ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ВПРОВАДЖЕННЯ ГНУЧКИХ ВИРОБНИЧИХ СИСТЕМ (ГПС)
Порядок розрахунку техніко-економічної ефективності
Розрахунок техніко-економічної ефективності для кожної організаційної структури ДПС повинен вироблятися індивідуально і перебувати у прямій залежності від організаційно-технічного рівня замінного виробництва виробів.
Якщо ДПС замінює універсальне устаткування, то визначальними чинниками економії є підвищення продуктивності праці (у 4 - 6 і більше разів) і вивільнення робочих верстатників. Якщо ДПС замінює автономно експлуатовані верстати з ЧПУ, то визначальним чинником техніко-економічної ефективності стає підвищення машинного часу обладнання і т. д.
Оскільки в даний час зміна парку обладнання здійснюється в основному за рахунок верстатів з ЧПК, ефективність ДПС слід розглядати в зіставленні з автономно експлуатованими верстатами з ЧПУ.
У ході розрахунку необхідно визначити:
додаткові витрати при переході до ДПС;
раціональні обсяги партій виробів, що виготовляються і часу обробки;
зміна виробничого та обслуговуючого персоналу;
передбачувану економію.
Розглянемо рішення цих питань на конкретному прикладі створення ДПС типу Алп-3-2.
Комплекс Алп-3-2 призначений для механічної обробки більше 70 найменувань корпусних деталей з габаритними розмірами 250X250X250 мм.
Комплекс Алп-3-2 включає вісім верстатів трьох різних моделей.
Управляє роботою комплексу Алп-3-2 ЕОМ моделі СМ-2М.
Гнучкий виробничий комплекс Алп-3-2 утворює автоматизовану лінію механічної обробки корпусних деталей, докладний опис складу, структури та процесу функціонування якого дано.
Технічна ефективність впровадження ДПС
Відмінною особливістю ДПС, подібних комплексу Алп-3-2, є можливість забезпечити організацію, характерну для масово-потокового виробництва в умовах дрібносерійного многономенклатурнoго виробництва.
Очевидно, що ГВС доцільно створювати в першу чергу для виготовлення деталей, при випуску яких у діючому виробництві на автономно експлуатованих верстатах з ЧПК є великі втрати об'єктивного характеру, тобто пов'язані, головним чином, з переналагодження обладнання з ЧПУ і вкладеннями оборотних коштів у незавершеному виробництві. Переналагодження обладнання з ЧПУ здійснюється при переході на обробку нової деталі, при цьому необхідно видалити з верстата пристосування для кріплення заготовки раніше оброблюваної деталі й наявний набір інструменту, встановити нове пристосування, підібрати і встановити в інструментальний магазин верстата набір інструменту, необхідний для виготовлення нової деталі, провести пробне виготовлення першої придатної нової деталі і т. д.
Розрахунки показують, що втрати переналагодження, що припадають на одну деталь, обернено пропорційні тривалості термінів запуску партії (у місцях) і річній програмі випуску деталей і будуть особливо відчутні при частому запуску партій і дрібносерійному випуску деталей.
Конкретно при виготовленні деталі з машинним часом обробки 1,5 год і річній програмі випуску N = 300 шт. на рік при щомісячному запуску партії втрати перевищують вартість механообробки (зарплата і накладні витрати). При дрібносерійної програмі випуску (30 шт. В рік) при будь-яких термінах запуску партій аж до одного разу на рік, втрати перевищують вартість механообробки; при квартальному запуску втрати в три рази перевищують вартість механообробки; втрати ще більше зростають при подальшому скороченні термінів запуску. Втрати від зв'язування оборотних коштів у незавершеному виробництві пропорційні термінам запуску партії і будуть особливо істотні при рідкісному запуску партій і високої вартості деталі.
Оснащення устаткування в ГПС розгалуженою системою діагностики несправностей, автоматизованими системами контролю якості обробки і стану інструменту дозволяє розширювати багатоверстатне обслуговування, а також виконувати основні підготовчі роботи в першу зміну, експлуатувати обладнання в другу і третю зміни з невеликим штатом чергових і навіть у відсутність таких. При цьому передбачається, що ємність накопичувача супутників і накопичувача інструменту достатні для завантаження обладнання в одну-дві зміни без втручання людини.
Дані, наведені на рис. 1, вказують на можливість підвищення ефективності використання обладнання при об'єднанні його у ДПС на 65% за часом шляхом роботи в третю зміну без присутності людини (1260 год), роботи під час обідніх перерв (250 год), скорочення часу на організаційні проблеми (200 год ), більш швидкого переналагодження устаткування (175 год). При цьому слід врахувати, що не використовується величезний резерв часу в 2735 год на рік, який складають суботні, недільні та святкові дні.
Таким чином, найголовнішими джерелами техніко-економічної ефективності при об'єднанні верстатів з ЧПК в ДПС є:
підвищення коефіцієнта використання верстатів з 0,4 - 0,6 до 0,85 - 0,9;
збільшення коефіцієнта змінності з 1,3 - 1,6 до 2 - 3;
зменшення вкладень в оборотні фонди через скорочення у декілька разів виробничого циклу (з 45 до 6 днів у разі впровадження Алп-3-2), що призводить до зниження величин незавершеного виробництва;
зниження кількості виробничого та обслуговуючого персоналу;
практична реалізація "безлюдній" технології обробки, що полягає в тому, що завдяки необхідному запасу заготовок на супутниках і інструменту у відповідних накопичувачах ДПС весь персонал працює головним чином в першу, найбільш зручну зміну, а в другу і третю зміни працюють лише окремо спостерігачі з числа виробничого персоналу.
У міру досягнення необхідної надійності функціонування всіх елементів ДПС, оснащення системами автоматизованого контролю якості обробки деталей, стану інструмента, діагностики несправностей обладнання друга і третя зміни стануть "безлюдними".
Ефективність застосування ДПС у порівнянні з автономно експлуатованими одиницями обладнання з ЧПУ складається, в основному, з трьох частин:
економії основних фондів на придбання обладнання
за рахунок скорочення його необхідної кількості (у комплексі Алп-3-2 використовується 8 верстатів замість 16);
економії фонду заробітної плати у зв'язку з скороченням складу виробничого та обслуговуючого персоналу (С70 до 40 чол. при переході до комплексу Алп-3-2 і роботі в дві зміни); економії оборотних коштів завдяки скороченню виробничого циклу виготовлення продукції, її партіонності, необхідних запасів iл т. п.
Рис. 1. Структура витрат часу у ДПС
Порівняння економічної ефективності при різних формах автоматизації
Таке порівняння необхідне завжди проводити стосовно до конкретних об'єктів автоматизації.
У цьому випадку доцільно зіставляти такі форми автоматизації:
автономно експлуатовані три верстата з ЧПУ новітньої конструкції, оснащені двохпозиційним пристроєм автоматичної подачі заготовки на стіл верстата і видалення деталі;
такі ж два верстати, оснащені накопичувачем на 16 супутників кожен;
такі ж два верстати, об'єднані у ДПС.
Детальний розрахунок показує, що застосування ДПС дає найбільшу економію, причому вартість виготовлення однієї деталі на ДПС складає 64% від її вартості на автономно експлуатованих верстатах з ЧПК, незважаючи на трохи більшу вартість ДПС. Основними статтями економії є більш ефективне використання машинного і людського потенціалу. Економія буде тим більше, чим менше запускається у виготовлення партія деталей і коротше машинний час обробки. Особливо необхідно підкреслити доцільність індивідуальної автоматичної заміни інструменту в магазині, що сприяє зростанню гнучкості виробництва, скорочення запасів інструментів на складі (щодо заміни відразу повністю набору інструментів при зміні оброблюваної деталі - установа) і скорочення розміру партії деталей для зменшення інвестицій у незавершене і завершене виробництво.
Основні переваги ДПС полягають у наступному:
висока гнучкість як наслідок швидкого переналагодження на обробку іншої деталі через інтеграції обладнання, інструменту, пристосувань і вимірювальних пристроїв;
висока готовність обладнання до роботи у зв'язку із застосуванням ЕОМ для управління виробничим процесом;
ефективне використання виробничого персоналу внаслідок можливості розширення його функцій, звільнення від циклу верстата;
інтеграція всього інформаційного потоку з допомогою ЕОМ, здатність працювати вдень і вночі, безпосередній зв'язок з усіма сторонами виробництва.
Соціально-економічні зміни у виробництві при впровадженні ДПС також зручно простежити на прикладі комплексу Алп-3-2. Зміни складу виробничого та обслуговуючого персоналу при обробці одних і тих самих деталей на універсальних верстатах, верстатах з ЧПК і ГПС типу Алп-3-2:
збільшує рівень технічної озброєності праці, оскільки автоматизуються як основні, так і допоміжні операції;
в значній мірі вирішує проблему усунення дефіциту робочих, що виконують як основні, так і допоміжні операції (транспортні, складські робітники);
змінює характер праці, збільшуючи частку розумової праці і зводячи до мінімуму частку фізичного; замість робітників-операторів більшого значення набувають робітники-наладчики, робочі, керуючі механізмами і машинами. Скорочується чисельність майстрів, старших майстрів, робіт-уніків служб, бюро цехового контролю, а також допоміжних робітників:
розподільників, комірників, транспортних робітників, контролерів. Крім того, з'являються нові категорії працівників, які обслуговують комплекс, наприклад, оператори підготовки та контролю інструментальних налагоджень, наладчики з електроніки, інженери-фахівці з магнітним дискам, по пристроїв введення-виведення ЕОМ, інженери з обчислювальної техніки, оператори-електроніки;
підвищує вимоги до кваліфікації працівників, які обслуговують комплекс; в ряді випадків у зв'язку зі складністю виконуваних робіт обслуговуючий персонал повинен мати спеціальне, середню та вищу освіту (інженери з обчислювальної техніки, програмісти);
створює умови для чіткої, ритмічної роботи.
Методи розрахунків техніко-економічної ефективності ДПС інших призначень аналогічні наведеним вище.
Список літератури
Роботизовані технологічні комплекси / Г. І. Костюк, О. О. Баранов, І. Г. Левченко, В. А. Фадєєв - Учеб. Посібник. - Харків. Нац. аерокосмічний університет «ХАІ», 2003. - 214с.
Алексєєв П.І., Н. П. Меткина, М. С. Лапін. Технологічне проектування ГВС. - Л.: ЛДНТП, 1984. - 36с.
Проектування металорізальних верстатів та верстатних систем: Довідник-підручник у 3-х т. Т. 3: Проектування верстатних систем / Під загальною ред. А.С. Пронікова - М.: Із МГТУ ім. Н. Е. Баумана; МГТУ «Станкин», 2000. - 584 с.
Гнучкі виробничі комплекси / под.ред. П. Н. Белянина. - М.: Машинобудування, 1984. - 384с.
Гнучке автоматичне виробництво / под.ред. С. А. Майорова. - М.: Машинобудування, 1985. - 456с.
Іванов О.О. ДПС у приладобудуванні. - М.: Машинобудування, 1988. - 282с.
Морозов В.П., Димарський Я.С. Елементи теорії управління ГАП. - Л.: Машинобудування, 1984. - 364с.