Проектирование машиностроительного производства

Министерство образования и науки Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

А. А. Шабашов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО 
ПРОИЗВОДСТВА

Учебное пособие

Рекомендовано методическим советом УрФУ 
для студентов, обучающихся по направлению подготовки 
151900 — Технология машиностроения

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2016

УДК 621:658(075.8)
ББК 34.4-4-02я73
          Ш12
Рецензенты:
заведующий кафедрой технологии машиностроения, канд. техн. наук, доц. 
В. В. Закураев (Новоуральский технологический институт Национального исследовательского ядерного университета МИФИ);
главный технолог ПАО «Машиностроительный завод» имени М. И. Калинина О. Г. Кулькаманов

Изображение на обложке с сайта http://arppyup.ru/wp-content/
uploads/2016/01/d413ff70-21b2-45eb-8e5d-ca3a56ef2ea1.jpg

 
Шабашов, А. А.
Ш12   Проектирование машиностроительного производства : учебное пособие / А. А. Шабашов. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2016. — 76 с.

ISBN 978-5-7996-1789-9

В учебном пособии рассмотрены особенности последовательного проектирования машиностроительного механосборочного производства.
Приведены компоновочные и планировочные решения цехов, особое внимание уделено задачам технического перевооружения и реконструкции производства.

Библиогр.: 6 назв. Табл. 13. Рис. 40.

УДК 621:658(075.8)
ББК 34.4-4-02я73

ISBN 978-5-7996-1789-9 
© Уральский федеральный
 
     университет, 2016

Оглавление

1. Основные понятия и определения ..............................................................5

1.1. Производственная система ...................................................................5
1.2. Виды и структура производственного процесса (ПП) .........................7
1.3. Принципы организации ПП .................................................................8
1.4. Формы, методы и типы организации ПП ............................................9
1.5. Организация производственных процессов во времени ...................13
1.6. Организация производственных процессов в пространстве .............13

2. Методика проектирования производственной структуры .......................17

3. Основные задачи проектирования ............................................................20
3.1. Последовательность проектирования ................................................22
3.2. Алгоритм проектирования производственной системы....................22
3.3. Выявление ведущих деталей изготовляемого оборудования 
        (станка) ................................................................................................24

4. Проектирование организации производства ............................................27

5. Проектирование предприятия ...................................................................28
5.1. Проектирование основного производства .........................................28
5.2. Организация поточных линий ............................................................29
5.3. Гибкие производственные системы (ГПС) ........................................31

6. Компоновочно-планировочные решения производственной системы ....33

6.1. Пространственная планировка предприятия ....................................33
6.2. Выбор варианта расположения оборудования на участках 
        механической обработки ....................................................................36
6.3. Предварительное определение площади цеха и основных 
        параметров производственного здания. 
        Планировка оборудования и рабочих мест ........................................37

7. Состав и количество основного технологического оборудования ...........42

7.1. Основные положения .........................................................................42
7.2. Производственная программа и методы проектирования цеха ........42
7.3. Методы определения трудоемкости и станкоемкости обработки ....43
7.4. Расчет выполнения операции при поточном производстве ..............44
7.5. Расчет выполнения операции при непоточном производстве ..........44
7.6. Укрупненные способы определения количества оборудования .......44

Оглавление

8. Организация технического обслуживания ................................................47

9. Общая эксплуатационная система (ОЭС) ................................................48

10. Проектирование системы инструментального обеспечения..................50
10.1. Задачи инструментального обеспечения .........................................50
10.2. Планирование запасов инструмента ...............................................51

11. Система комплексного обеспечения рабочих мест ................................52

12. Структура складов ....................................................................................53

13. Транспортная система ..............................................................................54
13.1. Структура транспортной системы ...................................................54
13.2. Компоновочные схемы транспортных систем ...............................57

14. Проектирование подсистем удаления и переработки стружки ..............64

15. Проектирование подсистем приготовления и раздачи жидкости ..........66

16. Система охраны труда работающих .........................................................67

Библиографический список ..........................................................................69

Приложения ...................................................................................................70
Приложение 1. Условные обозначения, применяемые на планировке ......70
Приложение 2. Условная производительность станков отдельных видов ....72
Приложение 3. Условные обозначения, применяемые 
                               на принципиальных компоновочных схемах .....................72
Приложение 4 ................................................................................................74

1. Основные понятия и определения

1.1. Производственная система
П

роизводственная система (ПС) представляет собой совокупность технологического оборудования с системой обеспечения функционирования производства, предназначенной 
для изготовления изделий определенной номенклатуры.
При разработке проектов технического перевооружения, реконструкции и расширения производства необходимо обеспечить их высокую эффективность. В общем виде задачей проектирования является 
разработка проекта цеха или участка для выпуска изделий определенной номенклатуры, требуемого качества и в заданном количестве при 
достижении минимальных приведенных затрат З на годовой выпуск 
с учетом всех требований к охране труда:

 
З = С + ЕН К → min,

где С — себестоимость годового выпуска; ЕН — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений: ЕН = 1/То (То — срок 
окупаемости капитальных вложений); К — капитальные вложения 
на реализацию проекта, которые включают стоимость оборудования, 
инструмента, зданий, затраты на незавершенное производство, жилищное и культурно-бытовое строительство.
Производственный процесс (ПП) — совокупность трудовых и естественных процессов, в результате действия которых сырье и материалы превращаются в готовую продукцию (рис. 1.1).
В машиностроении ПП — самый сложный процесс. Это объясняется:
— широтой номенклатуры продукции;
— многодетальностью производимых изделий и их конструктивной 
сложностью;

1. Основные понятия и определения

— разнообразием применяемых технологических процессов;
— разнообразием оборудования и технологической оснастки;
— различным организационным и профессиональным составом кадров;
— глубоким разделением и кооперацией труда, что вызывает усложнение управления системой производства.

ПП

Предметы 

труда 

Средства 

труда 

Труд

Оборудование

 

Оснастка

Рис. 1.1. Элементы производственного процесса

В современных методах «LEAN MANUFACTURING» (производство, лишенное затрат) анализ процессов проводится с помощью диаграммы Ишикавы.
Построим причинно-следственную диаграмму Ишикавы для понимания задач производственного и технологического процессов. 
(см. рис. 1.2).
Только соблюдая требования технологического процесса, можно 
получить качественный продукт с минимальными затратами и точно в срок.
В машиностроительном ПП: предметов труда — 10 000 (типоразмеров материалов, полуфабрикатов); средств труда — металлорежущее оборудование до 1000 типоразмеров; оснастки — до 30–55 тысяч 
наименований; труд характеризуется многообразием профессий — 
316 сквозных профессий, 16 тарифно-квалификационных справочников. Все ПП в машиностроении состоят из трех стадий: заготовительной, обрабатывающей, сборочной. По назначению в производстве 
продукции в каждой стадии ПП делится на основные и обеспечивающие процессы. Обеспечивающие процессы включают вспомогательные и обслуживающие.

1.2. Виды и структура производственного процесса (ПП)

Люди

Качество
Затраты 
Поставка

Материалы
Оборудование

Окружающая
среда 

Измерения
Технология 

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС

Рис. 1.2. Диаграмма Ишикавы

1.2. Виды и структура производственного процесса (ПП)

Производственный процесс, состоящий из основного, вспомогательного, обслуживающего — это изготовление продукции в соответствии со специализацией, когда в основном используется инструмент, 
обеспечивающий бесперебойную работу.

Таблица 1.1
Структура производственного процесса

Признак
Вид процесса
Назначение в производстве
Основной, вспомогательный, обслуживающий
Стадийность
Заготовительный, обрабатывающий, сборочный
Организационные отношения
Простой, сложный
Отношения к труду
Трудовой, естественный
Протекание во времени
Дискретный, непрерывный, импульсивный

Процесс состоит из операций, которые определяют его структуру.
Операция — часть ПП, выполняемая на одном рабочем месте, одними и теми же средствами труда над одними и теми же предметами труда, одним или несколькими рабочими без переналадки оборудования.
Виды операций: основные, в процессе которых происходит изменение формы, свойств, объема, взаиморасположения предметов труда; вспомогательные, в процессе которых происходит изменение месторасположения деталей, сборочных единиц в пространстве.

1. Основные понятия и определения

Структура ПП определяет состав подразделений предприятия. 
На структуру ПП в машиностроении оказывают влияние следующие 
факторы: конструкция изделий, объем выпуска, трудоемкость, уровень специализации, кооперирования. Структура ПП и объем работ 
определяют потребность в ресурсах. Взаимосвязи факторов, влияющих на ПП, представлены на рис. 1.3.

 

Рис. 1.2.1. 
Системообразующие
факторы производства
 
 

  

 

Конструкция изделий, объем 

и трудоемкость, специализация 
и кооперация, тип 
производства 

Технология 
изготовления 

Потребность в ресурсах

(оборотные средства, рабочая 
сила, площади и т. д.) 

Структура 

производственного 
процесса 

Состав подразделений и служб

Объем работ, 

выполненных по видам 
производства 

Рис. 1.3. Системообразующие факторы производства

1.3. Принципы организации ПП

Организация ПП на предприятии машиностроения включает в себя 
(рис. 1.4):
— строгое разделение труда между подразделениями на основе их 
специализации, рационального размещения и полного использования средств труда на каждом специализированном участке;
— четкое распределение рабочих, обеспечивающих всем необходимым для высокопроизводительного труда, упрощения маршрутов движения деталей;
— правильное планирование в пространстве и времени.