В сборочных цехах предприятия

Сборочные цеха машиностроительных предприятий выполняют заключительную фазу общего производственного процесса, связанную с комплектованием готовых изделий из ранее изготовленных и обработанных деталей и узлов, их настройку, окраску и упаковку.

Функционирование сборочных цехов имеет ряд специфических особенностей, в значительной мере определяющих используемые в таких цехах формы организации производственного процесса. Основными из таких особенностей являются следующие:

1. Значительные масштабы использования ручного труда, связанные с тем, что трудовые процессы сборки обычно состоят из ряда простых, однако очень разнообразных приемов и движений. Автоматизация таких движений существенно затруднена, поскольку требует применения гибких, легко адаптирующихся к изменяющимся производственным условиям технологических агрегатов, основанных на средствах робототехники. Внедрение же таких автоматизированных сборочных устройств является весьма дорогостоящим и экономически целесообразно только при значительных масштабах производства. В этой связи, в современном машиностроительном производстве доля трудоемкости сборочных процессов в общей трудоемкости изготовления изделий достигает 15-20% в крупносерийном и массовом и 30-40% в единичном и мелкосерийном производствах. Вследствие сложности своей автоматизации, труд рабочих-сборщиков в большинстве случаев имеет относительно невысокую производительность, что вызывает потребность в увеличении численности таких рабочих и наращивании сборочных площадей. Основными направлениями повышения производительности труда на сборке в таких условиях становятся:

a) комплексная механизация сборочных операций на основе оснащения рабочих мест сборщиков универсальными переносными пневмо- и электроинструментами, малогабаритными доводочными станками и легко переналаживаемой технологической оснасткой;

b) обеспечение взаимозаменяемости используемых при сборке деталей и узлов за счет расширения использования конструкторской стандартизации и унификации;

c) внедрение поточных методов сборки, при которых на основе деления сборочного процесса на относительно однородные операции формируются специализированные рабочие места сборщиков, упорядоченные в соответствии с генеральной линией сборки и функционирующие на основе единого ритма (регламентированного или свободного). В современном производстве применяются две основные формы организации потока в сборочных цехах: непрерывно-поточная сборка однотипных изделий на специализированных линиях (применяется в крупносерийном и массовом производствах) и переменно-поточная сборка нескольких изделий, собираемых на универсальных линиях попеременно (применяется в средне- и мелкосерийном производствах).

2. Структурная гибкость сборочных процессов, выражающаяся в относительной легкости разделения операций сборки на отдельные трудовые приемы и движения и их перекомпоновки. Возможность перекомпоновки сборочных операций дает возможность синхронизировать работу отдельных рабочих мест сборщиков за счет выравнивания их трудовой загрузки и создает предпосылки для внедрения поточных форм сборки.

3. Разнообразие методов выполнения сборочных работ, предполагающее возможность организации сборки на подвижных, стационарных рабочих местах, а также сборки с неподвижным предметом труда. Подвижная сборка изделий осуществляется непосредственно на рабочих конвейерах, которые одновременно являются частью рабочих мест сборщиков. В этом случае движение конвейера осуществляются ритмично с остановками на время, равное длительности синхронизированных между собой сборочных операций. При подвижной сборке рабочие могут перемещаться вместе с используемыми ими инструментами по ходу движения конвейера. Сборка изделий на стационарных рабочих местах предполагает использование транспортных или распределительных конвейеров, которые служат только для передачи предметов труда от одного рабочего места к другому, однако не являются часть таких рабочих мест. При данной форме сборки рабочие снимают передаваемые им предметы труда с конвейера, закрепляют их на своих рабочих местах, выполняют все необходимые сборочные операции и возвращают изделия на конвейер для дальнейшей транспортировки. Сборка на стационарных рабочих местах может осуществляться и без применения конвейеров на основе использования транспортных средств дискретного действия. Сборка с неподвижным предметом труда используется при изготовлении крупногабаритных изделий (корабли, локомотивы, турбины, крупные станки и т.д.). При данной форме сборки собираемое изделие не меняет своего положения в пространстве, а рабочие вместе с используемыми ими инструментами и комплектующими деталями перемещаются после выполнения каждой из сборочных операций.

Сборочные цеха являются потребителями деталей, предварительно изготовленных в механообрабатывающих цехах. Точность отработки деталей в механических цехах оказывает существенное влияние на организацию тру­довых процессов и технико-экономическую эффективность ра­боты сборочных цехов. В зависимости от точностных характери­стик используемых комплектующих деталей сборочные цеха делятся на два типа.

К первому типу относятся сборочные цеха, в которых про­исходит как непосредственно сборка изделий, так и подгонка на месте используемых при сборке деталей и узлов. Разбросы размеров деталей в пределах допуска имеют широкие колебания, и это не позволяет организовать в таких цехах сборку изделий без предварительной слесар­ной пригонки комплектующих. Трудоемкость сборочных операций в таких цехах достаточна велика, вследствие чего для этих цехов характерен невысокий уровень разделения труда и стационарная форма организации сборочных работ. Данная форма сборочных цехов наиболее характерна для условий единичного и мелкосерийного производства.

Ко второму типу относятся цеха, в которых сборочные про­цессы строятся на основе полной или частичной взаимозаменяемо­сти деталей. Трудоемкость сборочных операций в таких цехах значительно меньше, так как отсутствует ручная слесарная при­гонка. Узкий предел разброса размеров деталей позволяет орга­низовать сборку по различным формам поточного производства, с глубоким разделением труда и широким фронтом работы, что приводит к снижению трудоемкости. В цехах рассматриваемого типа преобладают подвижные формы организации сборочных работ. Подобная организация сбороч­ных процессов характерна для предприятий крупносерийного и массового про­изводства.

Производственная структура сборочных цехов машиностроительных предприятий состоит из про­изводственных, вспомогательных отделений, служебных и быто­вых помещений.

К производственным отделениям сборочного цеха принято относить участки слесарной обработки, узловой сборки, общей сборки, испытатель­ные участки, участки окраски, сушки и упаковки.

Ко вспомогательным отделениям сборочного цеха относятся промежуточные склады деталей и узлов, вспомогательных материалов, а также инстру­ментально-раздаточные кладовые.

Наиболее важную роль в организации бесперебойной сборки играют такие вспомогательные отделе­ния цеха, как комплектовочные, промежуточные и другие виды складов деталей, покупных изделий и узлов. На таких складах осуществляется хранение необходимого количество деталей для бесперебойного пита­ния основных сборочных отделений. Особенно важную роль играют комплектовочные склады, задача которых сводится не только к хранению деталей, но и к их предварительной сортировке и комплектованию по узлам. Организация ком­плектовочных складов обеспечивает снижение потребности в сборочных площадях и более ритмичную работу основных сборочных участков за счет подачи на сборку не разрозненных деталей и узлов, а уже предварительно сформированных сборочных комплектов.

В том случае, если сборка организована поточными методами, необходимость в организации больших про­межуточных складов между механической обработкой и сборкой отпадает. При поточной сборке необходимы лишь площади для хране­ния текущих, оборотных и страховых запасов деталей, гаранти­рующих равномерность работы сборочных линий в течение определенного времени при перерывах и перебоях в поставке деталей из меха­нического цеха. Помимо этого, необходимыми также являются кладовые для хранения тех нетрудоемких деталей, которые изготовляются не ежедневно, а с пе­риодом запуска в несколько недель или даже месяцев (мелкие штамповки, крепежные детали и т.п.).

Организация труда в сборочных цехах определяется спосо­бами осуществления сборочных работ и может иметь три основные формы: обще­бригадную, операционную и поточную.

При общебригадном методе сборки машина или механизм соби­рается одной комплексной бригадой, в состав которой входят слесари-сборщики разных квалификационных категорий. Этот метод широко при­меняется в единичном и мелкосерийном производстве. Сборка узлов и машин в целом производится на обособленном и закреп­ленном за бригадой участке цеха. При такой форме организации труда отсутствует его глубокое разделение и рабочие бригады выполняют все сборочные операции, начиная от самых простых и кончая самыми сложными. Распределение работ внутри бригады осуществляется в опера­тивном порядке бригадирами на основе плана-графика сборки. При общебригадной форме организации труда важным вопросом является и распределение работы по квалификации между отдельными участниками бригады. Задача заключается в правильном разграничении работы между участниками, т. е. между основными и подсобными рабочими, с тем чтобы основные рабочие были осво­бождены от выполнения малоквалифицированной и второстепен­ной работы. В практике работы сборочных цехов также встречается общебригад­ная сборка с некоторым устойчивым разделением труда. В этих случаях сборка узлов выполняется рабочими, не входящими в со­став бригады, а общая сборка машины производится уже сбороч­ной бригадой. Такая форма организации работ является более прогрессивной по сравнению с обычной общебригадной сборкой, поскольку обеспечивает более высокую производи­тельность труда и сокращение длительности сборочного цикла. Данная форма орга­низации труда рабочих-сборщиков встречается при стационарной сборке в условиях мелкосерийного производства при регулярной повторяемости се­рий.

При операционном методе сборки весь трудовой процесс рас­членяется на отдельные операции, выполняемые либо специали­зированными бригадами слесарей-сборщиков, либо отдельными слесарями. Сборка узлов при такой организации труда, как пра­вило, отделяется от общей сборки и монтажа машин и выполняется отдельными рабочими или небольшими специализированными бригадами. При операционной сборке возникает более глубокое и устойчивое разделение труда со специализацией исполнителей либо технологически (по роду выполняемых сборочных операций), либо предметно (по собираемым узлам). Данная форма организации труда уже обеспечи­вает возможность передачи работы из смены в смену. При операционной сборке исполнители имеют закрепленные рабочие места и выполняют одну либо несколько сборочных опе­раций при подвижном объекте сборки или перемещаются вдоль фронта собираемых машин и выполняют только определенные операции при неподвижном объекте сборки. Организация труда здесь ближе к поточной, но отличается от последней менее жестким регламентом работы.

Наиболее высоко организован труд при поточном методе сборки. Она обеспечивает устойчивую специализацию и эффективное разделе­ние труда. Рабочие выполняют определенные, часто повторяю­щиеся трудовые приемы. Длительности выполнения отдельных опе­раций обычно синхронизованы, т.е. либо равны, либо кратны друг другу. Каждый рабочий, специализирующийся на выполнении той или иной операции, имеет территориально закрепленное за ним рабочее место со всеми необходимыми инструментами и сбороч­ными приспособлениями. Затраты труда при поточном методе сборки строго регламентируются; последовательность выполнения отдельных трудовых операции определяется технологическим процессом сборки, в то время как при общебригадной сборке эта последовательность выбирается рабочим на основании личного опыта либо совета бригадира.

Проектирование сборочных цехов предполагает выбор оптимальной схемы их расположения по отношению к механическим цехам, расчет потребности в оборудовании и сборочных площадях, а также разработку рациональных схем внутрицехового размещения рабочих мест сборщиков.

Размещение сборочных цехов по отношению к механообрабатывающим организуется по трем основным схемам: в одну линию с механообрабатывающими цехами; параллельно механообрабатывающим цехам и перпендикулярно им.

Расположение сборочных цехов в одну линию с механообрабатывающими имеет те преимущества, что при этом обеспечивается возможность расширения цехов как в одну, так и в другую сторону, а также обеспечивается выполнение принципа прямоточности движения предметов труда по ходу производственного процесса.

Параллельное расположение сборочных и механообрабатывающих цехов используется в тех случаях, когда расположение таких цехов в одну линию невозможно из-за ограниченности территории предприятия. Данной схеме присущ ряд существенных недостатков, основными из которых являются:

a) нарушение принципа прямоточности и формирование длительных сложных маршрутов движения предметов труда в производственном процессе;

b) увеличение трудоемкости и стоимости межцеховой транспортировки партий предметов труда за счет невозможности ее осуществления транспортными средствами механообрабатывающих цехов (мостовыми кранами, конвейерными транспортерами и т.д.).

Перпендикулярное расположение сборочных и механообрабатывающих цехов также используется при ограниченности территории предприятия, однако отличается тем основным преимуществом, что позволяет передавать предметы труда в сборочный цех действующими транспортными средствами механообрабатывающего цеха. Помимо этого, при такой компоновке цехов минимизируются отклонения от прямоточного движения предметов труда и сокращаются пути движения последних по стадиям производственного процесса.

Расчет потребности в оборудовании для сборочных цехов зависит от используемой схемы сборки (стационарной или подвижной). Стационарная сборка осуществляется на сборочных стендах, необходимое количество которых устанавливается исходя из принятой производственной программы по формуле:

;

(10.1)

где Т^сб_общ – общая трудоемкость сборки принятой производственной программы изделий, ч.;

F_эф – эффективный фонд времени работы одного сборочного стенда в рассматриваемом периоде, ч.;

n – число видов изделий, подлежащих сборке в рассматриваемом периоде, ед.;

N_i – программа выпуска изделий i-го вида, шт.;

t^сб_i – удельная трудоемкость сборки единицы изделия i-го вида, ч.

Подвижная сборка осуществляется на специализированных сборочных линиях, необходимое число которых определяется исходя из ритмичности их работы по формуле:

;

(10.2)

где r_л – средний ритм (такт) выпуска изделий на каждой сборочной линии (определяется по длительности наиболее трудоемкой сборочной операции, выполняемой на линии), ч.;

R_л – средний ритм (такт) общего выпуска изделий по годовой программе, ч.

;

(10.3)

где F_эф – эффективный фонд времени работы линии в рассматриваемом периоде, ч.;

N – программа выпуска собираемых на линии изделий, шт.

Общая длина сборочной линии рассчитывается по формуле:

;

(10.4)

где С_рм – число рабочих мест сборщиков на линии (принимается равным числу выполняемых сборочных операций, либо числу групп таких операций), ед.;

l_пр – принятое расстояние между двумя смежными рабочими местами сборщиков (определяется исходя из конструктивных особенностей собираемых изделий и габаритов используемого оборудования и инструментов), м.

Площади сборочного цеха могут быть определены методом де­тальной планировки и укрупненно. Расчет площади сборки детализированным методом производится на основе предварительного расчета площади, занимаемой сборочным оборудованием, площади рабочих мост, раз­ного рода устройств, мест для складывания деталей и узлов, проходов и проездов и последующего суммирования полученных значений. При использовании укрупненного метода расчета, площадь сборочного цеха опреде­ляется в процентах от площади механообрабатывающих цехов. В условиях единичного и мелкосерийного производства площади сборочных цехов составляют примерно 50-60% от площади механообрабатывающих, в серийном 30-40%, в массовом 20-30%, а при хорошо организованной поточной сборке 15-20 %.

Внутрицеховое размещение рабочих мест сборщиков осуществляется в соответствии с принципом прямоточности движения собираемых изделий по стадиям сборки с учетом необходимости обеспечения максимально возможной экономии сборочных площадей при одновременном обеспечении:

a) удобства приемки и передачи собираемых изделий на рабочие места с используемых транспортных средств;

b) удобства перемещения рабочих, инструмента и оснастки при подвижных методах сборки.

Построение сборочного процесса во времени может быть основано по любом из трех возможных способов движения предметов труда по операциям: последовательного, последовательно-парал­лельного или параллельного.

Последовательная сборка изделия применяется в том слу­чае, когда все сборочные работы осуществляются одной бри­гадой сборщиков, начиная от первой сборочной единицы до полной сборки и испытания (см. рис. 10.1). Общая продолжитель­ность цикла сборки партии (серии) изделий в этом случае определя­ется по формуле:

;

(10.5)

где t_сб.ед.i – длительность операции сборки i-й сборочной единицы;

m – общее число сборочных единиц, комплектующих готовое изделие.

Рис. 10.1. График организации процесса последовательной сборки двух изделий (n_н=2)

Примером параллельно-последовательной сборки мо­жет служить сочетание параллельной сборки узлов и подузлов и последова­тельной общей сборки готового изделия (см. рис. 10.2). Общая продолжительность цикла сборки серии изделий при параллельно-последовательной схеме рассчитывается по формуле:

;

(10.6)

где t^тр.max_узл – длительность операции сборки наиболее трудоемкого узла;

t_об.сб – длительность операции общей сборки изделия.

Рис. 10.2. График организации процесса последовательно-параллельной сборки двух

изделий (n_н=2)

Не смотря на то важное преимущество последовательно-параллельной схемы сборки, что она обеспечивает существенное сокращение длительности общего сборочного цикла, этой схеме присущ достаточно существенных недостаток – возникновение простоев на тех рабочих местах, где продолжительность цикла узловой сборки меньше продолжительности цикла общей сборки.

При организации процесса сборки по параллельной схеме (см. рис. 10.3) длительность сборочного цикла максимально сокращается и может быть определена по формуле:

;

(10.7)

где τ – время совмещения (параллельности) выполнения операций общей сборки двух смежных изделий партии, мин.

Рис. 10.3. График организации процесса параллельной сборки двух изделий (n_н=2) без синхронизации сборочных единиц

Т.о., применение параллельной сборки по все­му процессу без синхронизации продолжительности сборки узлов и общей сборки изделия не позволяет полностью ликвидировать про­стои рабочих мест, возникающие из-за некратности про­должительности циклов узловой сборки и общей сборки изде­лия на отдельных рабочих местах. Если же операции сборочного процесса разделить на отдель­ные более мелкие элементы и снова их сгруппировать в новые операции, то можно добиться равенства или кратности их вы­полнения. Для рассматриваемого примера предположим, что при пересмотре технологии установлено, что часть элементов по общей сборке можно перенести на узловую сборку, в частности - на сборку узла № 2. Тогда сборка узлов и общая сборка изделия образуют про­порциональный процесс при той же общей трудоемкости (см. рис. 10.4), который позволяет полностью ликвидировать про­стои на рабочих местах и уменьшить продолжительность про­изводственного цикла.

Рис. 10.4. График организации процесса синхронизированной параллельной сборки двух изделий (n_н=2)