Функции
бюро технической подготовки кузнечно-штамповочного цеха
А.В. Воронков,
главн. инж.,
В.М. Грешилов,
нач. цеха
В.Д. Костюков,
вед.н. с., к.т.н.,
Д.А. Шканов,
инж.-прогр. 1-ой катег.
А.В. Цырков,
главн. констр. ЕКИТСУП, д.т.н.,
ГКНПЦ им. М.В.
Хруничева, г. Москва
Рабочие технологические процессы
определяют регламенты выполнения работ по всем видам технологических переделов
при производстве изделий ракетно-космической техники. Они являются непременным
условием проведения работ по сертификации производства и во многом определяют
качество изделий. Работы по проектированию РТП трудно формализуемы. Для их
автоматизации в большинстве случаев применяются эвристические методы алгоритмизации
со всеми вытекающими последствиями. Программное обеспечение жёстко привязано к
конкретным условиям производства и практически не тиражируется. Вот почему в
РКЗ эксплуатируются исключительно программы автоматизированного проектирования
РТП собственной разработки.
На рис 1 представлена диаграмма бизнес
процессов проектирования РТП.
рис. 1. Диаграмма бизнес процессов
проектирования РТП
Бизнес процессы проектирования рабочих
(операционных) технологических процессов холодной листовой штамповки - ОТП ХЛШ
предназначены для описания операции, то есть последовательности выполнения
переходов с указанием технологических режимов. В составе операции различают
также вспомогательные переходы, установы, позиции,
рабочие ходы, вспомогательные ходы, и приёмы. Выполняются специалистами бюро
технической подготовки цехов ХЛШ [1].
Бизнес процессы проектирования рабочих
(операционных) технологических процессов металлургического производства - ОТП
МП предназначены для описания операции, то есть последовательности выполнения
переходов с указанием технологических режимов. Выполняются специалистами бюро
технической подготовки цехов МП [2].
Бизнес процессы проектирования рабочих
(операционных) технологических процессов изготовления деталей из неметаллов
предназначены для описания операции, то есть последовательности выполнения
переходов с указанием технологических режимов. Выполняются специалистами бюро
технической подготовки цехов НЕМЕТ [3].
Металлургическое производство в РКЗ
имеет ведущее значение в обеспечении заготовками всех механических, механосборочных
цехов и цехов инструментального производства. Следующие цифры говорят о
распределении трудоемкости при изготовлении продукта на машиностроительном
предприятии: 51% приходится на монтажно-сборочные работы, 28% - на
механообработку и 10% на МП. При этом нельзя забывать, что другие процессы
также в большой степени зависят от поставок заготовок МП, что еще больше
увеличивает важность МП в изготовлении РКТ.
На рис. 2 представлена диаграмма
третьего уровня декомпозиции ТПП РКТ, описывающая бизнес процессы проектирования
РТП МП.
рис. 2. Диаграмма бизнес процессов
проектирования РТП МП
Бизнес процессы проектирования рабочих
(операционных) технологических процессов термического производства
предназначены для описания операции, то есть последовательности выполнения
переходов с указанием технологических режимов. Выполняются специалистами бюро
технической подготовки термического цеха [4].
Бизнес процессы проектирования рабочих
(операционных) технологических процессов кузнечно-штамповочного производства
предназначены для описания операции, то есть последовательности выполнения
переходов с указанием технологических режимов. Выполняются специалистами бюро
технической подготовки кузнечно-штамповочного цеха [5].
Бизнес процессы проектирования рабочих
(операционных) технологических процессов литейного производства предназначены
для описания операции, то есть последовательности выполнения переходов с
указанием технологических режимов. Выполняются специалистами бюро технической
подготовки литейного цеха [6].
Цех кузнечно-штамповочного
производства предназначен для изготовления заготовок методами горячего формования
(с предварительным нагревом исходного материала), заключающимися в пластическом
деформировании или разделении материала. Этот цех обеспечивает кованными и
штампованными заготовками все цехи основного и вспомогательного производств. В
цехе КШП производят изделия следующими способами: резка, ковка, штамповка из
алюминиевых сплавов и штамповка из черных и титановых сплавов. Эти виды
формования могут применяться при изготовлении одного изделия
как по отдельности, так и в совокупности. В технологической цепочке
изготовления изделий на предприятии кузнечно-штамповочный цех - КШЦ занимает
ведущее место в обеспечении заготовками всех механических, механосборочных
цехов и цехов инструментального производства завода. От его ритмичной работы
зависит, в конечном итоге, своевременный выпуск готовой продукции предприятия. Именно поэтому, особую актуальность
приобретает разработка и внедрение компьютеризированной интегрированной
производственной системы - КИПС этого цеха. Отделом АСУ ТП РКЗ совместно со
специалистами цеха разработана, внедрена
и эксплуатируется более 20 лет КИПС. Компьютеризированная интегрированная
производственная система включает в себя подсистему автоматизированного проектирования
техпроцессов резки, ковки и штамповки - САПР-ТП КШП и подсистему
организационно-экономического управления производством - СОЭУП. В настоящее
время возникла необходимость в коренной модернизации этой системы и перевода её
на современную программно-аппаратную платформу. Затраты на выполнение этих
работ сопоставимы с затратами на изготовление ракетно-космической техники РКТ.
Поэтому необходимо принимать тщательно обоснованное и взвешенное решение. Для
его оценки целесообразно провести моделирование работы БТП КШЦ с учетом
требований международных стандартов по структурно-функциональному анализу
IDEF0.
На рис. 3 представлена диаграмма
четвертого уровня декомпозиции ТПП РКТ, описывающая бизнес процессы проектирования
РТП кузнечно-штамповочного производства.
Бизнес процессы выбора метода
обработки предназначены для решения одной из ключевых задач технической подготовки
кузнечно
прессового цеха по изготовлению заготовок методами горячего формования:
резки, ковки, штамповки. Они предопределяют выбор средств технологического оснащения
- СТО и вид сортамента исходного материала (полуфабриката): пруток, труба,
лист, плита, слиток. При выборе метода горячего формирования заготовки
руководствуются требованиями, указанными в конструкторской документации [7].
Бизнес процессы открытия наряд-заказов - НЗ на
проектирование и изготовление нестандартных СТО КШП заготовок предназначены для
формирования исходных данных и требований, учитываемых АСУП РКЗ при
планировании, контроле и регулировании работ по проектированию и изготовлению
этих СТО. Наряд-заказы на
СТО КШП согласуются с ОГМет и направляются в ОИП для
присвоения № и ввода в АСУП РКЗ [8].
Бизнес процессы подготовки исходных
данных - ИД для САПР предназначены для формирования входной информации о
проектируемых технологических процессах изготовления заготовок с учетом
выбранного метода обработки и выданного наряд-заказа
на СТО КШП. ИД для САПР ТП КШП готовятся на персональных компьютерах - ПК в
диалоговом режиме с использованием набора меню с альтернативными вариантами
данных[9].
Бизнес процессы проектирования рабочих
технологических процессов кузнечно-штамповочного производства предназначены для
автоматического проектирования маршрутно-операционных ТП с применением САПР ТП
КШП. Отделом АСУ ТП РКЗ (в настоящее время расформированным) совместно со
специалистами цеха разработана и внедрена компьютеризированная интегрированная
производственная система - КИПС, в основу проектирования которой положен
принцип системного подхода, где цех рассматривается как открытая информационная
система. Компьютеризированное интегрированное производство включает в себя
подсистему автоматизированного проектирования техпроцессов резки, ковки и
штамповки (САПР-Т) и подсистему организационно-экономического управления
производством (СОЭУП).
рис. 3. Диаграмма бизнес процессов
проектирования РТП кузнечно-штампового производства»
САПР ТП КШП предназначена для
проектирования технологических процессов резки, ковки и штамповки, характерных
для кузнечно-штамповочного производства цеха и состоит из программы ввода и
коррекции исходных данных, расположенной на рабочей станции технолога, и
программы проектирования технологического процесса, размещенной на сервере
САПР.
Программа проектирования
технологического процесса при своей работе использует технологические таблицы,
созданные технологом при помощи текстового редактора, работающего в среде МS DOS, и в своей совокупности представляющие алгоритм
проектирования технологического процесса, заполнения печатных форм и записи
рассчитанных значений в технологическую базу данных. Поскольку технологические
таблицы представляют собой текст, то изменить какую-либо формулу расчёта или
строку, подлежащую выводу на печать, не представляет особого труда. Легко изменить
порядок расчета технологических таблиц и порядок вывода печатных форм. Также
любая таблица может быть легко как исключена из
расчета, так и добавлена вновь. То есть технологическая "начинка"
САПР вовсе не догма, а так называемая "открытая система", легко
изменяемая по желанию пользователя. После получения комплекта конструкторской документации,
технолог на своем персональном компьютере, который является рабочей станцией,
вводит данные с чертежа. На основе этих данных формируется задание на проектирование
технологического процесса, затем это задание передается по локальной сети на
сервер, где и производится само проектирование. Результаты проектирования записываются
в технологическую базу данных, а технолог получает комплект технологической
документации, в который входят следующие формы: эскиз, индивидуальный
технологический процесс, эталонная карта технологического процесса,
технологический паспорт на деталь, ведомость подетальных
норм расхода материала, используемая для заявки материала техником. В
дальнейшем при запуске детали в производство система АСУ цеха, используя технологическую
базу, выдает технологический паспорт на деталь и рабочий наряд. Нормировщики
БТЗ со своей рабочей станции имеют возможность просматривать и корректировать
технологическую базу данных в части нормировочных реквизитов, регулируя тем
самым информацию, выдаваемую в рабочем наряде. За рабочий день каждый технолог
может спроектировать 30 - 40 технологических процессов, а нарядчик службы ПДБ -
распечатать 80 - 100 технологических паспортов и нарядов. Причем для распечатки
этой документации нарядчику необходимо ввести лишь список деталей, на которые
требуется вывести наряд и технологический паспорт. Существующее программное
обеспечение позволяет технологу и плановику ПДБ получать на экране оперативную
информацию по запускаемым деталям из нормативного списка. Основу СОУЭП
составляет реляционная база данных, содержащая
информацию о номенклатуре деталей и материалов, оборудовании и составе
работающих, закрепленных за производственными участками, технологическом процессе
с пооперационными нормами расхода материалов и трудоемкости, оснастке,
инструменте и т.д. Система имеет интерфейс обмена информацией с ИВЦ. Ежемесячно,
начиная с 20-го числа, по каналам связи из АСУ предприятия передается в базу
данных цеха подетальный месячный план и номенклатурный
цеховой список. Программное обеспечение КИПС цеха формирует развернутый подетальный план цеха с учетом информации о незавершенном
производстве и разовых заказах. В отличие от других цехов завода, в кузнечно-штамповочном
цехе нет необходимости вручную обрабатывать машинограмму
картотеки по деталям - все изменения автоматически просчитывает цеховая ПЭВМ,
выдавая ведомости по вновь введенным, аннулированным и измененным позициям с
одновременным пересчетом подетального месячного
плана. Эту же информацию может запросить любой пользователь в цехе со своей
ПЭВМ. На основании спроектированного технологического процесса и развернутого подетального плана формируется пооперационный месячный план
с разбивкой по участкам и мастерам. Ежедневно контрольные мастера цеха отмечают
выполнение операции на ПЭВМ, расположенных на участках цеха. В результате
формируются сведения о готовых деталях, браке. Таким образом, в любой момент времени
плановики и руководство цеха получают оперативную
достоверную информацию о выполнении пооперационного плана. Это дает возможность
руководству цеха контролировать ход производства и своевременно расшивать
"узкие" места. Внедрение автоматизированного пооперационного учета
создает предпосылки перехода цеха на безнарядную
систему оплаты труда. Кроме того, система включает в себя комплекс задач по
расчету потребности в материалах на изделие и на месячный план, и по расчету
трудоемкости в различных разрезах на изделие. Это освобождает плановиков от ручного
расчета материалов и на изделие, и на план цеха, а работников БТЗ цеха от
представления ежемесячных и ежеквартальных отчетов в ОТЗ завода. Трудоемкость
этих работ вручную составляет не менее 2-х недель в месяц. Функции системы
реализованы на базе персональных компьютеров типа IBM, соединенных между собой
с помощью локальной вычислительной сети (ЛВС). В настоящее время комплекс
технических средств АСУ кузнечно-штамповочного цеха состоит из 12 персональных
ЭВМ, связанных между собой локальной вычислительной сетью (ЛВС) IOLA. Внутрицеховая
сеть имеет выход на ИВЦ завода. В результате функционирования
автоматизированной системы существенно снизилась трудоемкость проектирования
технологических процессов, формирования пооперационных месячных планов цеха,
расчета потребности в материалах, расчета трудоемкости на изделие и т.д.. В настоящее время завершаются работы по переводу САПР ТП
КШП на современную программно-аппаратную платформу. Опыт 20-летней эксплуатации
системы в кузнечно-штамповочном цехе убедительно доказывает, что широкое и
комплексное внедрение наукоемких технологий является одной из важнейших задач
современного машиностроения, от решения которой во многом зависит экономичность
и качество выпускаемой продукции. Разработанная система получила высокую оценку
специалистов и руководства цеха. Трудоемкость работ по технологической
подготовке кузнечно-штамповочного производства снизилась на 50-60% при повышении
на 15-20% их качества, что привело к условному высвобождению около 7
инженерно-технических работников. Однако, основной эффект от внедрения КИПС
достигается в сфере производства путем экономии свыше 20% материально-технических
и энергетических ресурсов за счет оптимальной организации процесса с учётом
реальных условий производства. Это стало возможным за счет оперативного
доведения до руководства цеха объективной и достоверной информации о выполнении
пооперационного плана на каждом отдельном рабочем месте, участке и цехе в целом
[10].
Бизнес процессы нормирования рабочих
технологических процессов - РТП кузнечно-штамповочного производства - КШП
предназначены для расчета трудоемкости и материалоемкости спроектированных с помощью
САПР ТП КШП рабочих технологических процессов. Нормировщик БТЗ
кузнечно-штамповочного цеха выполняет, в случае необходимости, проверочные
расчеты штучно-калькуляционной трудоемкости технологического процесса - Тштк и необходимого расхода материалов - Мн. В большинстве
случаев расчет ведётся с учётом отраслевых нормативов по следующим формулам:
Тштк = Тус + Тм + Топер + Твсп+ Т пз/а (Тус
- время установки и снятия детали на оборудовании; Тм
- машинное время изготовления поковки; Т опер - оперативное время, связанное с
оперативным управлением оборудованием. Например, с установкой и/или изменением
режимов обработки, выполнением комплекса приемов по управлению оборудованием
и/или подачей исходного материала в зону обработки и тому подобному; Т всп - время на техническое обслуживание рабочего места и
/или оборудования, а также на естественные надобности и отдых; Т пз - подготовительно-заключительное время на партию
деталей, связанное с получением КД и ТП, ознакомлением с ними, получением в инструментально-раздаточной
кладовой - ИРК цеха необходимой по РТП оснастки и инструмента, как
обрабатывающего, так и измерительного; а - количество деталей в партии
запуска); Мн = Мд + Мп + Мн + Мотр (Мд - масса детали; Мп - масса
припуска на последующую обработку; Мн - масса напуска, Мотр - масса на
отрезку) [11].
Бизнес процессы формирования заявки на
материалы предназначены для оформления документов на получение из центрального
склада и/или от предприятия-поставщика необходимого для выполнения текущего
календарного плана количества исходного материала (обычно в строгом соответствии
с нормативным цеховым списком и с учетом незавершенного производства) для КШП.
В РКЗ не используется система определения точки перезаказа
Kanban, что приводит к неоправданно излишним запасам
материала, как на центральном, так и на промежуточном складах
.
Бизнес процесс выполнения валидации РТП КШП подтверждает на основе представления
объективных свидетельств то, что требования, предназначенные для конкретного
использования или применения в БТП КШЦ, выполнены (Утверждение руководством БТП
КШЦ выходной конструкторско-технологической документации).
Проведенное моделирование
технологической подготовки производства на трех уровнях декомпозиции
показывает, что в настоящее время в РКЗ работы по проектированию рабочих
технологических процессов КШП, выполняются с применением средств вычислительной
техники. Целесообразно для повышения производительности этих работ Ускорить переход на современную программно-аппаратную
платформу в кузнечно-штамповочного цехе. Отработанные в течении 20 лет решения по автоматизированному проектированию
рабочих ТП не претендуют на изделия и детали высокой сложности, которые как
правило реализуются в системах высокого уровня на рабочих станциях, но
позволяют решать весьма широкий спектр задач по деталям и конструкциям средней
и малой сложности, фигурирующих в основном в подразделениях службы Главного
технолога и вспомогательного производства (цеха по изготовлению приспособлений,
режущего и мерительного инструмента, оснастки, штампов и пресс-форм). Базой
такой интеграции является система проектирования маршрутно-операционных
технологических процессов, оснащенная блоком расчета рациональных режимов обработки
и технически обоснованных норм времени на каждый структурный элемент спроектированного
технологического процесса. Поэтому при решении вопросов об очередности и сроках
реализации аналогичных КИПС по остальным видам технологических переделов необходимо,
прежде всего, учитывать уже накопленный на предприятиях опыт в данной
конкретной области по разработке и внедрению в производство САПР-ТП. Учитывая относительно небольшую сложность изделий инструментального
производства целесообразно в ближайшее время активизировать работы по созданию
и внедрению САПР ТП средств технологического оснащения, параллельно ускорив
работы по вводу в эксплуатацию в инструментальное производство прогрессивного
оборудования с ЧПУ, в том числе и обрабатывающих центров, обеспечивающих
быстрое и высококачественное изготовление формообразующих элементов средств
технологического оснащения.
Литература
1.
Единая система
технологической документации. Общие положения. ГОСТ 3.1001-81.
2.
Единая система технологической
документации. Стадии разработки и виды документов. ГОСТ 3.1002-81.
3.
Единая система
технологической документации. Формы и правила оформления маршрутных карт. ГОСТ
3.1118-82
4.
Единая система
технологической документации. Общие требования к комплектности и оформлению
комплектов документов на единичные технологические процессы. ГОСТ 3. 1119-83
5.
Единая система
технологической документации. Правила записи операций и переходов. Ковка и
горячая штамповка. ГОСТ 3.1706-83
6.
ГОСТ 3.1127-93. Группа
Т53. МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ. ЕДИНАЯ СИСТЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ.
ОБЩИЕ ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕКСТОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ. THE UNIFIED SYSTEM OF
ECHNOLOGICAL DOCUMENTATION. GENERAL RULES FOR DRAWING UP OF TEXTUAL
TECHNOLOGICAL DOCUMENTS. ОКСТУ 0003. Дата введения
1995-01-01.
7.
Федеральное космическое
агентство. Федеральное государственное унитарное предприятие «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
КОСМИЧЕСКИЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР имени М.В. ХРУНИЧЕВА». РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКИЙ
ЗАВОД. ПРОЕКТ. «Создание автоматизированной системы технологической подготовки
компьютеризированного сертифицированного производства ракетно-космической
техники». Подпроект. «Компоненты АСТП КСП РКТ».
Раздел. «Разрабатываемые модули». Подраздел. «Разработка элементов
системы технологического мониторинга подготовки производства». ТЕХНИЧЕСКОЕ
ЗАДАНИЕ. 737.1.11101-11 90 60-9. –М.
8.
Федеральное космическое
агентство. Федеральное государственное унитарное предприятие «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
КОСМИЧЕСКИЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР имени М.В. ХРУНИЧЕВА». РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКИЙ
ЗАВОД. ПРОЕКТ. «Создание автоматизированной системы технологической подготовки
компьютеризированного сертифицированного производства ракетно-космической
техники». Подпроект. «Компоненты АСТП КСП РКТ».
Раздел. «Разрабатываемые модули». Подраздел. «Разработка элементов
системы технологического мониторинга подготовки производства».
Технический отчет. МАКЕТНЫЕ ОБРАЗЦЫ ПОДСИСТЕМ. договор № ВБ3-04 от 01.07.2004 г. Этап 2. «Создание макетных
образцов подсистем». 737.1.11101-11 90 63-2. –М.
9. Федеральное
агентство по образованию. Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «МАТИ» – РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени К. Э.
Циолковского. Кафедра «Технологии интегрированных автоматизированных систем».
Федеральное космическое агентство. Федеральное государственное унитарное
предприятие: «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР имени М.В. ХРУНИЧЕВА».
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКИЙ ЗАВОД. ПРОЕКТ. «Создание автоматизированной системы технологической
подготовки компьютеризированного сертифицированного производства
ракетно-космической техники». Подпроект. «Компоненты
АСТП КСП РКТ». Раздел. «Разрабатываемые модули». Подраздел. «Разработка элементов системы технологического мониторинга подготовки
производства». Часть. «Технические задания». ТЕХНИЧЕСКОЕ
ЗАДАНИЕ на разработку подсистемы мониторинга проектирования и изготовления
средств технологического оснащения. Дополнительное соглашение № 2 от 20
февраля 2006г. к договору № ВБ3-04 от 01.07.2004. 737.1.11101-11
91 12 – 3. –М.
10. Федеральное космическое
агентство. Федеральное государственное унитарное предприятие «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
КОСМИЧЕСКИЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР имени М.В. ХРУНИЧЕВА». РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКИЙ
ЗАВОД. ПРОЕКТ. «Создание автоматизированной системы технологической подготовки
компьютеризированного сертифицированного производства ракетно-космической
техники». Подпроект. «Компоненты АСТП КСП РКТ».
Раздел. «Разрабатываемые модули». Подраздел. «Разработка элементов системы
технологического мониторинга подготовки производства» ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ. Пояснительная
записка. Договор № ВБ3-04 от 1.07.2004
г. 737.1.11101-11 90 64-6 –М.
11. Федеральное космическое агентство. Федеральное государственное
унитарное предприятие «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ
ЦЕНТР имени М.В. ХРУНИЧЕВА». РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКИЙ ЗАВОД. ПРОЕКТ. «Создание
автоматизированной системы технологической подготовки компьютеризированного
сертифицированного производства ракетно-космической техники». Подпроект. «Компоненты АСТП КСП РКТ». Раздел.
«Разрабатываемые модули». Подраздел. «Разработка элементов системы
технологического мониторинга подготовки производства» ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ. Ведомость
проекта. Договор № ВБ3-04 от 1.07.2004 г 737.1.11101-11 90 66-1. –М.