Технологический процесс

Осуществление реальных нововведений технологических  процессов далеко не всегда протекает столь идеально гладко. В действительности оно сопровождается остановками, новыми стартами, тупиками, скачками и другими отклонениями. Однако условное деление на перечисленные стадии позволяет изучить влияние различных факторов более детально для каждого случая и попытаться найти пути улучшения управления процессом новшеств.

Успешные модели новаций технологических процессов

В последние  годы возрос интерес к новациям технологических  процессов как к источникам и  способам обновления фирмы. Вместо стремления поддерживать стабильное положение, компании ищут способы непрерывного совершенствования производства и адаптации этих изменений ко все более и более неопределенной внешней среде. Ключевыми путями повышения эффективности управления нововведениями технологических процессов считают следующие :

— Четко определенная структура стратегии организации. Достигнутые усовершенствования в  случайных направлениях могут оказаться  неэффективными, независимо от характера  изменений (постепенные или радикальные). Решающую роль в достижении успеха играют механизмы установления взаимосвязи вносимых изменений с общим направлением бизнеса. Именно эти механизмы обеспечивают долговременность использования планируемых изменений.

— Необходимость  анализа и пересмотра основ используемой технологии. Для повышения эффективности бизнеса полезно использовать путь постепенных улучшений, который, даже при введении радикальных нововведений, не изменяет основополагающий процесс, а лишь совершенствует его. Например, замена пишущих машинок терминалами компьютеров на каждом рабочем столе только увеличивает скорость печатания, хотя в результате фундаментального пересмотра потоков информации на фирме может быть создана совершенно новая, более эффективная, конфигурация, которая вызовет существенные перемены в общей стратегии бизнеса компании. Для этого необходима полная переоценка стержневых технологий организации и детальный план эффективного осуществления этой переоценки. Такой подход реинжиниринга бизнеса вызывает сейчас большой интерес и представляет собой мощный источник конкурентных преимуществ.

— Подход, основывающийся на радикальном переосмыслении основных технологических процессов, по сути является необходимостью принять перспективу  введения непрерывных изменений  и их адаптации. Этот подход непрерывных улучшений бросает вызов традиционным подходам к нововведениям, заключающийся в том, что он вовлекает гораздо больше сотрудников компании в непрерывный поиск и решение возникающих проблем. Мобилизация на непрерывное введение усовершенствований и их осуществление является мощным, хотя и трудно поддерживаемым, источником нововведения технологических процессов.

— Признание  необходимости новшества технологических  процессов за пределами организации. Многие предприятия стремятся разработать эффективные системы и организационные сети, для успеха которых необходимо взаимодействие между фирмами. В этой ситуации новации технологических процессов становятся общей проблемой, для разрешения которой необходимы совместные усилия — например, создание более быстродействующих и быстро реагирующих систем во всей цепи снабжения.

— Необходимость  создания организаций, занятых изучением  опыта разработки и реализации новшеств технологических процессов. Показано, что эффективность новаций существенно  повышается при активном изучении и развитии возможностей компании. Нововведения рассматриваются как непрерывный эксперимент даже в тех случаях, когда этот эксперимент терпит неудачу. Изучение опыта работы фирм мирового уровня показало, что секрет их успеха в какой-то степени заключается в их модели непрерывных нововведений и самообучения, т.е. в разработке "вечного двигателя предприятия".  

Типизация технологических процессов

Типизация технологических  процессов является одним из путей  повышения уровня технологии, уменьшения объема и сокращения сроков подготовки производства.

При отсутствии типизации изготовление каждой детали или сборка любого узла представляет собой новую задачу. Технологические процессы на штучные и неповторяющиеся политической партии деталей разрабатываются с применением универсальных способов, с широким использованием разметки при отсутствии, как правило, какой-либо специальной оснастки. Естественно, что это приводит к значительным издержкам времени как на изготовление каждой отдельной детали, так и на разработку технологического процесса.

Однако идеи типизации технологических процессов, выдвинутые проф. Соколовским, позволяют находить и распространять общие технологические решения на определенные совокупности деталей. Сущность типизации технологических процессов состоит в том, что на основе предварительного изучения и анализа частных особенностей, свойственных обработке отдельных деталей, производится обобщение лучших достижений практического опыта, причем этим обобщениям придается характер технологических закономерностей, распространяемых затем на соответствующие классификационные группы.

Таким образом, осуществление типизации подразумевает необходимость классификации технологических процессов, которая обычно базируется на конструктивных и технологических признаках обрабатываемых деталей.

При рассмотрении конструкции любой машины довольно легко убедиться, что все детали можно разделить на три следующие группы.

1. Детали, общие  для всех или многих машин:  фланцы, шпонки, втулки, гайки, болты  и другие детали этого вида  обычно нормализованы.

2. Детали, отличающиеся  между собой по конструктивным  параметрам и размерам, но имеющие общность технологических задач: валы, зубчатые колеса и др. Такого вида детали могут быть названы деталями общего назначения.

3. Специальные  детали, присущие только данному  виду оборудования: станины ножниц  горячей резки, барабаны мельниц,  конусы засыпных аппаратов и др.

Систематизация  конструктивных элементов и технологических  процессов создает исходные материалы  для составления классификации. Эта работа должна охватывать возможно более широкий круг встречающихся  в производстве деталей, относящихся  к различным машинам. В соответствии с принятой схемой классификации все детали делятся на виды, классы, группы и типы. Под видом понимается совокупность деталей, близких по форме, и соотношению размеров. Классификатор предусматривает несколько совокупностей, например пять: В — валы, оси; Д — диски, фланцы, шестерни, шкивы, шайбы; Ц — цилиндры, втулки, кольца; К — корпусные детали, плиты, кронштейны, рычаги и Р — разные детали.

Детали каждого  вида делятся на классы, представляющие собой совокупность деталей, сходных по своей конфигурации, назначению и методам обработки. Например, в виде Д имеются классы крышек, шестерен, шкивов, блоков; в виде Ц — классы гильз цилиндров, втулок подшипниковых и т. д. Каждый класс обозначается буквой, указывающей, к какому виду он относится, и двумя цифрами от 01 до 99 в порядке регистрации класса.

Классы делятся  на группы еще более близких по конструктивной форме деталей, имеющих  одинаковую последовательность обработки. Например, внутри класса имеются группы глухих, сквозных крышек и т. д. Группа в классификаторе обозначается двумя цифрами от 01 до 99 в порядке ее регистрации.

Группа, в свою очередь, делится на типы деталей, отличающихся только отдельными конструктивными  элементами и имеющих одинаковый технологический процесс обработки. Например, внутри группы сквозных крышек могут быть следующие типы: крышки с гладким отверстием, крышки с уплотнительными канавками и т . п. Номер типа обозначается двумя цифрами от 01 до 99. Например, плоская сквозная крышка с тремя канавками будет обозначаться Д-01, 03, 09, где Д—вид «диски», 01 — класс «крышки», 03—группа «крышки сквозные», 09—тип «плоские с уплотнительными канавками».

На основании  проведенной классификации деталей  общего назначения создаются технологические  инструкции, с указанием назначения операций, технологических баз, исполнительных размеров, межоперационных припусков, станков, приспособлений и т. д.

Одновременно  с составлением технологических  инструкций разрабатываются «слепые» технологические карты. «Слепые» карты  на детали общего назначения не содержат рабочего эскиза детали, поэтому обработка производится по чертежу детали с нанесенными на нем номерами обрабатываемых поверхностей. В картах технологи заполняют лишь титульную часть и вносят в текст указания о конкретных размерах обрабатываемых деталей. Практика применения подобных карт на заводах показывает, что время, затрачиваемое работниками технологических бюро на подготовку документации, сокращается в 3—5 раз по сравнению с обычной разработкой технологии. Так, например, на Уралмашзаводе «слепые» карты разра- ботаны на следующие группы деталей: зубчатые венцы, валки холодной и горячей прокатки, валы, муфты, стойки рольгангов и т. д. Всего охвачено 34 группы, включающие 260 типов деталей. На несложные детали вместо «слепых» карт технология записывается в соответствующей форме штампа, проставленного на обороте чертежа детали.

До сих пор  мы рассматривали типизацию технологических  процессов в применении к деталям. Но типизация может проводиться  вместе с тем и по линии разработки руководящих положений на отдельные операции, так как в деталях, относящихся к различным классам, нередко встречаются операции, тождественные по своим задачам. Например, операция нарезания зубьев относится к классу шестерен и классу валов. В обоих случаях методы нарезания имеют большое сходство. Долбление шпоночных пазов относится к всевозможным деталям: маховикам, блокам, шестерням, рычагам и другим, хотя во всех случаях характер операций остается одинаковым.

В единичном  машиностроении разработка типовых  технологических процессов на отдельные операции, так же как и на целые детали, не может быть доведена до конкретных деталей. Она выливается в форму технологических инструкций, устанавливающих: классификацию методов установки крепления и выверки деталей; применяемый при обработке инструмент и методы его установки и выверки; назначение станков; порядок выполнения контроля и т. п.

Классификация методов установки и крепления  деталей определяет порядок применения того или иного метода в зависимости  от конструкции деталей, их размера и точности обработки. Это позволяет повысить качество обработки и сократить номенклатуру применяемой оснастки.

На крупных  заводах тяжелого машиностроения часть  номенклатуры машин закрепляется в  программе выпуска на несколько  лет, достигая ежегодной серии 10—15 шт. Среди подобных встречаются машины разных типоразмеров, но с одной и той же кинематической схемой, одинаковой для машин всех размеров. Поэтому некоторые детали и узлы подобных машин имеют сходные, а иногда и унифицированные конструкции, отличающиеся друг от друга лишь своими размерами. Это обстоятельство способствует созданию типовых технологических процессов на такие машины.

Необходимо отметить, что разработка типовой технологии на машины не может рассматриваться  самостоятельным направлением типизации, поскольку конечным результатом работы является создание технологических процессов на детали.

Развитие работ  по типизации технологических процессов  уже в настоящее время позволяет  на ряде заводов охватывать типовой  технологией до 74—75% всех наименований деталей.

Таким образом, конструктивная нормализация и типизация  технологических процессов, групповой  запуск создают повторяемость деталей  на станках и открывают широкие  возможности по использованию методов  серийного производства в технологии тяжелого машиностроения. 

Проектирование технологических процессов

Для системного анализа технологических процессов  в машиностроении необходимо установить: номенклатуру элементов; состав элементов  каждого типа; набор свойств этих элементов.

Процессы, в том числе и технологические, представляют собой класс технических систем, отличительной особенностью которых является существенная зависимость от времени. Можно предложить следующую иерархическую классификацию элементов технологических процессов: план обработки, этап обработки, операция, переход, ход. План обработки складывается из этапов, этапы из операций, операции из переходов, которые формируются из рабочих и вспомогательных ходов. Перед началом формирования плана необходимо выбрать вид заготовки и ее свойства, из которых для проектирования ТП важнейшими являются квалитет точности размеров, припуски и напуски.

Этап обработки  представляет собой последовательность операций, принадлежащих к одному технологическому методу и обеспечивающих одинаковое качество обработки. Полный набор этапов, из которых складывается план обработки, зависит от конкретных условий, однако при этом можно выделить следующую базовую совокупность: термический 1 (улучшение, старение); обработка баз; черновой; получистовой; термический 2 (закалка или улучшение); чистовой; термический 3 (азотирование или старение); отделочный; покрытий; доводочный (получение шероховатости до Ra=0,02).