Организация быстропереналаживаемого производства в условиях экономического кризиса

УДК 621.002 Л.В.ШЕЛЯКИН

ОРГАНИЗАЦИЯ БЫСТРОПЕРЕНАЛАЖИВАЕМОГО ПРОИЗВОДСТВА В УСЛОВИЯХ ЭКОНОМИЧЕСКОГО КРИЗИСА

В статье описана организация быстропереналаживаемого производства, показано внедрение высокопроизводительного оборудования. Рассматривается компьютеризация конструкторской, технологической и организационной подготовки производства.

Ключевые слова: диверсификация производства, быстропереналаживаемое оборудование, внедрение, компьютеризация, САПР

Введение. В условиях экономического кризиса и конкуренции производителей электроподвижного состава важное значение имеют различные способы и методы повышения загрузки производственных мощностей, оптимизация затрат на производство и выпуск конкурентоспособной продукции. Одним из них является организация быстропереналаживаемого производства.

Диверсификация производства - это одновременное развитие многих, не связанных друг с другом видов производств, расширение номенклатуры производимых изделий. Диверсификация применяется с целью повышения эффективности производства, получения экономической выгоды и предотвращения банкротства.

Современное производство невозможно без использования прогрессивных инновационных технологий и высокопроизводительного быстропереналаживаемого оборудования. Правильный выбор оборудования является важной задачей технической политики и во многом определяет экономическую эффективность производства.

Наиболее полно решать задачи современного производства, тем более в условиях кризиса, можно только на основе высокоавтоматизированного оборудования, обладающего технологической гибкостью, гарантирующего высокие точностные и качественные характеристики.

Если раньше производство оснащалось универсальным и агрегатным оборудованием для одной деталеоперации, то в настоящее время упор делается на быстропереналаживаемые многоцелевые обрабатывающие центры, токарные и фрезерные станки с ЧПУ.

Для этого на заводе ежегодно разрабатываются планы технического перевооружения. При разработке плана технического перевооружения техническими службами в первую очередь предусматривалось решение следующих задач:

- расшивка «узких мест»;

- сокращение трудоемкости изготовления деталей;

- использование более точных заготовок и современных методов раскроя листового металла с целью сокращения металлоемкости;

- сокращение межцеховых и внутрицеховых транспортных опе-ра-

ций;

- концентрация операций на одном станке или обрабатывающем центре с целью сокращения количества оборудования и высвобождения производственных площадей;

- обеспечение высокого качества выпускаемой продукции за счет применения современного, более точного технологического оборудования, оснащенного системами ЧПУ;

- повышение технического уровня производства с выводом его на мировой уровень.

Техническое перевооружение - это не только замена старых станков на новые, а смена технологий, включая и те, что реализуются в конструкции заказываемых станков.

Для управления такими станками и технологическими системами применяются системы с ЧПУ так называемого "открытого типа", язык программирования которых аналогичен программному обеспечению персональных компьютеров. Это позволяет моделировать процессы обработки, оптимизировать перемещения инструментов, использовать Интернет для дистанционного управления работой станков, планировать производственные процессы и в результате снизить стоимость обработки. Контроль за точностью обработки и управление состоянием инструментов являются неотъемлемой частью таких станков, что нашло отражение в следующих производствах.

В крепежном производстве внедрены токарные автоматы производства Швейцарии DECO20 и DECO26. Производительность возросла в 6 раз. Высокая точность обработки достигается за счет жесткости в зоне резания. На одном станке сосредоточены токарные, фрезерные, сверлильные, резьбонарезные работы. Номенклатура - 16 деталей.

В тележечном производстве внедрены обрабатывающие центры: SHW - для обработки рам тележек электровозов и DMC100H - для обработки корпусов букс ( производство Германия ), которые повысили производительность в 2,5 раза по фрезерованию и сверлению и позволили получить стабильные размеры при обработке, что обеспечило в свою очередь качество сборки рам тележек; прогрессивные технологии зубообработки с применением высокопроизводительного оборудования: зубошлифовального станка и зубофрезерного (производство Германия ), оснащенных системой ЧПУ и устройством для измерения погрешностей профиля, направления зуба, длины общей нормали, диаметров наружного, делительного и впадины зуба. Внедренные техпроцессы обеспечивают высокое качество зубчатых колес тяговой передачи электровозов.

В электромашинном производстве организован участок станков с ЧПУ на седьмом пролете электромашинного корпуса для обработки деталей электрических машин, аппаратов и ходовой части электровоза. Установлено оборудование передовых зарубежных фирм, таких как: токарные станки с ЧПУ CTX420V5 «Linear»; CTX520V3 - 2ед.; СТХ510У3-2ед., CTX620V3 «Linear» - 2ед.; фрезерные с ЧПУ DMU50; DMU50EV; DMC125 -обрабатывающий центр.

Внедрение высокопроизводительного оборудования с числовым программным управлением позволило решить проблемы:

- совмещение операций и выход из технологического цикла физически и морально устаревших станков;

- снижение затрат на изготовление продукции, связанное со снижением времени обработки, быструю переналадку;

- снижение затрат по содержанию оборудования - экономия электроэнергии, амортизационные отчисления.

Приобретено и установлено оборудование новой испытательной станции тяговых и вспомогательных электродвигателей на новой элементной базе с выдачей паспорта в электронном виде и на бумажных носителей.

В заготовительно - штамповочном цехе установлены системы лазерного раскроя Byspeed 3015 и пресса Наттег1е фирмы Bystronic, которые позволяют значительно улучшить качество деталей, поступающих на сварку в цеха кузовной и сварных конструкций, перевести многие сварные узлы, состоящие из нескольких деталей, в одну - две детали.

Приобретена и внедрена установка лазерного раскроя Bystar L4025: 6,5х2,5. Технология лазерного раскроя и гибки на прессах значительно сокращает трудозатраты на мехобработку деталей, сборку узлов под сварку и на сварку, что безусловно повышает качество деталей, вырезаемой на лазерной резке, точность составляет 0,1 мм, повторяемость - 0,05 мм, что позволяет на отдельных деталях полностью отказаться от механической обработки.

Внедрение инновационных технологий позволило существенно снизить трудоемкость изготовления деталей, сконцентрировать операции, сократить длительность производственного цикла обработки деталей, повысить культуру производства, а также обеспечить наряду с минимизацией производственного цикла качество выпускаемой продукции независимо от квалификации рабочего. Снимается как таковое понятие «влияние человеческого фактора» - отработанная отлаженная программа, четкая работа станка являются гарантией качества изготовления.

Таким образом, оснащая производство быстропереналаживаемыми многоцелевыми обрабатывающими центрами, токарными и фрезерными станками с ЧПУ, а инструментальное производство электроэрозионным оборудованием, мы осуществляем диверсификацию производства - одновременное развитие разных производств, возможность многономенклатурного выпуска различных изделий: пассажирских электровозов, грузовых электровозов разных модификаций и функциональных возможностей,тяго-вых агрегатов и промышленных электровозов. Диверсификация производства позволяет нам в сжатые сроки производить подготовку производства новых изделий, как, например, электровоз ЭП20. Реализация инвестпрограммы 2009г будет способствовать дальнейшей диверсификации производства.

Компьютеризация технической подготовки производства. Техническая подготовка производства включает в себя конструкторскую, технологическую и организационную подготовку производства.

Этап технической подготовки производства является важнейшим в плане наполнения единого информационного пространства предприятия данными о ресурсах, необходимых для производства изделий.

Подход к компьютеризации основных производственных этапов следующий:

1. Компьютеризация конструкторской подготовки производства:

- проектирование изделия;

- формирование структуры изделия методом «нисходящего» и «восходящего» проектирования. Формирование структуры изделия должно осуществляться как в «ручном» режиме, так и автоматическом на основании 3D моделей;

- формирование спецификаций на изделие;

- процедура электронного согласования моделей, чертежей, документов, состава изделия;

- процедура проведения изменений конструкторской документации;

- формирование ведомостей покупных и комплектующих изделий и ведомости материалов на изделие;

- процедура проведения изменений конструкции.

2. Компьютеризация технологической подготовки производства:

- создание всего технологического процесса или отдельных операций и переходов;

- поиск и выбор режущего и вспомогательного инструмента, оборудования, стандартной и универсальной оснастки из соответствующих библиотек;

- генерация по электронному маршруту маршрутных карт;

- процедура электронного согласования моделей, чертежей, эскизов, документов и маршрутов;

- процедура проведения изменений;

- получение сводной информации по используемым материалам для изготовления изделия;

- проектирование чертежей оснастки;

- разработка управляющих программ станков ЧПУ основного и вспомогательного производства.

3. Компьютеризация управления данными об изделии для всех информационных объектов (модели, чертежи, документы):

- хранение всех версий документов;

- поиск по обозначению, атрибутам и связям между объектами;

- формирование различных представлений для одного и того же изделия;

- сравнение различных конфигураций изделия.

4. Планирование и контроль хода подготовки производства:

- формирование плана-графика подготовки производства;

- формирование заданий исполнителям в соответствии с планом-графиком и структурой изделия.

- автоматическая доставка заданий исполнителям;

- автоматическое закрытие заданий по завершении процедуры электронного согласования;

- формирование отчетов в электронном виде о текущем состоянии работ по плану-графику и выданным заданиям.

Состояние проблем, требующих решения. Согласно перспективным планам производства ООО «ПК «НЭВЗ» до 2015 года определена тенденция к расширению номенклатуры выпускаемой продукции и росту серийности производства, что в свою очередь значительно увеличивает количество вновь выпускаемой проектировщиком КД и технологической документации (ТД) на заводе по подготовке производства новых изделий. При этом КД поступает от проектировщика в бумажном виде и содержит не всегда качественные конструкторские реше-

ния, что является следствием низкого уровня внедрения САПР на уровне проектирования КД. Кроме того, в связи с ускорением вывода на рынок новых изделий и увеличением номенклатуры продукции, находящейся в эксплуатации, увеличилось количество изменений в КД и ТД и, как следствие, возросло количество одновременно обрабатываемой документации. Все это в условиях бумажного документооборота, ручного планирования и контроля работ приводит к снижению эффективности использования времени инженерного персонала, ухудшению согласованности работ в большом комплексе проектов, возрастанию затрат времени на поиск необходимой информации, увеличению доли несвоевременно выполненных проектов и проектов, выполненных с ошибками. В данной ситуации процесс постановки нового изделия на производство на заводе в значительной мере состоит из затрат времени на изготовление подлинников, транспортировку документов, ожидание в очередях согласования и утверждения, передачу утвержденной документации в архив, тиражирование документации для технических подразделений предприятия.

В настоящее время на нашем предприятии официальный статус для КД и ТД остается за бумажным документооборотом. Отсутствуют единое информационное пространство для работы технических подразделений предприятия, нет требований к организации проектирования и проведения технологической подготовки производства и выпуску комплектов КД и ТД с применением компьютерных систем. Это не позволяет использовать результаты работы одного подразделения в работе другого без выполнения дополнительной обработки документов. В конечном итоге всё это приводит к увеличению объемов бумажной документации, увеличению времени на проверку и согласование инженерных решений.

При нерегламентированном применении компьютерных систем в технических подразделениях предприятия образуется большой объем инженерных данных в электронной форме (3D-модели и т.п.), которыми предприятие фактически не управляет. В то же время электронные формы представления инженерной информации становятся основой в работе инженеров как внутри предприятия, так и при взаимодействии с партнерами по кооперации.

Автоматизация всех этих процессов в рамках внедрения проекта САПР является настоятельной потребностью сегодняшнего дня. Одновременно необходимо решение вопросов о получении от проектировщика КД в электронном формате, что позволит значительно повысить эффект от реализации данного проекта САПР.

На данный момент САПР различных этапов технической подготовки производства действуют локально, конструкторы изделий разрабатывают КД в электронном виде и передают на завод на бумажных носителях.

Технологи, используя имеющуюся компьютерную технику и программное обеспечение, явно в недостаточном количестве разрабатывают техпроцессы, чертежи оснастки только 50% в электронном виде. Отсутствует единое информационное пространство и сквозная система САПР.

Создание управляющих программ для установок лазерной резки осуществляется в специализированной программной среде Bysoft (Бай-софт). Программирование в данной среде позволяет на начальных этапах

создания программы четко видеть последовательность процесса изготовления детали, что в свою очередь позволяет повысить контроль над качеством изготовления продукции на начальных этапах программирования. Для предотвращения потерь времени на переналадку резка деталей производится по картам раскроя. Данное программное обеспечение позволяет производить раскладку деталей в картах раскроя с оптимальной раскладкой на листе в автоматическом режиме. Корректировка раскроя в ручном режиме после автоматической раскладки деталей на листе позволяет добиться максимального использования материала и уменьшения количества отходов.

Подготовка к работе, используя карты раскроев, занимает не большое количество времени, так как данный процесс максимально автоматизирован. При загрузке управляющей программы на установку лазерного раскроя оператору остается выбрать нужную режущую головку, сопло, загрузить необходимые параметры резки и приступить к работе. Вся информация о виде обрабатываемого материала, тип режущей головки, тип сопла и непосредственно сам план раскроя отображаются на экране, что в свою очередь позволяет оператору четко контролировать последовательность действий.

Данные методы автоматизации также применимы при создании раскроев для установок плазменной резки. В этом случае язык программирования несколько отличается от языка программирования для лазерных комплексов, что занимает большее время от создания детали до её изготовления. Но экономия времени наиболее очевидна с применением карт раскроя и графической визуализации всех процессов на всех этапах изготовления деталей методом лазерной или плазменной резки.

Пути решения проблем. Наиболее эффективным способом совершенствования работы конструкторов и технологов ООО «ПК «НЭВЗ» является внедрение современных компьютерных технологий проектирования и конструирования. САПР является комплексом средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации и коллективом специалистов (пользователей системы), выполняющим автоматизированное проектирование. Основное свойство САПР как системы проектирования состоит в том, что она обеспечивает получение законченных проектных решений и соответствующих этим решениям проектных документов.

Данная трактовка системы САПР применима как непосредственно к задачам, стоящим перед проектировщиком, выпускающим КД, так и конструкторско-технологическим службам ООО "ПК "НЭВЗ", обеспечивающим подготовку и сопровождение производства техники.

Для обеспечения такого свойства САПР должна состоять из компонентов, выполняющих определенную функцию в подсистеме:

- техническое обеспечение - устройства вычислительной и оргтехники, измерительные и другие устройства;

- программное обеспечение - программы, инструкции по использованию программ;

- информационное обеспечение - документы, содержащие описания типовых проектных решений, справочной информации (электронный архив документации).

Для решения указанных проблем и повышения эффективности деятельности предприятия необходимо:

- внедрить в технических подразделениях предприятия единую технологию при проектировании и подготовке производства;

- внедрить технологию управления инженерными данными, конфигурациями изделий в единой базе данных предприятия;

- осуществить подключение пользователей автоматизируемых подразделений к ЛВС;

- внедрить систему электронного технического документооборота и управления потоком работ в процессах КТПП;

- обеспечить обучение или переподготовку пользователей;

- произвести техническое перевооружение автоматизируемых подразделений;

- обеспечить автоматизируемые подразделения необходимым программным обеспечением в объемах для эффективного использования комплекса САПР всеми сотрудниками подразделений.

Инвестпрограммой 2009г предусмотрено дальнейшее развитие и в конечном итоге внедрение САПР технической подготовки производства, развитие локальной вычислительной сети, замена устаревшей вычислительной техники.

Материал поступил в редакцию 07.07.09.

L.V.SHELYAKIN

QUICKREADJUSTABLE AND DIVERSIFICATION MANUFACTURE

The article describes the organization of the quick-readjustable and diversification manufacture, high-performance equipment introduction. Besides, the computerization of constructive, technological and organizational preproduction is described.

ШИЛЯКИН Леонид Викторович (р.1962), доцент кафедры «Транспортное машиностроение» ДГТУ, главный технолог ООО «ПК «НЭВЗ». Окончил Новочеркасский политехнический институт в 1984 году.

Область научных интересов: механическая обработка и поверхностное упрочнение зубчатых колес тягового подвижного состава железных дорог из низкоуглеродистой стали.