · боковыми сторонами (е1) 0 · фронтальными сторонами (ж) 2750/2000 От стен и колонн до: 1500/1300 · фронтальной стороны стола (л) 0 · тыльной стороны стола (м) · боковой стороны стола (н) 750 Примечания: 1. 2250/1000 1000/750 1000 2750/1700 1500/1000 1500/750 1500/750 2250/1500 1000/900 1000 1500/1200 1500/1200 3500/2500 1750/1500 1000/750 | 1000/900 В знаменателе приведены нормы для среднесерийного производства, если они отличаются от единичного и мелкосерийного производства. 2. В нормы не включены площади для складирования деталей и сборочных узлов. Металлорежущие станки участков или линий могут быть расположены одним из двух способов: по типам оборудования или по ходу технологического процесса, т.е. в порядке выполнения операций. По типам оборудования станки располагают только в небольших цехах единичного и мелкосерийного производства при малых массах и габаритах обрабатываемых деталей, а также для обработки отдельных деталей в серийном производстве. В этих случаях создают участки однородных станков: токарных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных и т.п. По ходу технологического процесса станки располагают в цехах серийного и массового производства так, чтобы не было возвратных движений грузопотоков. При размещении станков в цехе руководствуются следующими правилами и приемами. 1) Участки, занятые станками, должны быть, по возможности, наиболее короткими. В машиностроении длина участков составляет 40 – 80 м. Зоны заготовок и готовых деталей включаются в длину участка. 2) Технологические линии на участках располагают как вдоль пролетов, так и поперек их. 3) Станки вдоль участка могут быть расположены в два, три и более рядов. При расположении станков в два ряда между ними оставляется проход для 59 транспорта. При трехрядном расположении станков может быть два (рис. 11.5, а) или один проход (рис. 11.5, б). В последнем случае продольный проход образуется между одинарным и сдвоенным рядами станков. Для подхода к станкам сдвоенного ряда (станки расположены друг к другу тыльными сторонами), находящимся у колонн, между станками оставляют поперечные проходы. При расположении станков в четыре ряда вдоль участка устраивают два прохода: у колонн станки располагают в один ряд, а сдвоенный ряд – посредине (рис. 11.5, в). 4) Станки располагают по отношению к проезду вдоль, поперек (рис. 11.5.) и под углом (рис. 11.6, 11.7, а). Наиболее удобное расположение – вдоль проезда и при обращении станков к проезду фронтом. При поперечном расположении станков затруднено их обслуживание (подача заготовок, обмен инструментов, приемка деталей и т.д.), так как приходится предусматривать поперечные проходы для доставки деталей на тележках или электрокарах к рабочим местам. Для лучшего использования площади револьверные станки, автоматы и другие станки для обработки прутковых материалов, а также протяжные, расточные, продольно-фрезерные и продольно-шлифовальные станки располагают под углом. Станки для прутковой работы ставят загрузочной стороной к проезду, а другие станки так, чтобы сторона с приводом была обращена к стене или колоннам, что удобнее для складирования заготовок и исключает поломку привода при транспортировке деталей. Станки для прутковой работы размещают также в шахматном порядке (рис. 11.7, б), причем в этом случае необходимо обеспечить возможность подхода к ним с двух сторон. Рис. 11.5. Расположение станков в пролете: 60 Рис. 11.5. Продольное и поперечное расположение станков в пролете Рис. 11.6. Расположение расточных станков под углом и продольнострогальных вдоль пролета Станки по отношению друг к другу располагают фронтом, «в затылок» и тыльными сторонами. При расположении станков вдоль участка более выгодно используется площадь с тыльным расположением станков. 1) Крупные станки не следует устанавливать у окон, так как это приводит к затемнению цеха. Ширина магистральных проездов межцеховых перевозок выбирается от 4500 до 5500 мм. 61 Рис. 11.7. Расположение токарно-револьверных станков Ширина цеховых проездов зависит от вида напольного транспорта и габаритных размеров перемещаемых грузов. Для всех видов напольного электротранспорта ширина проезда А (в миллиметрах) составляет: - при одностороннем движении А = Б + 1400; - при двустороннем движении А = 2Б + 1600; - для электрокар при одностороннем движении А = Б + 1400, где Б – ширина груза, мм. Ширина пешеходных проходов принимается равной 1400 мм. Зона рабочего (от фронтальной стороны станка до затылка рабочего) принимается равной 800 мм. Если станки расположены у стен, что усложняет уборку с проезда механизированными средствами, необходимо вдоль стены предусмотреть проезд шириной 3000 мм. В проездах рекомендуют применять одностороннее движение; двустороннее допускается только тогда, когда обоснована его необходимость. При разработке планировки следует рационально использовать не только площадь, но и весь объем цеха и корпуса. Высоту здания необходимо использовать для размещения подвесных транспортных устройств, а также проходных складов деталей и сборочных единиц, инженерных коммуникаций и т.д. Места поперечных разрезов рекомендуется выбирать так, чтобы можно было показать высоту пролета, перегородки, антресоли, каналы и т.п. Плоскость разрезов при пересечении со стенами должна проходить по проемам (окнам, дверям, воротам). В плоскостях разрезов допускаются переломы под прямым углом. Линия разреза указывается на плане согласно требованиям единой системы конструкторской документации (ЕСКД). На чертеже разрезы размещают так, чтобы горизонтальные линии в натуре были параллельны нижней кромке чертежа, не зависимо от места разреза на плане. Элементы здания на технологической планировке можно не штриховать. Строительные размеры конструкций здания, оконных и дверных проемов и т.п. на технологических планировках не указывают. 62 Лекция 12 Определение потребного количества производственных рабочих К производственным рабочим относятся рабочие зон и участков, непосредственно выполняющие работы по ТО и ТР подвижного состава. Различают технологически необходимое (явочное) и штатное (списочное) число рабочих. Технологически необходимое число рабочих обеспечивает выполнение суточной, а штатное – годовой производственных программ (объемов работ) по ТО и ТР. технологически определяется: необходимое (явочное) число рабочих (человек) 𝑞Мрем Чяв = Т𝑘 где q –нормативная трудоёмкость ремонта или обслуживания на один локомотив или секцию МВПС, чел-ч; Мрем – годовая программа ремонта локомотивов или секций МВПС; Т – годовой фонд рабочего времени работника, ч; 𝑘 – коэффициент выполнения норм выработки (𝑘 = 1,1 − 1,15). Списочную численность рабочих определяют как: Чсп = Чяв (1 + кзам ), где кзам – коэффициент замещения отсутствующих рабочих (по болезни, отпуска). При ремонте локомотивов и МВПС кзам = 0,09. Распределение списочного контингента рабочих по участкам и отделениям депо производится из процентного соотношения затрат рабочей силы. Пример. Определить явочную численность рабочих, необходимую для выполнения текущего ремонта электровозов серии ВЛ80с при годовой программе ремонта ТР-3 – 84 электровоза, ТР-2 – 120 электровозов, ТР-1 – 200 электровозов, при трудоёмкости ремонтов ТР-3 – 3500 чел-ч, ТР-2 – 1200 чел-ч, ТР-1 – 370 чел-ч (см. табл. 12.1) и годовом фонде времени работы рабочего Т=2079 час: Чяв = 𝑞ТР−3 МТР−3 + 𝑞ТР−2 МТР−2 + 𝑞ТР−1 МТР−1 Т𝑘 63 Чяв = 3500 ∙ 84 + 1200 ∙ 120 + 370 ∙ 1200 = 469 чел. 2079 ∙ 1,1 Штат вспомогательных работников депо по ремонту оборудования, инструмента и работников хозяйственного определяют в процентном отношении от трудовых производственные нужды и принимают для тепловозных электровозных – 19%, депо МВПС – 18%. деповского отделения затрат на депо 20%, Таблица 12.1 Трудоёмкость технического обслуживания ТО-3 и текущих ремонтов локомотивов Вид и серия подвижного Единица ремонта состава ТО -3 ТР- 1 ТР- 2 ТР-3 Электровозы ВЛ80С, ВЛ80 т Электровоз - 370 1200 3500 ВЛ80К « - 320 1100 3400 ВЛ82, ВЛ82 м « 250 450 1500 4500 ЧС4 « 130 240 1300 4000 ЧС2 « 95 205 410 2500 ВЛ10 « 100 260 440 2800 2ТЭ10М, 2ТЭ10У Секция 100 250 1400 2800 чмэз Тепловоз 65 145 550 1400 ТЭМ2 « 60 140 500 1300 тгмз « 55 130 490 1100 Тепловозы Ремонт и техническое обслуживание тягового подвижного состава выполняются комплексными и специализированными ремонтными бригадами. Комплексные бригады организуются на участках текущего ремонта и технического обслуживания локомотивов. В состав комплексной бригады входят: слесари, выполняющие ремонт механического оборудования — проверку, ремонт и ревизию тяговых электродвигателей, колесно-моторных блоков, автосцепки, рессорного подвешивания и др.; слесари-электрики, выполняющие ремонт, осмотр и ревизию главного генератора, электрических аппаратов, изоляцию электроцепей, электродвигателей 64 вентиляторов, тяговых электродвигателей и т.д.; слесари, выполняющие ремонт дизеля тепловоза и вспомогательного оборудования. В некоторых депо для повышения ответственности и материальной заинтересованности в улучшении качества ремонта и снижении простоя тепловозов в ремонте, в состав комплексных бригад вводят слесарей по ремонту топливной аппаратуры и автотормозного оборудования, а также мойщиков-уборщиков подвижного состава, которые, кроме обтирочных работ, смазывают трущиеся узлы и заправляют локомотивы водой, песком и маслом. Комплексную бригаду возглавляет мастер. В целях улучшения технического состояния локомотивов введен порядок закрепления за комплексными бригадами слесарей конкретных грузовых и пассажирских локомотивов (по номерам). При организации работы исходят из того, чтобы все операции по техническому обслуживанию ТО-3, а по электровозам и электропоездам — по текущему ремонту ТР-1 производились в течение одной рабочей смены. Комплексные бригады, выполняющие ТР-1 и ТО-3, работают круглосуточно (по 4-сменному графику, продолжительность смены 12 ч), а на текущем ремонте ТР-2, ТР-3 — в одну, две или три смены продолжительностью 8 ч с двумя выходными днями в неделю. Специализированные бригады организуются в локомотивных депо на ремонте, осмотре и ревизии ответственных узлов тягового подвижного состава (дизеля и вспомогательного оборудования, топливной аппаратуры, электрических машин, электрической аппаратуры, колесных пар, роликовых букс, аккумуляторных батарей, тормозного и пневматического оборудования, скоростемеров и контрольно-измерительных приборов, автоматической локомотивной сигнализации, автостопов и поездной радиосвязи). Специализированные бригады создаются при специализированных участках (отделениях), которые производят работы для всех видов ремонта и технического обслуживания локомотивов, выполняемых в депо. Это требует от каждого работника бригады высокой квалификации. Режим работы рабочих специализированных бригад должен быть таким, как у комплексных бригад. В локомотивных депо с большим парком тягового подвижного состава организуются бригады, выполняющие работы по устранению отказов локомотивов в межремонтные периоды (неплановый ремонт). Расчет потребности рабочих для ремонта и технического обслуживания локомотивов, дизель- и электропоездов производится в каждом локомотивном депо на основании плановой программы ремонта и нормативов затрат труда на единицу ремонта (см. табл. 12.1). 65 Лекция 13 Организация нормирования и оплаты труда Нормирование труда – установление обоснованных затрат и результатов труда отдельных работников или групп работников при изготовлении продукции или выполнения работы при определённых организационно-технических условиях. Другими словами, нормирование – это процесс научно обоснованного расчёта оптимальных норм и нормативов, направленный на оптимальное использование производственных ресурсов. Норма – минимально допустимая величина i-го ресурса на выполнение определённого вида работ в определённый период (в частности, нормы труда, времени, выработки и тд.). Выделяют два основных метода нормирования: аналитический и суммарный. При суммарном методе (опытно-статистические нормы) нормирования норма времени устанавливается в целом на всю производственную операцию без предварительного её изучения, разделения на составные части. Нормы рассчитывают исходя из личного опыта нормировщика по статистическим данным (как среднее арифметическое), а также на основе обработки и систематизации ранее имеющихся норм по аналогичным операциям. Эти нормы не являются прогрессивными, так как не учитывают передовой опыт работы других предприятий. При использовании аналитического метода устанавливают технически обоснованные нормы времени, которые в настоящее время предпочтительнее. Нормирование включает следующие этапы: o Изучение и анализ структуры и содержания объекта нормирования; o Разработка мероприятий, способствующих повышению производительности труда; o Расчёт норм и контроль внедрения мероприятий и нормативов; o Коррекция норм по результатам внедрения. При анализе состава и структуры операции её расчленяют на элементы, приёмы, действия и движения. Учитывают опыт передовых работников. В свою очередь, составляющие операции нормируются также либо расчётно-аналитическим методом, либо экспериментальноаналитическим методом. При расчётно-аналитическом методе продолжительность операции определяют из нормативов времени, установленных заранее для отдельных составных частей операции (движений, действий, приёмов). При экспериментально-аналитическом методе нормативы времени на выполнение отдельных составных частей операции определяют замерами непосредственно на производстве посредством хронометража. 66 Нормы подразделяют на типовые и местные. Типовые нормы устанавливают на основе типовых технологических процессов и типовой организации производства. Эти нормы являются исходными. На их основе на местах устанавливают местные нормы времени. Местные нормы могут учитывать специфику производства и должны стремиться к типовым. Затраты рабочего времени Затраты времени на производстве определяют по отношению: o Предмету труда; o Работникам предприятия; o Производственному оборудованию. Рабочее время работника, в течение которого он выполняет работу включает: o Время работы; o Время перерывов. Устанавливаются следующие затраты времени: o Подготовительно-заключительное Т ПЗ – время, затрачиваемое на создание условий для выполнения основной работы. Это время на ознакомление с заданием и чертежом, подготовку рабочего места и наладку оборудования, на оформление и сдачу готовой продукции. Подготовительно-заключительное время обычно устанавливается на партию изделий или весь объём выполняемой работы и не зависит от размера партии. Это время включается в норму лишь в доле, приходящейся на единицу продукции или работы. o Оперативное время TОП - время, затрачиваемое на выполнение производственного задания. Т ОП Т О Т ВСП . o Основное время TO – время, непосредственно затрачиваемое на превращение предмета труда в готовый продукт. o Вспомогательное время Т ВСП – время, затрачиваемое на действия, необходимые для выполнения основной работы. Это время на установку детали на станок, стенд, снятие её после операции, время на смену инструмента, измерения детали, изменения режима обработки. o Время обслуживания рабочего места Т ОБС – время, необходимое для поддержания оборудования, инструментов и приспособлений в рабочем состоянии и ухода за рабочим местом в течение смены. Оно состоит из времени на техническое обслуживание (подналадку оборудования, смену инструмента и т.д.) и время организационного 67 обслуживания (подготовку рабочего места в начале смены, уход за ним в течение смены и уборку по окончании смены). o Время перерывов TП - которое состоит из времени на отдых и личные надобности Т ОТ . Л и времени простоев по организационно-техниеским причинам Т ОРГ.Т . Рабочее время Время работы Время перерывов Зачастую в условиях массового производства затраты времени на Т ПЗ подготовительно-заключительные работы могут быть незначительны и учитываться в составе времени работ по обслуживанию рабочего места Т ОБС . К регламентированным перерывам относят время на отдых в течение смены и на личные надобности Т ОТ . Л и время перерывов, вызванных специфическими условиями производства. К нерегламентированным перерывам относят время перерывов при нарушениях производственного процесса и производственной дисциплины Т ОРГ.Т . 68 Раздел 4 Организация технической подготовки производства Лекция 14 Конструкторская подготовка производства, задачи и основные этапы Конструкторская подготовка производства включает проектирование новой продукции и модернизацию ранее производившейся, а также разработку проекта реконструкции и переоборудования предприятия или его отдельных подразделений. В процессе проектирования определяется характер продукции, ее конструкция, физико-химические свойства, внешний вид, техникоэкономические и другие показатели. Результаты конструкторской подготовки оформляются в виде технической документации - чертежей, рецептур химической продукции, спецификаций материалов, деталей и узлов, образцов готовой продукции и т.п. Задачи конструкторской подготовки Проектирование новой продукции осуществляется проектнотехнологическими и научно-исследовательскими институтами, научнотехнологическими центрами, а также конструкторскими отделами и лабораториями предприятий. Основными целями конструкторской подготовки производства являются: непрерывное совершенствование качества продукции; повышение уровня технологичности конструкции, под которой понимается облегчение приемов изготовления продукции и возможность применения прогрессивных методов изготовления. Это обеспечивает лучшее использование производственных ресурсов при изготовлении продукции; снижение себестоимости новой продукции за счет изготовления и совершенствования конструкции изделия, уменьшения расхода материалов на единицу продукции, снижения эксплуатационных затрат, связанных с использованием продукции; использование при проектировании продукции существующих стандартов и унифицированных полуфабрикатов; обеспечение охраны труда и техники безопасности, а также удобств при эксплуатации и ремонте новых изделий. Этапы конструкторской подготовки Конструкторская подготовка производства включает: разработку проектного задания, эскизного проекта; изготовление и испытание опытного образца; разработку технического проекта, рабочего проекта; изготовление и испытание изделий опытных партий; 69 доводку конструкции по результатам испытаний; уточнение рабочего проекта и его оформление; передачу рабочего проекта органам технологической подготовки производства. Исходным для проектирования новой продукции является проектное (техническое) задание, которое составляется заказчиком (предприятием) или по его поручению проектной организацией. В проектном задании указываются наименование продукции, ее назначение, область применения, технические и экономические показатели в процессе производства и эксплуатации. На уровне проектного задания должны быть определены принципиальные отличия новой конструкции или изделия от ранее выпускаемых, приведены перечень и обоснование необходимости изготовления оригинальных изделий, даны подробные расчеты эффективности нового изделия с учетом эффекта, рассчитанного как для потребителя, так и для производителя. На основании анализа проектного задания заказчика и сопоставления различных вариантов возможных решений изделий, сравнительной оценки решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также патентных материалов составляется техническое предложение - совокупность конструкторских документов, содержащих технические и технико-экономические обоснования целесообразности дальнейшей разработки проекта. Техническое предложение после согласования и утверждения в установленном порядке является основанием для разработки эскизного (технического) проекта. Эскизный проект - совокупность конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры проектируемого изделия. При разработке эскизного проекта определяется принципиальная характеристика нового изделия, производится выбор наиболее эффективного решения, его технических, технологических, эксплуатационных параметров. Эскизный проект всегда составляется в нескольких вариантах для последующего выбора одного из них. Эскизный проект после согласования и утверждения в установленном порядке служит основанием для разработки технического проекта или рабочей конструкторской документации. Технический проект - совокупность конструкторских документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные данные для разработки рабочей документации. 70 Технический проект позволяет осуществлять выбор материалов и полуфабрикатов, определять основные принципы изготовления продукции и проводить экономическое обоснование проекта. Технический проект после согласования и утверждения в установленном порядке служит основанием для разработки рабочей конструкторской документации. Ранее разработанные конструкторские документы обычно применяют при разработке новых или модернизации изготавливаемых изделий, что приводит к сокращению сроков проектирования. Заключительной стадией (этапом) конструкторской подготовки производства является разработка технической документации (чертежей, инструкций и т.д.), технических условий. Технические условия (ТУ) — неотъемлемая часть комплекта технической документации на продукцию (изделие, материал, вещество и т.п.), на которую они распространяются. ТУ должны содержать все требования к продукции, ее изготовлению, контролю, приемке и поставке, которые целесообразно указывать в конструкторской или другой технической документации. При отсутствии конструкторской или другой технической документации на данную продукцию ТУ должны содержать полный комплект требований к продукции, се изготовлению, контролю, приемке и поставке. ТУ разрабатывают на одно изделие, материал, вещество, а также на несколько конкретных изделий, материалов, веществ (групповые технические условия). Состав ТУ и содержание разделов определяются в соответствии с особенностями продукции. После испытания и доводки опытной партии уточняется рабочий проект, который передается в законченном виде для технологической подготовки производства. На всех стадиях проектирования уточняются, конкретизируются и окончательно определяются все технические и экономические характеристики изделия, определяется целесообразность использования первоначально выбранного пути совершенствования продукции и принимается решение о ее выпуске. Установленный и рассмотренный выше порядок конструкторской подготовки изделия характерен в полной мере лишь для массового и крупносерийного производств, продукции сложного профиля (автомобили, станки, тракторы и т.п.). Для мелкосерийного и единичного производств, независимо от технической сложности изделия, количество стадий и объемы работ по каждому из них уменьшаются. В отраслях металлургической и химической промышленности, переработки сельскохозяйственного сырья, а также в добывающих отраслях проектирование изделий выполняется главным образом на стадии прикладных исследований, изысканий и разработок, а также технологической подготовки производства. 71 Конструкторская подготовка производства осуществляется в соответствии с комплексом государственных стандартов, устанавливающих единые взаимосвязанные правила и положения ее проведения, оформления и обращения конструкторской документации, разрабатываемой и применяемой промышленными, научно-исследовательскими, проектноконструкторскими организациями и предприятиями. Их применение позволяет создавать благоприятные условия для обеспечения научнотехнической подготовки производства на высоком уровне, способном гарантировать конкурентоспособность выпускаемых изделий, сокращать время проектирования, обеспечивать необходимое единообразие этого процесса. Основные функции и исполнители конструкторских работ на промышленном предприятии представлены в таблице 14.1. Таблица 14.1. Основные функции и исполнит ели конструкторских работ на промышленном предприятии Функция Службы и подразделения исполнителей А. Разработка конструкторской документации на новые и модернизируемые изделия А.1. Согласование и утверждение технического задания огк, ЗК, ПС А.2. Разработка технического предложения огк, ПС А.З. Разработка эскизного проекта огк, ЗК, ПС А.4. Разработка технического проекта огк, ЗК, ПС А.5. Разработка рабочей документации огк, ЗК, ПС А.5.1. Опытного образца (опытной партии) огк, ЗК, ПС А.5.2. Установочной серии огк, ЗК, ПС А.5.3. Установившегося серийного (массового) производства огк, ЗК, ПС А.6. Выявление и правовая охрана научно-технического решения огк, огт, onс А.7. Контроль за соблюдением нормативной документации, международных правил и положений огк, onс, сс Б. Изготовление, испытания и приемка опытного образца, установочных и головных серий огк, цвп,огт,опс В. Обеспечение производственной и эксплуатационной технологичности огк, огт 72 Условные обозначения: ОГК - отдел главного конструктора; ОГТ - отдел главного технолога; ПС - патентная служба; ЗК- заказчик; ОПС организация и предприятия-смежники; ЦВП - цехи вспомогательного производства; СС - служба стандартизации. Стандартизация Поэтому следует рассмотреть основные организационные пути, которые позволяют при обеспечении необходимых качественных характеристик изделия подготовить его к производству быстро и с возможно меньшими затратами. К их числу можно отнести: — широкое применение принципов стандартизации и унификации; — обеспечение технологичности конструкции изделия. Одним из эффективных направлений, позволяющих повысить качество проектируемых изделий, уменьшить трудоемкость, сократить время конструкторской подготовки, является применение конструкторских решений, базирующихся на принципах унификации и стандартизации. При использовании в проектируемых 70—80% унифицированных и стандартных элементов конструкции цикл создания и освоения новых машин сокращается на 15—25%. Конструкторская унификация — это сокращение необоснованного многообразия конструкторских решений. Унификация устраняет излишнее разнообразие типов конструкций самих изделий, форм и размеров деталей и заготовок, профилей и марок материалов и создающая условия для специализированного производства повторяющихся изделий и их элементов. Унификация является базой агрегатирования, т.е. создания изделий путем их компоновки из ограниченного числа унифицированных элементов, а также конструкционной преемственности, которая означает применение в конструкции нового изделия уже освоенных в производстве сборочных единиц и деталей. Это установление необходимого минимума типов и параметров машин, механизмов, приборов, средств автоматизации, материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий с учетом развития машиностроительной отрасли. Одним из важнейших направлений конструкторской унификации является сокращение номенклатуры изделий, имеющих одинаковое или сходное эксплуатационное назначение. Оно реализуется путем создания параметрических рядов (гамм) изделий, аналогичных по своей кинематике, рабочему процессу, различных по габаритам, мощностным или другим основным эксплуатационным параметрам (грузоподъемность автомобиля или крана, рабочий объем цилиндров двигателя, производительность компрессора и т.д.). Параметрические ряды создаются, как правило, в соответствии с одним из основополагающим стандартов 73 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел» (ГОСТ 8032— 84). Параметрические ряды формируют в каждой отрасли перспективный типаж изделий, что экономически благоприятно ограничивает их возможную номенклатуру. Благодаря унификации в пределах параметрического ряда удается на основе принципов агрегатирования создать необходимое количество изделий за счет небольшого числа типоразмеров сборочных единиц. Выбор оптимального параметрического ряда определяется исследованием потерь (возникающих, например, от завышения массы сборочной единицы при установке ее на изделие, требующей меньшей прочности) и выгод от снижения себестоимости с увеличением объема выпуска в связи с унификацией. Следующее важное направление — сокращение номенклатуры сборочных единиц и деталей за счет их унификации и стандартизации (например, подшипники, крепежные элементы и др.). Конструктор в своей работе использует альбомы стандартных элементов, исследует возможности унификации конструкций, использование конструкционной преемственности. На промышленных предприятиях и в проектных организациях применяют нормоконтроль конструкторской документации с обязательной визой нормоконтролера, без которой документация не утверждается руководителем. Кроме того, нормоконтролеры ведут учет ошибок в документации, консультируют разработчиков по вопросам ее оформления, систематизируют поступающие нормативные документы. Большое значение имеет стандартизация форм и размеров поверхностей нестандартизованных деталей, позволяющая использовать стандартный инструмент и существенно сократить сроки и затраты в технологической подготовке и освоения производства. Сокращение числа марок и асссортамента материалов, применение стандартных профилей приводят к сокращению складских запасов и улучшению материально-технического снабжения. Унификация заготовок (изготовление близких по конфигурации деталей из одинаковых заготовок) позволяет применять высокопроизводительные технологические процессы в заготовительных цехах и существенно сократить производственный цикл изготовления продукции. 74 Лекция 15 Технологическая подготовка производства, задачи и основные этапы Технологическая подготовка производства является продолжением работ по проектированию изделия. На этой стадии устанавливается, при помощи каких технических методов и средств, способов организации производства должно изготавливаться данное изделие, окончательно определяется его себестоимость и эффективность производства. Такая технология разрабатывается как для каждого нового изделия, так и для традиционной продукции в целях повышения технического уровня и снижения издержек производства, улучшения условий труда, охраны окружающей среды. Технологическая подготовка производства охватывает проектирование технологических процессов, а именно: выбор и расстановку оборудования на площади цеха; определение и проектирование специальной технологической оснастки; нормирование затрат труда, материалов, топлива и энергии. Под технологическим процессом понимается совокупность методов изготовления продукции путем изменения состояния, свойств, форм и габаритов исходных материалов, сырья и полуфабрикатов. В процессе технологической подготовки производства разрабатываются способы механизации и автоматизации производственных процессов, а также решаются некоторые вопросы организации производства, а именно: внедрение поточных методов, организация и оснащение рабочих мест и участков, выбор транспортных средств и средств хранения сырья, полуфабрикатов и продукции и т.п. Исходя из спроектированного технологического процесса и выбора на этой основе оборудования и режима его работы определяются основные нормативы расхода рабочего времени, сырья, материалов, топлива, энергии и других элементов производства на единицу продукции. Этапы технологической подготовки Технологическое проектирование начинается с разработки маршрутной технологии. Ее содержание заключается в определении последовательности выполнения основных операций и закреплении их в цехах за конкретными группами оборудования. Одновременно осуществляется выбор инструмента и технологической оснастки, расчет норм времени и установление разряда работ, указывается специальность рабочих с соответствующим уровнем квалификации. Согласно маршрутной технологии за каждым цехом и участком закрепляются обрабатываемые виды продукции, что обусловливает их специализацию, место и роль в производственной структуре предприятия. 75 Затем для каждого цеха и участка разрабатывается операционная технология, содержание которой составляют пооперационные технологические карты. Они содержат указания и параметры выполнения каждой производственной операции. В индивидуальном и мелкосерийном производствах, а также на предприятиях со сравнительно простой технологией разработка технологических процессов обычно ограничивается маршрутной технологией. В массовом же и крупносерийном производствах вслед за маршрутной разрабатывается более подробная пооперационная технология. Из всех возможных технологий, предлагаемых на этом этапе, затем осуществляется выбор оптимальной. При этом сопоставляются натуральные показатели и сравнивается себестоимость продукции и работ при разных вариантах. Выбранная технология производства должна обеспечивать повышение производительности труда, требуемое качество изготовления при наиболее низкой себестоимости продукции по сравнению с другими вариантами. Лучший вариант технологического процесса принимается в качестве типового для данных условий производства на определенный отрезок времени вплоть до разработки более перспективного варианта. Применение типовых технологических процессов способствует ограничению числа технологических операций. Они позволяют установить единообразие способа обработки однотипных изделий и применяемой технологической оснастки, создают условия для сокращения затрат и продолжительности проектирования технологий. Разработка типовых технологических процессов предполагает следующие этапы: определение технологического маршрута обработки изделия данной группы; выбор пооперационного технологического процесса; установление способов обработки отдельных элементов (выполняемых технологических операций) для изделия данной группы. Технологическая подготовка производства предусматривает также разработку проектов, изготовление и наладку специального технологического оборудования, технологической оснастки, необходимых для производства нового (модернизированного) изделия. Это очень трудоемкая и дорогостоящая работа, поскольку при освоении ряда новых моделей (например, автомобилей и других машин) изготавливается по нескольку тысяч штампов, приспособлений, моделей, десятки автоматических линий. В связи с этим в отраслях крупносерийного и массового производства, выпускающих продукцию технологически сложного профиля, переход на изготовление нового изделия, как правило, 76 совмещается с реконструкцией и техническим переоснащением предприятий. Проводя работы по технологической подготовке производства, необходимо учитывать, что организация производства новых видов продукции, модернизация изделий и процессов производства требуют материальной и организационной подготовки. Материальная подготовка производства предусматривает приобретение, монтаж и наладку нового оборудования, изготовление или закупку инструментов и приспособлений, сырья и материалов, т.е. обеспечение производства всеми материальнотехническими ресурсами. Организационная подготовка включает совершенствование организации производства и труда и адаптацию их к условиям изготовления новой продукции, новой техники и технологии. Сюда также входит подбор и расстановка кадров в соответствии с новым характером производства, внесение коррективов в структуру аппарата управления, в функциональное и иерархическое распределение труда. Организация технологической подготовки Технологическую подготовку производства осуществляет отдел главного технолога. Задачи, решаемые при этом, группируются по следующим основным функциям: обеспечение технологичности конструкции изделия; разработка технологических процессов; проектирование и изготовление средств технологического оснащения; организация и управление процессом технологической подготовки производства. Отправной точкой в технологической подготовке производства является получение исходных документов на разработку и производство новых изделий. Разработка документации по организации технологической подготовки производства осуществляется в три стадии, содержание которых представлено в таблице 15.1. Таблица 15.1. Документация по организации технологической подготовки Стадии Содержание работ разработки Техническое задание Издание приказа, формирование подразделений по организационнотехническому обследованию системы технологической подготовки производства Проведение анализа существующего уровня технологической подготовки производства 77 Технический проект Рабочий проект Разработка предложений по совершенствованию системы технологической подготовки производства Разработка, согласование и утверждение технического задания на совершенствование системы технологической подготовки производства Разработка рабочей конечной информационной модели системы технологической подготовки производства Разработка схемы управления технологической подготовкой производства Унификация и стандартизация форм документов, используемых в системе технологической подготовки производства Разработка методических материалов по классификации и кодированию техникоэкономической информации Разработка и утверждение технологических операций, подлежащих автоматизации Рассмотрение и утверждение технического проекта Разработка рабочей документации технологической подготовки производства по функциям: обеспечение технологичности конструкций изделий; разработка технологических процессов; проектирование и организация изготовления средств технологического оснащения: организация и управление процессом технологической подготовки производства Создание банка стандартных элементов технологической оснастки Создание трудовых и материальных нормативов на проектирование средств технологического оснащения производства Создание нормативной базы для качественной и количественной оценки технологичности изделий 78 Создание информационной базы технологической подготовки производства Разработка рабочих программ для решения технологических задач по автоматизации производства В целом весь процесс разработки предполагает: обследование и анализ существующей на предприятии системы технологической подготовки производства; разработку технического проекта системы технологической подготовки производства, в котором определяется назначение и формируются требования, которым должны удовлетворять как система в целом, так и отдельные ее элементы; создание рабочего проекта, предусматривающего разработку информационных моделей решения задач, всего комплекса технологических процессов на основе типизации и стандартизации, документации по организации рабочих мест и участков основного и вспомогательного производства на основе типовых и стандартных технологических процессов. Результатом работы по технологической подготовке производства являются правила обеспечения технологичности конструкции изделий. Технологичность конструкции изделия Технологичность конструкции изделия проявляет себя через подготовку производства, предусматривающую взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, достижение оптимальных трудовых и материальных затрат, сокращение времени на производство, техническое обслуживание и ремонт изделия. Сведения об уровне технологичности конструкции используются в процессе оптимизации конструктивных решений на стадии разработки конструкторской документации, при принятии решения о производстве изделия, анализе технологической подготовки производства, разработке мероприятий по повышению уровня технологичности конструкции изделия и эффективности его производства и эксплуатации. Обеспечение технологичности конструкции изделия наряду с отработкой самой конструкции включает ее количественную оценку. Этот показатель рассчитывается с помощью базовых (исходных) данных. К числу основных показателей, характеризующих технологичность конструкции изделий, можно отнести трудоемкость изготовления изделия, его удельную материалоемкость, технологическую себестоимость, трудоемкость, 79 стоимость и продолжительность технического обслуживания, степень унификации конструкции. При оценке технологичности конструкции следует пользоваться минимальным, но достаточным количеством показателей. Точность количественной оценки технологичности конструкции изделий, а также перечень показателей и методика их определения устанавливаются в зависимости от вида изделия и степени отработки его конструкции и типа производства. При проведении отработки конструкции изделия на технологичность следует иметь в виду, что в этом случае играют роль вид изделия, степень его новизны и сложности, условия изготовления, технического обслуживания и ремонта, перспективность и объем его выпуска. Испытание конструкции изделия на технологичность должно способствовать решению следующих основных задач: снижение трудоемкости и себестоимости изготовления изделия; снижение трудоемкости и стоимости технического обслуживания изделия; снижение общей материалоемкости изделия — расхода металла и топливно-энергетических ресурсов при изготовлении, а также монтаже вне предприятия-изготовителя и ремонте. Работы по снижению трудоемкости и себестоимости изготовления изделия и его монтажа сопровождаются повышением серийности изделия посредством стандартизации и унификации, ограничения номенклатуры составных частей конструктивных элементов и используемых материалов, применения высокопроизводительных и малоотходных технологических решений, использования стандартных средств технологического оснащения, обеспечивающих оптимальный уровень механизации и автоматизации производственных процессов. Снижение трудоемкости, стоимости и продолжительности технического обслуживания и ремонта предполагает использование конструктивных решений, позволяющих снизить затраты на проведение подготовки к использованию изделия, а также облегчающих и упрощающих условия технического обслуживания, ремонта и транспортировки. В свою очередь, комплекс работ по снижению материалоемкости изделия включает: применение рациональных сортаментов и марок материалов, эффективных способов получения заготовок, методов и режимов упрочнения деталей; разработку и применение прогрессивных конструктивных решений, позволяющих повысить ресурс изделия и использовать малоотходные и безотходные технологические процессы; 80 разработку рациональной компоновки изделия, обеспечивающей сокращение расхода материала. В ходе выполнения технологической подготовки производства различают два вида технологичности конструкции изделия — производственную и эксплуатационную. Производственная технологичность конструкции проявляется в сокращении затрат средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства, а также длительности производственного цикла. Эксплуатационная технологичность конструкции изделия выражается в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт изделия. Оценка технологичности конструкции может быть двух видов: качественной и количественной. Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя. Качественная сравнительная оценка вариантов конструкции допустима на всех стадиях проектирования, когда осуществляется выбор лучшего конструктивного решения и не требуется определение степени различия технологичности сравниваемых вариантов. Качественная оценка при сравнении вариантов конструкции в процессе проектирования изделия предшествует количественной и определяет ее целесообразность. Количественная оценка технологичности конструкции изделия выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности конструкции. Количественная оценка рациональна только в зависимости от признаков, которые существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции. Виды технологичности, главные факторы, определяющие требования к технологичности конструкции, и виды ее оценки графически представлены на структурной схеме. 81 Методы сравнения технологических процессов Технологическая подготовка производства ставит перед технологом задачу: из имеющихся в его распоряжении вариантов изготовления изделия выбрать оптимальный, т.е. наиболее рациональный и экономичный, способ производства, оборудование и технологическую оснастку. Оптимальный вариант необходимо выбирать с учетом условий производства — степени его устойчивости, серийности, сложности. Например, в крупносерийном и массовом производстве, как правило, есть все возможности, чтобы решить эту задачу, так как каждый элемент затрат может быть рассчитан с высокой степенью точности. В серийном же производстве продолжительность выпуска изделий короче из-за довольно частой сменяемости номенклатуры, поэтому сравнительная оценка сопоставляемых технологических процессов должна быть проведена быстро и качественно. В основе сравнительных расчетов лежит определение технологической себестоимости и установление экономически целесообразного объема годового производства. Технологической себестоимостью называется сумма затрат, изменяющаяся с изменением технологического процесса. Законченные результаты проектирования технологической подготовки производства оформляются специальной документацией. На предприятиях машиностроения, строительных материалов, мебельных фабриках и в 82 некоторых других отраслях такими документами являются технологические карты. Они представляют описание всего технологического процесса от поступления исходных материалов и комплектующих изделий на склад отдела материально-технического снабжения и до выпуска готового изделия и передачи его отделу сбыта продукции. Например, в металлургии основной технологической документацией являются нормативно- технологические карты, графики работ, производственно-технические инструкции и разработанные на их основе программы для электронных управляющих машин. Технологический регламент является основной технологической документацией в ряде отраслей, например в химической промышленности. В нем дается описание основных параметров, этапов и режимов технологического процесса, рецептуры и порядка ведения операций. В технологическом регламенте устанавливается характеристика готового продукта, перечень и характеристика исходного сырья и материалов. На предприятиях всех отраслей промышленности технологическая документация обязательно включает: нормы расхода сырья, материалов, энергии, топлива, нормы отходов производства, описание транспортных маршрутов, перечень рабочих инструкций, спецификации оборудования и инструментов. Выполнение работ по технологической подготовке производства позволяет сосредоточить усилия конструкторов, технологов и организаторов на решении главных задач развития техники, технологии и организации производства, повысить гибкость технологических процессов к переналадке на выпуск новых изделий и снизить затраты на ее проведение приблизительно в два раза. 83 Раздел 5 Организация контроля качества продукции Лекция 16 Основные задачи организации контроля качества продукции Система контроля качества продукции – это совокупность методов и средств контроля и регулирования компонентов внешней среды, определяющих уровень качества продукции на стадиях стратегического маркетинга, НИОКР и производства, а также технического контроля на всех стадиях производственного процесса. Компонентами внешней среды системы контроля качества продукции для уровня предприятия являются результаты маркетинговых исследований, НИОКР, сырьё, материалы, комплектующие изделия, параметры организационно-технического уровня производства и системы менеджмента предприятия. Нарушение требований, предъявляемых к качеству изготовляемой продукции, приводит к увеличению издержек производства и потребления. Поэтому своевременное предупреждение возможного нарушения требований к качеству является обязательной предпосылкой обеспечения заданного уровня качества продукции при минимальных затратах на её производство. Эта задача решается на предприятиях с помощью технического контроля. Техническим контролем называется проверка соблюдения технических требований, предъявляемых к качеству продукции на всех стадиях её изготовления, а также производственных условий и факторов, обеспечивающих требуемое качество. Объектами технического контроля являются материалы и полуфабрикаты, поступающие на предприятие со стороны, продукция предприятия, как в готовом, так и на всех стадиях её производства, технологические процессы, орудия труда, технологическая дисциплина и общая культура производства. Технический контроль на предприятии призван обеспечивать выпуск продукции, соответствующей требованиям конструкторско-технологической документации, способствовать изготовлению продукции с наименьшими затратами времени и средств, предоставлять исходные данные и материалы, которые могут быть использованы в целях разработки мероприятий по повышению качества продукции и сокращению издержек. Технический контроль представляет собой комплекс взаимосвязанных и проводимых в соответствии с установленным порядком контрольных операций. Подавляющее большинство контрольных операций является неотъемлемой и обязательной частью производственного процесса и поэтому возлагается на рабочих, выполняющих соответствующую производственную операцию. Вместе с тем в целях обеспечения выпуска 84 продукции надлежащего качества и предупреждения потерь в производстве ряд контрольных операций выполняется бригадирами, мастерами и специальном персоналом – работниками заводского отдела технического контроля (ОТК). Общие принципы рациональной организации технического контроля сводятся к следующим: - технический контроль должен охватывать все элементы и стадии производственного процесса; - техника, методы и организационные формы контроля должны полностью соответствовать особенностям техники, технологии и организации производства; - эффективность рациональной организации технического контроля в целом и отдельных её элементов должна быть обоснована надлежащими экономическими расчётами; - система контроля должна обеспечивать чёткое и обоснованное распределение обязанностей и ответственности между отдельными исполнителями и различными подразделениями предприятия; - система контроля должна использовать эффективные методы статистического контроля. В зависимости от конкретных задач, стоящих перед техническим контролем, различают следующие основные его виды: профилактический, приёмочный, комплексный и специальный. Профилактический контроль имеет целью предупреждение появления брака в процессе производства продукции. Приёмочный контроль осуществляется с целью выявления и изоляции брака. Комплексный контроль решает обе задачи: и профилактики и приёмки. Специальный контроль решает специфические задачи, например, инспекционный контроль, контроль эксплуатации продукции и т.п. Методы контроля качества: контроль наладки; летучий контроль; статистические методы контроля; выборочный или сплошной контроль; статистический анализ технологического процесса, оборудования, качества продукции. Для проверки фактического соответствия качества поставляемой продукции используются различные организационно-технические процедуры, формы и методы, в том числе контроль, диагностирование, испытание, анализ причин брака, отказов, рекламаций и др. Все эти процедуры выполняются, как правило, изготовителем или по его заказу – сторонней организацией. Поэтому у потребителя может возникнуть 85 сомнение в объективности представленных ему результатов. Другим видом контрольных процедур, обеспечивающих получение информации о качестве, является государственный надзор. Сертификация продукции и систем качества В условиях конкуренции завоевать соответствующий рыночный сегмент можно, только представив потенциальным потребителям достоверную информацию о качестве товара. Исходя из необходимости обеспечения потребителями объективной и достаточной информации о качестве стал распространяться такой вид контроля, как сертификация. Сертификация. – это деятельность по подтверждению соответствия продукции установленным требованиям. Она осуществляется третьей, независимой организацией. Почти во всех странах Западной Европы, США и Японии обязательная сертификация получила значительное распространение и связана, как правило, с безопасностью, охраной здоровья и окружающей среды. Во многих странах сертификация основывается на законах о безопасности, сертификации продукции, потенциально опасной для людей и окружающей среды. Сертификация базируется на следующих основных принципах: 1) обеспечение государственных интересов при оценке безопасности продукции и достоверности информации о её качестве; 2) добровольность либо обязательность; 3) объективность, т.е. независимость от изготовителя и потребителя; 4) достоверность, т.е. использование профессиональной испытательной базы; 5) исключение дискриминации в сертификации продукции отечественных и зарубежных изготовителей; 6) предоставление изготовителю права выбора органа по сертификации и испытательной лаборатории; 7) установление ответственности участников сертификации; 8) правовое и техническое обеспечение, а также многофункциональность использования результатов сертификации (сертификатов и знаков соответствия) изготовителем, торговлей, потребителями, органами надзора, таможней, страховыми организациями, биржами, аукционами, арбитражем, судом; 9) открытость информации о положительных результатах сертификации продукции с учётом её специфики, характера производства и потребления. 10) разнообразие форм и методов проведения сертификации продукции с учетом ее специфики, характера производства и потребления. 86 Организация сертификации включает две стадии: - обеспечение и реализация условий для создания и производства продукции, подлежащей сертификации; - организация и проведение сертификации продукции как подтверждение её соответствия требованиям нормативно-технической документации. Сертификация включает экономические и организационнотехнические аспекты. Наряду с сертификацией производств и продукции Международной организацией по стандартизации (ИСО) проводится сертификация или аккредитация испытательных центров, которые могут проводить сертификацию продукции. Этим центрам ИСО выдаёт лицензию на сертификацию. 87 Лекция 17 Производственные погрешности и функции их распределения Точность технологического процесса - это его свойство, обуславливающее близость действительных и номинальных значений параметров производимой продукции. Например, при изготовлении или ремонте партии деталей все их соответствующие размеры теоретически должны быть абсолютно одинаковыми. В реальности же, невозможно изготовить два абсолютно одинаковых элемента, так как невозможно обеспечить одинаковые условия обработки. Таким образом, одной из задач производства становится минимизация производственных погрешностей максимальное приближение действительных размеров к своим целевым значениям, то есть к чертёжным размерам. Производственными погрешностями называются всякого рода отступления от номинальных размеров, параметров, указанных на чертежах и в технических условиях. В случаях исследования геометрии деталей к ним относятся: отклонения диаметральных, угловых и линейных размеров; неправильность геометрической формы деталей (конусность, овальность, изгиб и т.д.); непараллельность, неперпендикулярность, невыдерживание заданных углов между линиями и плоскостями в деталях и собранных узлах; эксцентриситеты и несоосности цилиндрических поверхностей; непрохождение осей через заданные точки; невыдерживание заданных значений зазоров при сборке и т.д. Знание характеристик производственных погрешностей позволяет оценить уровень точности изготовления или ремонта деталей, достигаемый на данном оборудовании, при данном технологическом процессе, инструменте. Источниками производственных погрешностей могут быть: погрешности оборудования; колебания режимов работы оборудования; погрешности инструмента; неоднородность материала изделия; ошибки рабочего. Большинство из названных причин являются случайными, особенно для крупных производственных партий. Следовательно, отклонения, в основном, тоже будут носить случайный характер и изучение 88 производственных погрешностей целесообразно производить статистическими методами. Отклонение размера должно находиться в поле допуска, назначаемого конструктором. Величина поля допуска выбирается по соображениям надёжности работы будущего изделия и, с другой стороны, экономическим соображениям. Допуск на свободные размеры может быть достаточно большим и для получения этих размеров может быть использована более дешевая технология. В свою очередь, сопрягаемые прецизионные детали (например, детали топливной аппаратуры) имеют малые допуски на размеры и технология их изготовления наиболее сложна и затратна. При анализе производственных погрешностей определяют: величину поля рассеивания размеров деталей партии; характер распределения размеров в этом поле; положение центра группирования размеров относительно заданного номинального значения; соотношением между величинами поля рассеивания размеров и поля допуска. Поле допуска 2 на параметр, размер, назначается при проектировании исходя из требуемой точности. Например, для размеров изделий установлено 19 квалитетов точности 01, 0, 1, 2,…..17. Квалитеты 01 – 1 устанавливают допуски размеров концевых мер длины, 2 – 4 – для калибров и особо точных размеров, 5 – 13 для сопрягаемых размеров, квалитеты с 14 по 17 – для несопрягаемых и неответственных размеров. В порядке убывания точности допуски квалитетов обозначаются в соответствии с ГОСТ 25346-89 IT01, IT0, … IT16, IT17 (см. приложение, табл. П.1). Для квалитетов с 5 до 17 допуски вычисляют по формуле: IT ai , где a - число единиц допуска (см. табл.1); i - единица допуска. Единица допуска выражает зависимость величины допуска от номинального размера и служит базой для определения стандартных допусков. Для размеров до 500 мм единицу допуска, мкм вычисляют по формуле: i 0,45 3 Dm 0,001Dm , где Dm - средний диаметр интервала в мм. Для размеров 500 – 10000 мм: i 0,004Dm 2,1, мкм. 89 В этих зависимостях первое слагаемое учитывает погрешность обработки, а второе – погрешность измерения и температурные погрешности. Средний диаметр интервала равен среднему геометрическому размеру данного интервала: Dm Dб DМ , где Dб и DМ - больший и меньший размеры интервала. Начиная с IT6 значения а образуют геометрическую прогрессию со знаменателем q 1,6 , то есть при переходе к каждому следующему квалитету число единиц допуска увеличивается на 60%, а через пять квалитетов – в 10 раз. Условимся в данной работе допуск на параметр или размер обозначать 2 . Таблица 17.1. Числа единиц допуска а для квалитетов (по ГОСТ 25346-89) квалитет а Назначение квалитетов 01 0 1 1 1,41 2 8 Концевые меры длины 9 10 11 12 Калибры, особо точные 13 размеры 2 3 4 2,74 3,74 5,12 квалитет 14 15 16 17 а 25 40 64 100 160 250 Назначение квалитетов Сопрягаемые размеры 400 640 1000 1600 Размеры с неуказанными 7 допусками 10 Сопрягаемые размеры 16 Примечания: 1. для размеров до 500 мм допуски в квалитетах от 01 до 4 определяют по формулам: IT 01 0,3 0,008 Dm ; IT 0 0,5 0,12 Dm ; IT 3 IT 1 IT 5 ; IT 2 IT 1 IT 3 ; 5 6 7 IT 4 IT 3 IT 5 , где IT в микрометрах, D – в миллиметрах. 2. Квалитеты 14…17 для размеров менее 1 мм не применяются. Рассмотрим различные виды производственных погрешностей и их функции распределения. Случайной называют погрешность, которая для различных изделий рассматриваемой партии имеет разные значения, причём её появление не подчиняется никакой видимой закономерности. Случайные погрешности ещё называют высокочастотными, они непостоянны по величине и знаку, появление их обычно нельзя предугадать 90 заранее. Причины появления их различны, например, колебание твёрдости заготовок. Кривая распределения производственных погрешностей при значительном количестве их взаимно-независимых источников и при отсутствии резко доминирующих факторов (влияние каждого случайного фактора на сумму ничтожно мало и примерно одинаково по своей величине) носит вид кривой нормального распределения – подчиняется закону Гаусса (рис.1). Кривая распределения характеризуется математическим ожиданием – центром группирования отклонений и значением Mx среднеквадратического отклонения , характеризующим поле рассеивания значений размера. Данные характеристики используются для установления связи между полем рассеивания и полем допуска (рис. 17.1). Рис.17.1. Кривая плотности нормального распределения Нормальный закон распределения случайных величин описывается уравнением: ( xM 1 y e 2 2 X 2 )2 , где y - частота, или плотность вероятности случайных величин; - среднеквадратическое отклонение случайных величин; x - значения (вектор значений) случайных величин; M x - среднее значение случайных величин (математическое ожидание); 2дисперсия случайных величин; x M x - отклонение случайной величины от среднего значения. и M x часто называют параметрами распределения, а для записи нормального закона распределения используют обозначение N( M x , ). 91 Вероятность того, что случайная величина x находится в интервале x1 x x2 , определяется интегралом: x2 x2 1 x ydx 2 e ( x M X )2 2 2 dx , x1 1 то есть площадью под кривой графика распределения случайной величины в том же интервале X 1 x X 2 . Математическое ожидание определяется как: k Mx x i 1 i , k где xi - i-я случайная величина из генеральной совокупности значений X , при i 1...k ; k - количество элементов. Математическое ожидание является мерой положения, около которой концентрируются значения всех опытных данных, оно может не совпадать с целевым значением – номинальным размером. Среднеквадратическое отклонение характеризует меру рассеивания (меру точности) случайных величин (размеров) и форму кривой распределения: k (x i 1 i M x )2 , k Чем меньше значение , тем меньше величина рассеивания размеров в партии деталей, тем выше точность обработки. При большом рассеивании размеров кривая получается растянутой по оси x, при малом рассеивании – более вытянутой по оси y и менее по x. В том и другом случае ветви кривой стремятся к y 0 при x и x , площадь под кривой графика равна 1. Нормальному закону подчиняется распределение размеров, выполненных с допусками по 9, 10 и 11-му квалитетам точности. Вероятность брака равна: 1 Pбр 1 2 x2 e ( xM x )2 2 2 dx , x1 где x2 x1 2 - величина допуска на размер. Совокупность всех k элементов партии деталей называется генеральной совокупностью. 92 Иногда партия деталей может содержать большое их количество. Поэтому для оценки точности их обработки делается выборка из n деталей (желательно не менее 30). То есть, из генеральной совокупности всех k деталей партии для исследования отбирают n деталей n k . Математическое ожидание для выборки называется выборочным средним, обозначается x и определяется как n x x i 1 i . n Среднеквадратическое отклонение для выборки называется выборочным среднеквадратическим отклонением: n (x i 1 i x )2 . n Систематической называют погрешность, которая не влияет на форму кривой распределения, но смещает центр группирования размеров на величину, равную величине этой погрешности СИСТ (рис. 17.2). Систематические погрешности называют низкочастотными. Эта погрешность может оставаться постоянной для всех заготовок партии или же закономерно изменяться при переходе от каждой обрабатываемой детали к последующей. Они возникают вследствие действия одного или нескольких доминирующих факторов, которые можно предугадать и определить их величину (износ инструмента, температурные деформации и т.д). Рис. 17.2. Влияние систематических погрешностей на общее поле рассеивания размеров при смене инструмента 93 Например, при обработке партии заготовок на станке рассеивание размеров подчиняется закону Гаусса. При смене инструмента характер рассеивания останется прежним, но вершина кривой распределения сместится на величину разности размеров, образующих режущие поверхности старого и нового инструмента - СИСТ . Поле суммарного рассеивания будет равно СИСТ 6 . Суммарная погрешность обработки деталей, то есть поле рассеивания размеров партии деталей, складывается из случайных и систематических погрешностей. Случайные погрешности складываются по правилу квадратного корня: СЛ (k11 ) 2 ( k 2 2 ) 2 ... ( k n n ) 2 , где 1 , 2 , n - поля рассеивания суммируемых случайных погрешностей; k1 , k2 , kn - коэффициенты относительного рассеивания случайных величин. k 1,0 для закона нормального распределения; для законов треугольника и равной вероятности (см. ниже) k 1,2 и k 1,73 соответственно; n - число случайных факторов, вызывающих погрешности. Систематические погрешности складывают алгебраически с учётом знака. Так, например, износ резца токарного станка приводит к увеличению диаметра обрабатываемого вала, в свою очередь, нагрев инструмента уменьшает диаметр вала. Общая погрешность - поле рассеивания размеров деталей в партии определяется как сумма: СИСТ СЛ . Экспоненциальному закону Релея - закону эксцентриситета, подчиняется распределение таких существенно положительных величин, как эксцентриситет (рис. 3), овальность, биение, непараллельность, конусность, неперпендикулярность и д.р (рис. 17.3). 94 Рис. 17.3. Распределение размеров по закону Релея В случае, изображенном на рис. 5, радиус-вектор R, является геометрической суммой двух случайных величин x и z, распределение которых подчиняется закону Гаусса. В этом случае радиус вектор R тоже будет случайной величиной, причём, R x 2 z 2 , x z . Кривая распределения описывается уравнением: Y R2 2 e R 2 ( 2 ) 2 , где - среднеквадратическое отклонение значений x и z. Начало кривой распределения совпадает с началом координат R 0 , Y 0 , далее следует круто-восходящая ветвь, перегиб и более пологий спуск нисходящей ветви. Это означает, что деталей с нулевой погрешностью, в данном случае с эксцентриситетом, нет. Центр группирования погрешностей есть математическое ожидание R . Восходящая ветвь характеризует детали с малым эксцентриситетом, нисходящая – с большим. Математическое ожидание (среднее арифметическое) R , его среднеквадратическое отклонение R связаны со среднеквадратическим отклонением координат x и z соотношениями: R 0,655 и R 1,92 R . Поле рассеивания определяют из выражений: 5,252 R и 3,44 . Закону равной вероятности подчиняется распределение размеров партии обрабатываемых заготовок в том случае, если рассеивание их зависит от переменных систематических погрешностей, например, при 95 установившемся износе режущего инструмента. При этом, уменьшение его размеров во времени подчиняется прямолинейному закону, что, например, при обработке валов увеличивает их диаметры. Изменение размеров обрабатываемых заготовок от d min до d max происходит за период времени 2 1 (рис. 17.4 а). Рис. 17.4 Распределение размеров по закону равной вероятности Здесь 2 d max d min - поле рассеяния размеров. Распределение размеров от d min до d max выражается прямоугольником (рис. 4 б), с основанием 2 и высотой 0,5 . Площадь прямоугольника равна единице, то есть попадание размера детали из партии в интервал 2 равна 100%. Среднее арифметическое значение размера d ср (d max d min ) / 2 , среднеквадратическое отклонение (d max d min ) / 2 3 0,577 . Поле рассеивания размеров в партии деталей 2 3 3,46 . Закон равной вероятности распространяется на распределение размеров заготовок повышенной точности (5 – 6-й квалитеты и выше) при их обработке по методу пробных ходов и промеров. Из-за сложности получения размеров очень высокой точности вероятность попадания размера заготовки в узкие границы поля допуска по среднему, наибольшему или наименьшему его значению становится одинаковой. Распределение размеров по закону Симпсона (равнобедренного треугольника) характерно для обработки деталей по 7 и 8-му квалитетам (рис. 17.5). 96 Рис. 17.5. Распределение размеров обработанных заготовок по закону Симпсона Поле рассеивания 2 6 4,9 , величина среднеквадратического отклонения определяется по той же зависимости, что и для нормального распределения Гаусса. В современной практике для анализа точности производственного процесса используют так называемые «инструменты качества»: гистограммы, контрольные карты Шухарта, диаграммы Парето, причинноследственные диаграммы, корреляционный анализ и др. Рассмотрим наиболее часто используемые из них. Анализ производственных погрешностей по кривым распределения Как было упомянуто, точность производственного процесса оценивается соотношением и взаимным положением поля рассеивания размеров партии деталей и поля допуска 2 на размер, назначаемого при конструировании изделия исходя из требований точности. Рассмотрим это соотношение при нормальном распределении погрешностей (рис. 17.6). Рис. 17.6. Взаимное положение поля рассеивания размеров деталей и поля допуска на размер. Поле допуска больше поля рассеивания 97 Настройка оборудования или производственного процесса производится таким образом, чтобы получить центр группирования отклонений в середине d поля допуска, то есть, M X d (рис. 17.6). Кроме того, практически вся существенная часть кривой Гаусса должна располагаться в границах поля допуска. В качестве таковой принято считать полосу отклонений в обе стороны от центра группирования шириной по 3 , всего 6 . Вероятность получения отклонений в этих пределах составляет 99,73%, поэтому границы 3 считаются практическими пределами кривой Гаусса. Отсюда требование к точности применяемого оборудования или процесса записывается как: 2 6 . Если эти два условия соблюдены, то практическая часть кривой Гаусса будет совпадать своими крайними точками с границами поля допуска. За пределы границ поля допуска будет выходить только 0,27% изготовленных деталей (при 2 6 ) – количество, которое принимается за несущественное, тем более, что половина (0,13%) от этого количества является неисправимым браком. На рис. 17.7 проиллюстрирован случай, когда центр группирования размеров совпадает с серединой поля допуска d M x , однако рассеивание размеров выходит за границы этого поля ( 2 6 ). Сумма заштрихованных площадей равна доле бракованных деталей в партии. Рис. 17.7. Кривая распределения размеров деталей при d M x и 2 6 Вероятность брака равна: 98 1 Pбр 1 2 Mx e ( x M X )2 2 2 dx . Mx Выражая через функцию Лаплпса: Pбр P( x M x ) 2( ) 1 . Зачастую центр группирования размеров M X смещён относительно середины поля допуска d (рис. 17.8). Вероятность брака в данном случае равна: 1 Pбр 1 2 Mx xСМ e ( x M X )2 2 2 dx , x min где, xСМ - смещение центра группирования размеров относительно поля допуска; - половина поля допуска. Рис. 17.8. Кривая распределения размеров деталей при смещении центра группирования размеров относительно поля допуска То же через функцию Лапласа: Pбр 1 P( d x d ) (d ) M x (d ) M x . 1 Для численной оценки качества процесса производства вводятся коэффициенты, характеризующие уровень настройки и точности процесса. Показатель уровня настройки процесса определяется как отношение величины смещения центра распределения от середины поля допуска к величине поля допуска: 99 К Н xСМ / 2 . При небольших значениях коэффициента, в пределах 5% допуска, то есть, при К Н 0,05 брак ещё очень маловероятен. С увеличением коэффициента вероятность брака возрастает. Показатель точности процесса есть отношение величины поля допуска к величине поля рассеивания: 2 . 6 Точность процесса обеспечена при 1 , то есть когда величина поля рассеивания меньше величины поля допуска. 100 Лекция 18 Метрологическое обеспечение процессов контроля качества продукции Измерение – это нахождение значения измеряемой физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств. Величины износа деталей локомотивов могут быть определены различными методами. При прямом методе измерения определяемую величину или отклонение от нее находят непосредственно по показаниям приборов. При косвенном методе искомая величина износа оценивается пересчетом результатов измерения другой величины, связанной с искомой определенной зависимостью. В практике технического обслуживания и ремонта подвижного состава чаще всего износ определяют контактным способом (микрометражом). Отсутствие постоянной базы измерения, от которой можно было бы вести отсчет до изнашиваемой поверхности, погрешности, возникающие от непостоянства температуры детали и прибора, являются недостатками этого способа. Контроль – это проверка соответствия продукции соответствующим техническим требованиям. С метрологической точки зрения под контролем понимают нахождение контролируемой физической величины между двумя предельными значениями, при этом точное значение её может не определяться. По результатам контроля деталь относят к группе годных, или дефектных деталей. Так в процессе изготовления и ремонта деталей локомотивов для их контроля широко применяются различного рода калибры. В эксплуатации часто пользуются интегральным способом контроля технического состояния узлов и деталей, который основан на сравнительной оценке изменения так называемых «служебных свойств» деталей или трущихся пар. Чаще всего за критерий «служебных свойств» принимают характер изменения давления или расхода рабочего тела (воздуха, электроэнергии, топлива, масла). Так, например, об износе деталей цилиндрово-поршневой группы тормозного компрессора судят по уменьшению его производительности, увеличению расхода масла. Средство измерений – это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, 101 воспроизводящее и хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным. По назначению средства измерения делятся на эталоны и рабочие средства измерений. Эталон единицы физической величины – это средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений. В базу эталонов Российской Федерации входит совокупность первичных и вторичных эталонов. Первичные эталоны (государственные первичные эталоны) воспроизводят единицы физических величин с наивысшей точностью. Для обеспечения его сохранности и сохранения точности, передача размеров единиц всем применяемым средствам измерений используют вторичные эталоны. Рабочий эталон позволяет передавать размер единицы рабочим средствам измерений. Рабочее средство измерений позволяет измерять размеры величин, оно не предназначено для измерений, связанных с передачей размера другим средствам измерений. Выбор соответствующего типа измерительных средств зависит от требуемой точности измерения. Их можно разделить на три основные группы: меры; калибры; универсальные инструменты и приборы. Мерами называют средства измерения, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного размера (например, плитки Йогансона, щуп, гиря). Калибрами называют инструменты, обеспечивающие возможность определять отклонение от заданных размеров, форм и взаимного расположения частей без установления величин самих отклонений (например, предельные калибры, фальшвал для проверки соосности отверстий под подшипники). Универсальные инструменты и приборы служат для определения значений измеряемой величины. По конструкции и принципу действия их разделяют на: штриховые инструменты, снабжённые линейным нониусом (штангенинструменты и универсальные угломеры); 102 микрометрические инструменты, основанные на применении резьбовых микропар (микрометры, микрометрические нутромеры, глубиномеры); рычажно-механические приборы (индикаторы рычажного и часового типов, рычажные микрометры, индикаторные нутромеры); рычажно-оптические приборы (оптиметры); пневматические приборы (ротаметры); Простейшие измерительные средства – плитки, линейки, щупы, калибры, штангенинструмент и микрометрический инструмент принято называть измерительным инструментом, а сложные измерительные средства индикаторы, оптиметры, ротаметры и др. – измерительными приборами. 2 Погрешности измерений. Выбор средств измерений Погрешность измерения является суммарной погрешностью, в которую входят: погрешности средств измерений; погрешности, связанные с установкой детали на позицию измерения; погрешности настройки, в том числе погрешности установочных мер; погрешности, обусловленные внешним воздействием влияющих величин (температуры, вибраций и т.д.); погрешности, связанные с измерительным усилием, которое вызывает деформацию детали и узлов средств измерения. Погрешность измерения может быть абсолютной и относительной. Абсолютная погрешность измерения определяется зависимостью А АИ , где А – результат измерения; АИ – истинное значение измеряемой величины. Практически вместо истинного значения, которое неизвестно, используют значение, воспроизводимое мерой, или действительное значение, найденное экспериментально при использовании образцового средства измерения высшего разряда точности. Отношение абсолютной погрешности к истинному значению АИ или к результату измерения А, что практически удобнее и в силу малости допустимо, называется относительной погрешностью измерения, выражаемую в процентах: 100 100 . АИ А Значение относительной погрешности зависит от значения измеряемой величины и при постоянной абсолютной погрешности возрастает с уменьшением А. Многие измерительные приборы различаются по классам точности. Класс точности прибора – обобщённая характеристика его точности, 103 выражаемая пределами допускаемых основной (при определённой температуре и влажности и т.д.) и дополнительной погрешностей (при отклонении от данных условий), а также другими характеристиками, влияющими на точность. Класс точности даёт возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность средства измерений данного типа, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемого с помощью каждого из этих средств. Это важно при выборе средств измерений в зависимости от заданной точности измерений. Класс точности устанавливают в стандартах на данное средство измерений. В свою очередь предел допускаемой погрешности есть наибольшее значение погрешности средств измерений, устанавливаемое нормативным документом для данного типа средств измерений, при котором оно еще признается годным к применению. Пример - Для индикаторного нутромера НИ 10-18-1 1-го класса точности, в соответствии с ГОСТ 868-82 предел допускаемой основной погрешности (включая погрешность индикатора часового типа при температуре 20±5˚С и относительной влажности 80 %) при температуре 25˚С не должна превышать 0,005 мм. При превышении установленного предела погрешности средство измерений признается негодным для применения (в данном классе точности). Часто устанавливают пределы допускаемой погрешности, то есть границы зоны, за которую не должна выходить погрешность. Пример - Для 100-миллиметровой концевой меры длины 1-го класса точности пределы допускаемой погрешности ±50 мкм. Допускаемые погрешности измерения ИЗМ при приёмочном контроле на линейные размеры до 500 мм устанавливаются ГОСТ 8.051 – 81. В табл. 1 приведены значения ИЗМ в зависимости от допуска IT и размеров d до 500 мм для 2 – 17-го квалитетов. Здесь погрешности приняты равными 20 – 35 % от допуска IT на изготовленные детали. Эти погрешности являются наибольшими допустимыми погрешностями измерения, включающими погрешности от средств измерений, установочных мер, температурных деформаций, измерительного усилия и базирования детали. В допускаемое значение погрешности не вошли многие субъективные погрешности измерения, так как они существенно зависят от квалификации оператора и опыта его работы. Допускаемая погрешность измерения ИЗМ состоит из случайной и неучтённой систематической (например, из-за 104 неточности изготовления деталей прибора) составляющих погрешности. При этом случайная составляющая погрешности принимается равной 2 и не должна превышать 0,6 от погрешности ИЗМ . В ГОСТ 8.051 – 81 погрешность задана для однократного наблюдения. Случайная составляющая погрешности может быть значительно уменьшена за счёт многократных наблюдений, при которых она уменьшается в n раз, где n - число наблюдений. При этом за действительный размер принимается среднеарифметическое из серии проведённых наблюдений. При выборе средств измерений необходимо руководствоваться следующими соображениями: обеспечивая заданную точность, выбранное средство должно обладать высокой производительностью, простотой и не вызывать значительного удорожания продукции. Выбор средств измерений производят по принципу безошибочности контроля, то есть по известным значениям номинального размера d детали, допуска изготовления IT и погрешности измерения ИЗМ . В табл. 2 и 3 в соответствии с «Рекомендациями по выбору универсальных средств измерений» РД 50-9886 в зависимости от значений d , IT и ИЗМ приведены индексы наиболее распространённых средств измерений, применяемых в промышленности. В виде дроби указаны допуск на изготовление (знаменатель) и допускаемая погрешность измерения (числитель). Цифры под чертой указывают индексы средств измерений. В табл.4 и П. по индексу определены наименование и способ применения средств измерения. Например, необходимо произвести измерение вала диаметром d 12 мм и допуском IT=18 мкм. По табл. 1 находим, что погрешность измерения в этом случае не должна превышать ИЗМ 5 мкм . По табл. 2 определяем индексы возможных для измерения средств – 3 и 8. Затем по табл. 4 находим, что этим индексам соответствует микрометр гладкий типа МК или микроскоп инструментальный ММИ-2 и БМИ-1. Выбор средств измерения может производиться исходя из известных характеристик этих средств. При этом надо руководствоваться тем, что диапазон измерения отсчётного устройства должен превышать допуск IT на изготовление детали, а погрешность средства измерений должна быть меньше на 20 – 50% погрешности ИЗМ . 105 Таблица 1 Номинальный размер 2 d , мм До 3 Св. 3 до 6 » 6 » 10 » 10 » 18 » 18 » 30 » 30 » 50 » 50 » 80 » 80 » 120 » 120 » 180 » 180 » 250 » 250 » 315 » 315 » 400 » 400 » 500 До 3 Св. 3 до 6 » 6 » 10 » 10 » 18 » 18 » 30 » 30 » 50 » 50 » 80 » 80 » 120 » 120 » 180 » 180 » 250 » 250 » 315 » 315 » 400 » 400 » 500 0,4 0,6 0,6 0,8 1,0 1,0 1,2 1,6 2,0 2,8 3,0 3,0 4,0 IT 2,0 2,5 2,5 3,0 4,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0 12,0 13,0 15,0 10 Номинальный размер d , мм ИЗМ IT 1,2 1,5 1,5 2,0 2,5 2,5 3,0 4,0 5,0 7,0 8,0 9,0 10,0 Пределы допускаемых погрешностей по ГОСТ 8.051–81 Квалитет 3 4 5 6 мкм ИЗМ ИЗМ ИЗМ ИЗМ IT IT IT 0,8 1,0 1,0 1,2 1,4 1,4 1,8 2,0 2,8 4,0 4,0 5,0 5,0 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 11 1,0 1,4 1,4 1,6 2,0 2,4 2,8 3,0 4,0 5,0 5,0 6,0 6,0 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 12 1,4 6 1,6 8 2,0 9 2,8 11 3,0 13 4,0 16 4,0 19 5,0 22 6,0 25 7,0 29 8,0 32 9,0 36 9,0 40 Квалитет 13 1,8 2,0 2,0 3,0 4,0 5,0 5,0 6,0 7,0 8,0 10,0 10,0 12,0 7 ИЗМ IT 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 14 8 3,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 9,0 10,0 12,0 12,0 14,0 16,0 18,0 ИЗМ IT 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 15 9 3,0 4,0 5,0 7,0 8,0 10,0 12,0 12,0 16,0 18,0 20,0 24,0 26,0 ИЗМ IT 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 16 6 8 9 10 12 16 18 20 30 30 30 40 40 17 мкм IT 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 ИЗМ 8 10 12 14 18 20 30 30 40 40 50 50 50 IT 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 ИЗМ 12 16 18 30 30 40 40 50 50 60 70 80 80 IT 100 120 150 180 210 250 300 350 400 460 520 570 630 ИЗМ 20 30 30 40 50 50 60 70 80 100 120 120 140 IT 140 180 220 270 330 390 460 540 630 720 810 890 970 ИЗМ 30 40 50 60 70 80 100 120 140 160 180 180 200 IT 250 300 360 430 520 620 740 870 1000 1150 1300 1400 1550 ИЗМ 50 60 80 90 120 140 160 180 200 240 260 280 320 IT 400 480 580 700 840 1000 1200 1400 1600 1850 2100 2300 2500 ИЗМ 80 100 120 140 180 200 240 280 320 380 440 460 500 IT 600 750 900 1100 1300 1600 1900 2200 2500 2900 3300 3600 4000 ИЗМ 120 160 200 240 280 320 400 440 500 600 700 800 800 IT 1000 1200 1500 1800 2100 2500 3000 3500 4000 4600 5200 5700 6300 ИЗМ 200 240 300 380 440 500 600 700 800 1000 1100 1200 1400 106 Таблица 2 Индексы средств измерений наружных размеров деталей (по РД 50-98-86) квалитеты Номинальный размер, мм 5 6 1,4/4 6; 7 1,6/5 5а; 6; 7 2,0/6 5а; 6; 7 2,8/8 5; 6; 7 3,0/9 5; 6; 7 4,0/11 5; 6; 7 4,0/13 5а; 6; 7 5,0/15 5а; 6; 7 6,0/18 5; 7 7,0/20 5; 7 8,0/23 5; 7 8,0/23 5а 9,0/27 5а 1,8/6 5а; 6; 7 2,0/8 5а; 6; 7 2,0/9 5а; 6; 7 3.0/11 5; 6; 7 4,0/13 5; 9 5,0/16 5; 8 5,0/19 5; 9 6,0/22 5; 9 7,0/25 5; 7 8,0/29 5; 7 10,0/32 5; 7 10,0/36 5 12,0/40 5 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Пределы допускаемых погрешностей измерения (мкм), допуски изготовления (мкм), измерительные средства 0т 1 до 3 Св. 3 до 6 Св. 6 до 10 Св. 10 до 18 Св. 18 до 30 Св. 30 до 50 Св. 50 до 80 Св. 80 до 120 Св. 120 до 180 Св. 180 до 250 Св. 250 до 315 Св. 315 до 400 Св. 400 до 500 3,0/10 5; 9 3,0/12 5; 9 4,0/15 5; 9 5,0/18 3; 8 6,0/21 5; 8 7,0/25 5; 8 9,0/30 5; 9 10,0/35 5; 8 12,0/40 5; 9 12,0/46 5; 7 14,0/52 5 16,0/57 5 18,0/63 5 3,0/14 5; 9 4,0/18 5; 9 5,0/22 3; 8 7,0/27 3; 8 8,0/33 3; 8 10,0/39 5; 8 12,0/46 5; 8 12,0/54 5; 8 16,0/63 5; 9 18,0/72 5 20.0/81 5 24,0/89 5 26,0/97 5 6/25 3; 8 8/30 3; 8 9/36 3; 8 10/43 3; 8 12/52 3; 8 16/62 3; 4; 8 18/74 3; 8 20/87 3; 4; 8 30/100 3; 4; 9 30/115 3 30/130 3 40/140 3 40/155 5 8/40 3; 8 10/48 3; 8 12/58 3; 8 14/70 3; 4; 8 18/84 3; 4; 8 20/100 3; 4; 8 30/120 3; 4; 8 30/140 3; 4; 8 40/160 3; 4; 9 40/185 3; 4 50/210 3; 4 50/230 3; 4 50/250 3; 4 12/60 3; 8 16/75 3; 4; 8 18/90 3; 4; 8 30/110 3; 4; 8 30/130 3; 4; 8 40/160 3; 4; 8 40/190 3; 4; 8 50/220 3; 4; 8 50/250 3; 4; 9 60/290 3; 4 70/320 3; 4 80/360 3; 4 80/400 3; 4 20/100 3; 4; 8 30/120 3; 4; 8 30/150 3; 4; 8 40/180 3; 4; 8 50/250 3; 4; 8 50/250 3; 4; 8 60/300 3; 4; 8 70/350 3; 4; 8 80/400 3; 4; 9 100/460 2; 3 120/520 3; 4 120/570 3; 4 140/630 3; 4 30/140 3; 4; 8 40/180 3; 4; 8 50/220 3; 4; 8 60/270 3; 4; 8 70/330 3; 4; 8 80/390 3; 4; 8 100/460 2 120/540 2 140/630 2; 3 160/720 2; 3 180/810 3; 4 180/890 3; 4 200/970 1; 3 50/250 3; 4; 8 60/300 3; 4; 8 80/360 3; 4; 8 90/430 3; 4; 8 120/520 2 140/620 2 160/740 2 180/870 2 200/1000 1; 3 240/1150 1; 3 260/1300 1; 3 280/1400 1; 3 320/1550 1; 3 80/400 3; 4; 8 100/480 2 120/580 2 140/700 2 180/840 1 200/1000 1 240/1200 1 280/1440 1 320/1600 1; 3 380/1850 1; 3 440/2100 1; 3 460/2300 1; 3 500/2500 10; 1; 3 120/600 2 160/750 1 200/900 1 240/1100 1 280/1300 1 320/1600 1 400/1900 1 440/2200 1 500/2500 10; 1; 3 600/2900 10; 1; 3 700/3200 10; 1; 3 800/3600 10; 1; 3 800/4000 10; 1; 3 200/1000 1 240/1200 1 300/1500 1 380/1800 1 440/2100 1 500/2500 10; 1 600/3000 10; 1 700/3500 10; 1 800/4000 10; 1; 3 1000/4600 10; 1; 3 1100/5200 10; 1; 3 1200/5700 10; 1; 3 1400/6300 10; 1; 3 107 Таблица 3 Индексы средств измерений внутренних размеров деталей (по РД 50-98-86) квалитеты Номинальный размер, мм 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Пределы допускаемых погрешностей измерения (мкм), допуски изготовления (мкм), измерительные средства 0т 1 до 3 Св. 3 до 6 Св. 6 до 10 Св. 10 до 18 Св. 18 до 30 Св. 30 до 50 Св. 50 до 80 Св. 80 до 120 Св. 120 до 180 Св. 180 до 250 Св. 250 до 315 Св. 315 до 400 Св. 400 до 500 1,4/4 – 1,6/5 13б 2,0/6 13б 2,8/8 13б; 7 3,0/9 13б; 7 4,0/11 13а; 7 4,0/13 13а; 7 5,0/15 1,8/6 – 2,0/8 13б 2,0/9 13б 3.0/11 13б; 7 4,0/13 13а; 7 5,0/16 13а; 7 5,0/19 13а; 7 6,0/22 3,0/10 – 3,0/12 13а 4,0/15 13а 5,0/18 13; 9 6,0/21 13; 9 7,0/25 13; 9 9,0/30 13; 9 10,0/35 3,0/14 – 4,0/18 13; 9 5,0/22 13; 9 7,0/27 13; 9 8,0/33 13; 9 10,0/39 13; 8 12,0/46 13; 8 12,0/54 13а; 7 13а; 7 13; 8 13; 8 6,0/18 7,0/25 12,0/40 16,0/63 13а; 7 13; 9 13; 9 12; 9 7,0/20 13а 8,0/23 13а 8,0/23 13а 9,0/27 13а 8,0/29 13а 10,0/32 13а 10,0/36 13а 12,0/40 13 12,0/46 13 14,0/52 13 16,0/57 13 18,0/63 13 18,0/72 12 20.0/81 12 24,0/89 12 26,0/97 12 6/25 9 8/30 13; 8 9/36 13; 9 10/43 12; 8 12/52 12; 8 16/62 12; 8 18/74 12; 8 20/87 11; 12; 8 30/100 11; 12; 9 30/115 11; 12 30/130 11; 12 40/140 11; 12 40/155 11; 12 8/40 9 10/48 13; 8 12/58 12; 8 14/70 12; 8 18/84 12; 8 20/100 12; 8 30/120 12; 8 30/140 11; 12; 8 40/160 11; 12; 9 40/185 11; 12 50/210 11; 12 50/230 11; 12 50/250 11; 12 12/60 8 16/75 13; 8 18/90 12; 8 30/110 12; 8 30/130 12; 8 40/160 12; 8 40/190 12; 8 50/220 11; 12; 8 50/250 11; 12; 9 60/290 11; 12 70/320 11; 12 80/360 11; 12 80/400 11; 12 20/100 8 30/120 13; 8 30/150 12; 8 40/180 12; 8 50/250 12; 8 50/250 12; 8 60/300 12; 8 70/350 11; 12; 8 80/400 11; 12; 9 100/460 11; 12 120/520 11; 12 120/570 11; 12 140/630 11; 12 30/140 8 40/180 13; 8 50/220 12; 8 60/270 12; 8 70/330 12; 8 80/390 12; 8 100/460 12; 8 120/540 11; 12; 8 140/630 11; 12; 9 160/720 11; 12 180/810 11; 12 180/890 11; 12 200/970 11; 12 50/250 8 60/300 8 80/360 12; 8 90/430 12; 8 120/520 12; 8 140/620 12; 8 160/740 12; 8 180/870 80/400 8 100/480 8 120/580 12; 8 140/700 12; 8 180/840 2 200/1000 1 240/1200 1 280/1440 120/600 8 160/750 8 200/900 1 240/1100 1 280/1300 1 320/1600 1 400/1900 1 440/2200 200/1000 8 240/1200 8 300/1500 1 380/1800 1 440/2100 1 500/2500 10; 1 600/3000 10; 1 700/3500 11; 12; 8 2 1 10; 1 200/1000 320/1600 500/2500 800/4000 2 1 10; 1 10; 1 240/1150 2 260/1300 11; 12 280/1400 11; 12 320/1550 1 380/1850 1 440/2100 1 460/2300 1 500/2500 10; 1 600/2900 10; 1 700/3200 10; 1 800/3600 10; 1 800/4000 10; 1 1000/4600 10; 1 1100/5200 10; 1 1200/5700 10; 1 1400/6300 10; 1 108 Таблица 4 Средства измерений наружных размеров деталей Индекс средства измерений по табл. 2 Средство измерений и способ его применения 1 Штангенциркуль типа ШЦ-I, ШЦ-II, ШЦ-III с ценой деления 0,1 мм 2 Штангенциркуль типа ШЦ-II с ценой деления 0,05 мм 3 Микрометр гладкий типа МК при настройке на нуль по установочной мере, приложенной к манометру 4 Скоба индикаторная СИ при настройке на нуль по концевым мерам длины 5 5а 6 7 Микрометр рычажный типа МР, Скоба рычажная типа СР при обеспечении теплоизоляции от рук оператора, при настройке на нуль по установочной мере длины 3-го класса по ГОСТ 9038 - 73 То же при настройке на размер длины 2-го класса и использовании отсчёта на 10 делениях шкалы Головки рычажно-зубчатые типа ИГ, пружинно-оптического типа П, пружинные типа ИГП и ИПМ с ценой деления 1 мкм при настройке по концевым мерам длины 2-го класса Оптиметр вертикальный типа ОВ-3 и горизонтальный типа ОГ-3 при настройке по концевым мерам длины 2-го класса 8 Микроскоп инструментальный типа ММИ-2, БМИ-1 9 10 Микроскоп универсальный типа УИМ-21, УИМ-23 Линейка измерительная металлическая ГОСТ 427 - 75 Таблица 5 Средства измерений внутренних размеров деталей Индекс средства измерений по табл. 3 1 2 10 Штангенциркуль типа ШЦ-I, ШЦ-II, ШЦ-III с ценой деления 0,1 мм Штангенциркуль типа ШЦ-II с ценой деления 0,05 мм Линейка измерительная металлическая ГОСТ 427 - 75 11 Нутромер типа НМ микрометрический при установке по установочной мере 12 13 13а 13б Средство измерений и способ его применения Нутромер индикаторный типа НИ с ценой деления 0,01 мм при установке по концевым мерам длинны 4-го класса или по микрометру Нутромер типа НИ (ГОСТ 9244 - 75), куда установлена головка типа 2 ИГ с ценой деления 0,001 или 0,002 мм при настройке по концевым мерам длины 1-го класса и измерении отверстий с шероховатостью поверхности Ra=1,25 мкм То же при измерении отверстий с шероховатостью поверхности не грубее Ra=0,32 мкм Нутромер (ГОСТ 9244 - 75) с ценой деления 0,001 или 0,002 мм с настройкам по установочным кольцам (ГОСТ 14865 - 78) при измерении отверстий с шероховатостью поверхности не грубее Ra=0,32 мкм 7 Оптиметр горизонтальный типа ОГ-3 8 9 Микроскоп инструментальный типа ММИ-2, БМИ-1 Микроскоп универсальный типа УИМ-21, УИМ-23 109 Лекция 19 Основные инструменты контроля качества продукции В современной практике для анализа точности производственного процесса используют так называемые «инструменты качества»: гистограммы, контрольные карты Шухарта, диаграммы Парето, причинноследственные диаграммы, корреляционный анализ и др. Рассмотрим наиболее часто используемые из них. Анализ производственных погрешностей по кривым распределения Как было упомянуто, точность производственного процесса оценивается соотношением и взаимным положением поля рассеивания размеров партии деталей и поля допуска 2 на размер, назначаемого при конструировании изделия исходя из требований точности. Рассмотрим это соотношение при нормальном распределении погрешностей (рис. 19.1). Рис. 19.1. Взаимное положение поля рассеивания размеров деталей и поля допуска на размер. Поле допуска больше поля рассеивания Настройка оборудования или производственного процесса производится таким образом, чтобы получить центр группирования отклонений в середине d поля допуска, то есть, M X d (рис. 1). Кроме того, практически вся существенная часть кривой Гаусса должна располагаться в границах поля допуска. В качестве таковой принято считать полосу отклонений в обе стороны от центра группирования шириной по 3 , всего 6 . Вероятность получения отклонений в этих пределах составляет 110 99,73%, поэтому границы 3 считаются практическими пределами кривой Гаусса. Отсюда требование к точности применяемого оборудования или процесса записывается как: 2 6 . Если эти два условия соблюдены, то практическая часть кривой Гаусса будет совпадать своими крайними точками с границами поля допуска. За пределы границ поля допуска будет выходить только 0,27% изготовленных деталей (при 2 6 ) – количество, которое принимается за несущественное, тем более, что половина (0,13%) от этого количества является неисправимым браком. На рис. 19.2 проиллюстрирован случай, когда центр группирования размеров совпадает с серединой поля допуска d M x , однако рассеивание размеров выходит за границы этого поля ( 2 6 ). Сумма заштрихованных площадей равна доле бракованных деталей в партии. Рис. 19.2. Кривая распределения размеров деталей при d M x и 2 6 Вероятность брака равна: 1 Pбр 1 2 Mx e ( x M X )2 2 2 dx . Mx Выражая через функцию Лаплпса: Pбр P( x M x ) 2( ) 1 . Зачастую центр группирования размеров M X смещён относительно середины поля допуска d (рис. 19.3). Вероятность брака в данном случае равна: 111 1 Mx x ( x 2M ) Pбр 1 dx , e 2 x min где, xСМ - смещение центра группирования размеров относительно поля СМ 2 X 2 допуска; - половина поля допуска. Рис. 19.3. Кривая распределения размеров деталей при смещении центра группирования размеров относительно поля допуска То же через функцию Лапласа: Pбр 1 P( d x d ) (d ) M x (d ) M x . 1 Для численной оценки качества процесса производства вводятся коэффициенты, характеризующие уровень настройки и точности процесса. Показатель уровня настройки процесса определяется как отношение величины смещения центра распределения от середины поля допуска к величине поля допуска: К Н xСМ / 2 . При небольших значениях коэффициента, в пределах 5% допуска, то есть, при К Н 0,05 брак ещё очень маловероятен. С увеличением коэффициента вероятность брака возрастает. Показатель точности процесса есть отношение величины поля допуска к величине поля рассеивания: 2 . 6 Точность процесса обеспечена при 1 , то есть когда величина поля рассеивания меньше величины поля допуска. 112 Причинно-следственная диаграмма Диаграмма (рис. 19.4) названа в честь её создателя, специалиста в области статистических методов оценки качества, профессора Токийского университета Каэру Исикава. Диаграмма обеспечивает наглядное представление списка систематизированных возможных факторов, определяющих уровень качества выпускаемого изделия. Её используют при исследованиях на стадии анализа причин повлекших брак. Основные этапы построения диаграммы: определение воздействий; идентификация главных причин; идентификация вторичных причин; идентификация наиболее вероятных вторичных причин. На втором этапе, при идентификации главных причин используют метод 4М: человек, машины, методы, материалы. Рис. 19.4. Диаграмма Исикавы Недостатком метода является отсутствие количественной оценки влияния причин на изменение контролируемого параметра. Для установления этого влияния используют корреляционный анализ. Диаграмма Парето Вильфредо Парето (1848-1923) – итальянский экономист, ему принадлежит высказывание о том, что блага на Земле распределяются неравномерно. Большая часть благ, примерно 80%, принадлежит небольшому числу людей – 20%. Впоследствии, американский учёный Дж. Джуран применил этот принцип в сфере контроля качества для 113 классификации причин возникновения дефектов. Он утверждал, что в большинстве случаев, подавляющее число дефектов и связанные с ними потери возникают из-за небольшого числа причин. Принцип Парето известен как «правило 80-20». Диаграмма Парето (рис. 19.5)предназначена для выявления причин появления немногочисленных, но существенно важных дефектов. Сосредоточив внимание на ликвидации именно этих причин и отложив пока рассмотрение причин, приводящих к остальным, но не слишком существенным дефектам, можно в значительной степени сократить потери производства. Методика построения диаграммы: После сбора информации о качестве изделий, производится классификация видов выявленных дефектов; Данные о дефектах располагаются в порядке значимости по каждому проверяемому признаку; Диаграмма Парето строится в виде столбчатого графика, столбики которой соответствуют отдельным видам дефектов; Группа a – b составляют 20 – 30% дефектов от общего числа на которые приходится 70 – 80% потерь. Промежуточная группа c- g составляет 20 – 30% всех дефектов и 20 – 30% потерь. На долю группы h - j приходится 40 – 50% всех дефектов, а потери составляют 5 – 10%. Всё внимание сосредотачиваем в первую очередь на группе причин a - b, которые вызывают наибольшие потери. Рис. 19.5. Диаграмма Парето Корреляционный анализ 114 С помощью корреляционного анализа можно установить степень тесноты взаимосвязи между случайными величинами, то есть количественно оценить влияние различных причин на изменение контролируемого параметра. Если значение одной величины однозначно определяет значение другой, то такие величины связаны привычной нам функциональной зависимостью. В другом случае, напротив, значение одной величины не зависит от того, какое значение примет другая величина. Это независимые величины. Если же известному значению одной величины соответствует не конкретное значение, а некоторое распределение другой величины, то такие величины связаны стохастической зависимостью. Такая зависимость имеет место в том случае, если эти величины зависят не только от общих для них, но и от различных случайных факторов и эта связь может быть более или менее тесной. Для оценки степени тесноты между двумя случайными величинами X и Y вводится специальная характеристика, называемая ковариацией: cov X ,Y M [( X M X )(Y M Y )] . Ковариация двух случайных величин есть математическое ожидание произведения их отклонений от соответствующих математических ожиданий. Если случайные величины X и Y независимы, то cov X ,Y 0 и наоборот, в случае их зависимости cov X ,Y 0 . Отношение ковариации к произведению называется коэффициентом корреляции: cov X ,Y X ,Y . стандартных отклонений XY Коэффициент корреляции количественно показывает степень линейной связи случайных величин X и Y. Коэффициент корреляции по модулю не превосходит единицы: X ,Y 1 . При X ,Y 0 корреляция положительна, то есть, с увеличением значений X, наблюдается тенденция к росту и значений Y. При X ,Y 0 тенденция будет обратной, а корреляция отрицательной. Если X ,Y 0 , то случайные величины X и Y некоррелированы, это не означает, что величины не связаны между собой, но линейной связи между ними нет. При X ,Y 1 переменные X и Y связаны функциональной линейной зависимостью вида Y aX b . 115 На практике считается, что при X ,Y 0,2 линейная связь между X и Y практически отсутствует. При 0,2 X ,Y 0,5 эта связь слабая. При 0,5 X ,Y 0,75 - средняя. При 0,75 X ,Y 0,95 - сильная (рис. 19.6). Рис. 19.6 Диаграммы рассеяния: а – прямая корреляция между X и Y; б – обратная корреляция; в - отсутствие корреляции Использование контрольных карт для мониторинга технологического процесса Контрольная карта - это график, на одной оси которого отложен контролируемый параметр, а на другой – номер измерения или время (рис. 19.7). Использование контрольных диаграмм позволяет: o непрерывно, последовательно контролировать показатели технологического процесса и своевременно предпринимать корректирующие действия; o прогнозировать изменение контролируемых параметров на основе трендов; o определить, привели или нет произведённые изменения к желаемому результату. Обычно контролируется изменение как среднего значения показателя качества, характеризующего уровень настройки процесса, так и технологического рассеивания, поэтому строятся двойные карты. Уровень настройки процесса может оцениваться по средним значениям или медианам, а рассеивание – по стандартным отклонениям или размахам. Процесс является стабильным и статистически управляемым, если об этом свидетельствуют обе карты – для среднего и для рассеивания. В зависимости от объёма выборки n используют следующие виды контрольных диаграмм: 116 ( X R ) диаграмма средних значений и размахов (при n 2 10 ); ( X S ) диаграмма средних значений и стандартных отклонений (при n 10 ); ( I MR) диаграмма индивидуальных значений и скользящих размахов (при n 1). Рис. 19.7. Точки данных и распределение контролируемого параметра Следует обратить внимание, что в качестве среднего значения на диаграмме используются не средина d поля допуска 2 , а среднее x исследуемого параметра. В качестве верхнего ВКП и нижнего НКП контрольных пределов в случае контроля процесса по индивидуальным значениям принимаются значения 3 от среднего x , а не границы поля допуска (рис. 7). Если, например, для контроля используется средние выборок x , то, полагая, что x в свою очередь имеет также нормальное распределение и используется правило «трёх сигм», то при уровне значимости 0,0027 контрольные границы 0 3 n . Где 0 - среднее для x , n - количество выборок. Значения A 3 n для разных n сводятся в таблицу, тогда контрольные пределы равны: 0 A . Некоторые методики и стандарты требуют нанесение на контрольные карты границ поля допуска 2 . Как правило, нанесение на контрольные диаграммы других пределов, кроме ВКП и НКП не требуется, так как основная цель контрольных диаграмм состоит в демонстрации естественного течения процесса, а также в ответе на вопрос о том, является ли процесс стабильным и предсказуемым. Согласно Вальтеру Шухарту, одному из основателей движения за повышение качества начала XX века, если изменение (вариация) контролируемого параметра попадает в диапазон плюс-минус три 117 стандартных отклонения от среднего, то такое поведение процесса считается ожидаемым. Это так называемая вариация по общим причинам. Её источником является нормальное течение процесса, а размер обусловлен случайными погрешностями, среди которых нет доминирующих. Однако если точка выходит за контрольные пределы (точка 1 на рис. 7), значит с процессом происходит нечто особенное. Это так называемая вариация по особым причинам – сбой в ходе производственного процесса, влияние доминирующих факторов. Процесс является стабильным и подконтрольным, если выборочные наблюдения распределены нормально относительно среднего и попадают в контрольные пределы. При этом последовательность не демонстрирует никаких трендов и смещений в центрировании. Если же выявлена вариация по особым причинам, то необходимо выявить то, что её вызвало и найти способ предотвратить её повторное появление. Кроме точек, которые на контрольных диаграммах находятся за контрольными пределами существуют и другие видимые признаки вариации по особым причинам (см. табл. 19.1). На стадии подготовки к применению контрольных карт устанавливают ключевые показатели для изделия. Исследуемый процесс должен быть проанализирован с использованием причинно-следственной диаграммы Исикавы (см. ниже), то есть устанавливают, какие факторы оказывают влияние на ход процесса (квалификация работников, оборудование, технология изготовления, материалы, средства измерения и т.д). При отборе критических характеристик для совершенствования процесса используют диаграмму Парето (см. ниже). Устанавливают корреляционные связи между характеристиками, строят диаграммы рассеяния. На этапе сбора данных решают следующие вопросы: как часто производить выборки для контроля; каков объём выборок; какое количество выборок необходимо. При определении объёма подгрупп используется следующее правило: объём их должен быть таков, чтобы изменения внутри подгруппы были бы 118 по возможности малыми (4 – 5 последовательных наблюдений, выполненных за короткий промежуток времени в одинаковых условиях). Тогда изменчивость внутри подгрупп минимальна и отражает лишь вариацию по общим (случайным) причинам. Частота отбора подгрупп определяется возможными изменениями процесса во времени, связанными, например, со сменой оператора, инструмента, материала и т.д. Количество подгрупп должно быть достаточным, чтобы выявить все главные причины изменчивости. Рекомендуется использовать не менее 25 групп. Далее выбирается тип контрольных карт. Производится расчёт контролируемых характеристик и оценивается положение пробных контрольных границ. На следующем этапе собранные данные сравниваются с контрольными границами. При этом оценивается стабильность процесса отдельно по карте для характеристики среднего уровня процесса (среднему или индивидуальному значению, медиане) и характеристики рассеяния (размаху или среднеквадратическому отклонению). Проверяется наличие признаков неслучайного поведения процесса (вариации по особым причинам): выход контролируемой характеристики за контрольный предел, наличие серий, трендов. Так как расстояние между контрольными границами равно 3 , то обычно поле диаграммы делится на шесть зон с шириной равной стандартному отклонению , обозначаемых A, B, C, C, A, B. ГОСТ 50779.42-99 «Статистические методы. Контрольные карты Шухарта» рекомендует восемь критериев интерпретации технологического процесса свидетельствующих о наличии особых причин: одна точка вне зоны А; девять точек подряд в зоне С или по одну сторону от центральной линии; семь убывающих или возрастающих точек подряд (тренд); четырнадцать попеременно возрастающих и убывающих точек; две из трёх последовательных точек в зоне А или вне её; четыре из пяти последовательных точек в зоне В или вне её; пятнадцать последовательных точек в зоне С выше или ниже центральной линии; восемь последовательных точек по обеим сторонам центральной линии и ни одной в зоне С. Часть из рассмотренных критериев представлена в табл. 1. 119 Рассмотренные критерии вероятностно обоснованы. Структура может считаться неслучайной, если вероятность её появления на контрольной карте одного порядка с вероятностью «тревоги» (вероятностью выхода контролируемого параметра за контрольные пределы). Определим вероятность появления серии из семи точек подряд выше средней линии карты. Вероятность нахождения одной точки выше средней линии равна 0,5. Учтём вероятность выхода точки за контрольный предел. Как уже упоминалось, при нормальном распределении вероятность нахождения точки за пределами 3 равна 0,27% или 0,0027. Учитывая условие о том, что точки находятся выше средней линии, вероятность выхода за верхний контрольный предел будет равна 0,0027/2=0,00135. Тогда вероятность нахождения семи точек по одну сторону от средней линии равна (0,50,00135)7=0,00767, то есть одного порядка с вероятностью выхода точки за контрольный предел, равной 0,00135. Для сравнения, для шести точек рассматриваемое значение будет равно (0,5-0,00135)6=0,0154. На следующем этапе управления процессом производится его анализ и улучшение. При этом предполагается, что процесс статистически управляем, контролируемый показатель имеет нормальное распределение, границы допуска отражают требования к изделию. Рассчитываются показатели точности и уровня настройки процесса. При коэффициенте запаса точности 1 , считают, что точность обеспечена, однако рекомендуется 1,33 . При меньших значениях необходимо принять меры по уменьшению изменчивости процесса от случайных причин. В данном случае целесообразно рассмотреть возможность использования материалов с более стабильными характеристиками, более точного оборудования, повышения квалификации персонала. Также при необходимости производят настройку производственного процесса на среднее значение. Если процесс в результате проведённых изменений оказался стабильным и воспроизводимым на нужном уровне, то переходят к постоянному мониторингу с целью поддержания контролируемого параметра на заданном целевом значении. 120 Таблица 19.1 Влияние вариации по общим и особым причинам на вид контрольной диаграммы Вид диаграммы Описание Стабильная, предсказуема я Точки диаграммы не образуют определённую структуру и все попадают между верхним и нижним контрольными пределами Процесс стабилен, не меняется. На него влияет только вариация по общим причинам Выход за контрольные пределы Одна или несколько точек диаграммы выходят за верхний или нижний контрольный предел На процесс повлияла какая-то особая причина. Необходимо найти её источник Смещённый отрезок Точки диаграммы расположены с одной стороны от центральной линии Наличие смещённого отрезка свидетельствует о том, что процесс претерпел необратимое изменение. Возможно, потребуется рассчитать новые контрольные пределы для смещённого процесса Тренд Длительный подъём или падение ряда точек диаграммы. (Семь и более последовательных точек в одном направлении) Указывает на существование особой причины с постепенным нарастающим эффектом Цикл Точки диаграммы демонстрируют повторяющуюся картину изменений за равные промежутки времени Указывает на особую причину с циклическим повторяющимся эффектом Пример Интерпретация 121
