ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ (ГПС)
Порядок расчета технико-экономической эффективности
Расчет технико-экономической эффективности для каждойорганизационной структуры ГПС должен производиться индивидуально и находиться впрямой зависимости от организационно-технического уровня заменяемого производстваизделий.
Если ГПС заменяет универсальное оборудование, тоопределяющими факторами экономии являются повышение производительности труда (в4 — 6 и более раз) и высвобождение рабочих станочников. Если ГПС заменяет автономноэксплуатируемые станки с ЧПУ, то определяющим фактором технико-экономическойэффективности становится повышение машинного времени оборудования и т. д.
Поскольку в настоящее время изменение парка оборудованияосуществляется в основном за счет станков с ЧПУ, эффективность ГПС следуетрассматривать в сопоставлении с автономно эксплуатируемыми станками с ЧПУ.
В ходе расчета необходимо определить:
дополнительные расходы при переходе к ГПС;
рациональные объемы партий изготовляемых изделий ивремени обработки;
изменение производственного и обслуживающего персонала;
предполагаемую экономию.
Рассмотрим решение этих вопросов на конкретном примересоздания ГПС типа АЛП-3-2.
Комплекс АЛП-3-2 предназначен для механической обработкиболее 70 наименований корпусных деталей с габаритными размерами 250X250X250 мм.
Комплекс АЛП-3-2 включает восемь станков трех различныхмоделей.
Управляет работой комплекса АЛП-3-2 ЭВМ модели СМ-2М.
Гибкий производственный комплекс АЛП-3-2 образуетавтоматизированную линию механической обработки корпусных деталей, подробноеописание состава, структуры и процесса функционирования которого дано.
Техническая эффективность внедрения ГПС
Отличительной особенностью ГПС, подобных комплексуАЛП-3-2, является возможность обеспечить организацию, характерную длямассово-поточного производства в условиях мелкосерийного многономенклатурнoгопроизводства.
Очевидно, что ГПС целесообразно создавать в первуюочередь для изготовления деталей, при выпуске которых в действующемпроизводстве на автономно эксплуатируемых станках с ЧПУ имеются большие потериобъективного характера, т. е. связанные, главным образом, с переналадкойоборудования с ЧПУ и вложениями оборотных средств в незавершенном производстве.Переналадка оборудования с ЧПУ осуществляется при переходе на обработку новойдетали, при этом необходимо удалить со станка приспособление для креплениязаготовки ранее обрабатывавшейся детали и имевшийся набор инструмента,установить новое приспособление, подобрать и установить в инструментальныймагазин станка набор инструмента, необходимый для изготовления новой детали,провести пробное изготовление первой годной новой детали и т. д.
Расчеты показывают, что потери переналадки, приходящиесяна одну деталь, обратно пропорциональны длительности сроков запуска партии (вместах) и годовой программе выпуска деталей и будут особенно ощутимы при частомзапуске партий и мелкосерийном выпуске деталей.
Конкретно при изготовлении детали с машинным временемобработки 1,5 ч и годовой программе выпуска N = 300 шт. в год при ежемесячномзапуске партии потери превышают стоимость механообработки (зарплата и накладныерасходы). При мелкосерийной программе выпуска (30 шт. в год) при любых срокахзапуска партий вплоть до одного раза в год, потери превышают стоимость механообработки;при квартальном запуске потери в три раза превышают стоимость механообработки;потери еще больше возрастают при дальнейшем сокращении сроков запуска. Потериот связывания оборотных средств в незавершенном производстве пропорциональнысрокам запуска партии и будут особенно существенны при редком запуске партий ивысокой стоимости детали.
Оснащение оборудования в ГПС разветвленной системойдиагностики неисправностей, автоматизированными системами контроля качестваобработки и состояния инструмента позволяет расширять многостаночноеобслуживание, а также выполнять основные подготовительные работы в первуюсмену, эксплуатировать оборудование во вторую и третью смены с небольшим штатомдежурных и даже в отсутствие таковых. При этом предполагается, что емкостьнакопителя спутников и накопителя инструмента достаточны для загрузкиоборудования в одну-две смены без вмешательства человека.
Данные, приведенные на рис. 1, указывают на возможностьповышения эффективности использования оборудования при объединении его в ГПС на65 % по времени путем работы в третью смену без присутствия человека (1260 ч),работы во время обеденных перерывов (250 ч), сокращения времени наорганизационные проблемы (200 ч), более быстрой переналадки оборудования (175ч). При этом следует учесть, что не используется огромный резерв времени в 2735ч в год, который составляют субботние, воскресные и праздничные дни.
Таким образом, главнейшими источникамитехнико-экономической эффективности при объединении станков с ЧПУ в ГПСявляются:
повышение коэффициента использования станков с 0,4 — 0,6до 0,85 — 0,9;
увеличение коэффициента сменности с 1,3 — 1,6 до 2 — 3;
уменьшение вложений в оборотные фонды из-за сокращения внесколько раз производственного цикла (с 45 до 6 дней в случае внедрения АЛП-3-2),что приводит к снижению величин незавершенного производства;
снижение количества производственного и обслуживающегоперсонала;
практическая реализация „безлюдной" технологииобработки, заключающаяся в том, что благодаря необходимому запасу заготовок наспутниках и инструмента в соответствующих накопителях ГПС весь персоналработает главным образом в первую, наиболее удобную смену, а во вторую и третьюсмены работают лишь отдельно наблюдатели из числа производственного персонала.
По мере достижения необходимой надежностифункционирования всех элементов ГПС, оснащения системами автоматизированногоконтроля качества обработки деталей, состояния инструмента, диагностикинеисправностей оборудования вторая и третья смены станут „безлюдными".
Эффективность применения ГПС в сравнении с автономноэксплуатируемыми единицами оборудования с ЧПУ складывается, в основном, из трехчастей:
экономии основных фондов на приобретение оборудования
за счет сокращения его потребного количества (в комплексеАЛП-3-2 используется 8 станков вместо 16);
экономии фонда заработной платы в связи с сокращениемсостава производственного и обслуживающего персонала (с70 до 40 чел. припереходе к комплексу АЛП-3-2 и работе в две смены); экономии оборотных средствблагодаря сокращению производственного цикла изготовления продукции, еепартионности, необходимых запасов Iл т. п.
/>
Рис. 1. Структура затрат времени в ГПС
Сравнение экономической эффективности при различныхформах автоматизации
Такое сравнение необходимо всегда проводить применительнок конкретным объектам автоматизации.
В этом случае целесообразно сопоставлять следующие формыавтоматизации:
автономно эксплуатируемые три станка с ЧПУ новейшейконструкции, оснащенные двухпозиционным устройством автоматической подачизаготовки на стол станка и удаления детали;
такие же два станка, оснащенные накопителем на 16спутников каждый;
такие же два станка, объединенные в ГПС.
Детальный расчет показывает, что применение ГПС даетнаибольшую экономию, причем стоимость изготовления одной детали на ГПСсоставляет 64 % от ее стоимости на автономно эксплуатируемых станках с ЧПУ,несмотря на несколько большую стоимость ГПС. Основными статьями экономииявляется более эффективное использование машинного и людского потенциала.Экономия будет тем больше, чем меньше запускаемая в изготовление партия деталейи короче машинное время обработки. Особенно необходимо подчеркнутьцелесообразность индивидуальной автоматической замены инструмента в магазине,способствующей росту гибкости производства, сокращению запасов инструментов наскладе (относительно замены сразу полностью набора инструментов при сменеобрабатываемой детали — установа) и сокращения размера партии деталей дляуменьшения инвестиций в незавершенное и завершенное производство.
Основные преимущества ГПС заключаются в следующем:
высокая гибкость как следствие быстрой переналадки наобработку другой детали из-за интеграции оборудования, инструмента,приспособлений и измерительных устройств;
высокая готовность оборудования к работе в связи сприменением ЭВМ для управления производственным процессом;
эффективное использование производственного персонала врезультате возможности расширения его функций, освобождения от цикла станка;
интеграция всего информационного потока с помощью ЭВМ,способность работать днем и ночью, непосредственная связь со всеми сторонамипроизводства.
Социально-экономические изменения в производстве привнедрении ГПС также удобно проследить на примере комплекса АЛП-3-2. Изменениясостава производственного и обслуживающего персонала при обработке одних и техже деталей на универсальных станках, станках с ЧПУ и ГПС типа АЛП-3-2:
увеличивает уровень технической вооруженности труда,поскольку автоматизируются как основные, так и вспомогательные операции;
в значительной мере решает проблему устранения дефицитарабочих, выполняющих как основные, так и вспомогательные операции(транспортные, складские рабочие);
изменяет характер труда, увеличивая долю умственноготруда и сводя к минимуму долю физического; вместо рабочих-операторов большеезначение приобретают рабочие-наладчики, рабочие, управляющие механизмами имашинами. Сокращается численность мастеров, старших мастеров, работ-униковслужб, бюро цехового контроля, а также вспомогательных рабочих:
распределителей, кладовщиков, транспортных рабочих,контролеров. Кроме того, появляются новые категории работников, обслуживающихкомплекс, например, операторы подготовки и контроля инструментальных наладок,наладчики по электронике, инженеры-специалисты по магнитным дискам, поустройствам ввода-вывода ЭВМ, инженеры по вычислительной технике,операторы-электроники;
повышает требования к квалификации работников,обслуживающих комплекс; в ряде случаев в связи со сложностью выполняемых работобслуживающий персонал должен иметь специальное, среднее и высшее образование(инженеры по вычислительной технике, программисты);
создает условия для четкой, ритмичной работы.
Методы расчетов технико-экономической эффективности ГПСдругих назначений аналогичны приведенным выше.
Список литературы
1. Роботизированные технологические комплексы/ Г. И. Костюк, О. О. Баранов,И. Г. Левченко, В. А. Фадеев – Учеб. Пособие. – Харьков. Нац. аэрокосмическийуниверситет «ХАИ», 2003. – 214с.
2. Алексеев П.И., Н.П.Меткин, М.С.Лапин. Технологическое проектированиеГПС. – Л.: ЛДНТП, 1984. – 36с.
3. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем:Справочник-учебник в 3-х т. Т. 3: Проектирование станочных систем /Под общейред. А.С. Проникова — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана; Изд-во МГТУ «Станкин»,2000. — 584 с.
4. Гибкие производственные комплексы /под.ред. П.Н.Белянина. – М.:Машиностроение, 1984. – 384с.
5. Гибкое автоматическое производство/под.ред. С.А.Майорова. – М.:Машиностроение, 1985. – 456с.
6. Иванов А.А. ГПС в приборостроении. – М.: Машиностроение,1988. – 282с.
7. Морозов В.П., Дымарский Я.С. Элементы теории управления ГАП. – Л.:Машиностроение, 1984. – 364с.