http://www.hp.com
1.3. Конструкторский анализ процесса сборки
Английское слово design имеет множество разных значений. Иногда оно означает эстетическое оформление (дизайн) изделия, например форму автомобиля, текстуру материала, форму и отделку консервного ножа. В другом случае это слово означает процесс определения базовых параметров какой-либо системы. Так, например, прежде чем приступить к рассмотрению деталей, дизайн энергоагрегата может означать процесс определения характеристик его отдельных элементов: генератора, насосов, бойлеров, соединительной системы и т.д.
Существует и еще одна интерпретация английского слова design, согласно которой оно означает процесс детализации сведений о материалах, формах и допустимых отклонениях всех отдельных деталей продукта, т.е. его проектирование. Именно этой теме посвящен данный раздел. Проектирование — это деятельность, которая начинается с создания чертежей компонентов и сборочных узлов и осуществляется в системе автоматизированного проектирования (Computer- Aided Design — CAD). При этом создаются подробные чертежи отдельных деталей и все сборочные чертежи. Затем готовые чертежи передаются инженерам по разработке процесса сборки и инженерам-технологам, задача которых заключается в создании и оптимизации производственного процесса, на основе которого будет производиться продукция после окончания проектированная. Зачастую именно на этой стадии обнаруживаются проблемы, связанные с производством и сборкой, и делаются заявки о необходимости изменения конструкции. Довольно часто эти изменения бывают настолько существенны, что приводят к значительным дополнительным расходам и в конечном итоге могут стать причиной задержки срока выпуска новой продукции.
Традиционное отношение проектировщиков к производственному процессу можно описать следующим образом: "Мы это спроектировали, а вы производите". Сегодня для такого подхода даже введен новый термин — "работа через стену". Это означает, что проектировщики как бы сидят с одной стороны стены и "перебрасывают" через нее готовый проект инженерам- технологам, отгораживаясь от дальнейшей деятельности. В результате последним приходится разбираться со всеми проблемами, возникающими из-за того, что их мнение в ходе проектирования продукции не учитывалось. Один из способов избежать такой ситуации предполагает постоянные консультации проектировщиков с инженерами-технологами, т.е. групповой подход. Создаваемые с этой целью группы совместной инженерной разработки нуждаются в специальных инструментах для анализа, помогающих изучать предложенные проекты и оценивать их с точки зрения сложности и стоимости производства.
1.4. Выбор технологического процесса
Отличие выбора процесса от его планирования.
Инженерное проектирование технологического процесса (как мы видим, оно включено в число основных фаз создания новой продукции, изображенной на рис. 2) — это область деятельности, непосредственно связанная с планированием операций, т.е. с регулярным принятием тактических решений в производственном процессе. Выбор процесса, наоборот, относится к стратегическим решениям, которые определяют, какие технологии следует использовать на заводе. Вспомним пример с электроприводом. В этом случае, поскольку данная продукция выпускается малыми объемами, можно просто поставить одного рабочего, который будет изготавливать небольшие партии устройств. Но если объемы производства очень велики, целесообразно заняться созданием сборочной линии.
Типы технологических процессов
В самом общем виде производственные процессы можно разделить на следующие категории.
Процессы переработки (Conversion Processes). В качестве примера можно привести переработку железной руды в стальной прокат либо объединение всех ингредиентов, перечисленных на коробке с зубной пастой, в пасту.
Процессы изготовления (Fabrication Process). Примером такого процесса может служить преобразование сырья в какую-либо специфическую форму (например, штамповка листовой стали, в результате чего получаются крылья для автомобилей, или формовка золота в зубную коронку).
Сборочные процессы (Assembly Process). В качестве примера можно вспомнить о присоединении крыльев к автомобилю, вкладывание тюбика с зубной пастой в коробку или процесс вставки золотой коронки в челюсть пациента.
Процесс тестирования (Testing Process). Строго говоря, этот процесс нельзя назвать основным, но он настолько часто упоминается как отдельная операция, что для полноты картины предпочтительнее его включить в этот список.
Структура производственного потока (Process Flow Structure) определяет на предприятии тип организации движения материального потока с применением одного или нескольких перечисленных выше технологических процессов.
Исследователи данного вопроса Роберт Хэйз и Стивен Уилрайт (Robert Hayes and Steven Wheelwright) выделяют четыре основных типа производственных потоков.
Позаказное производство (Job Shop). Это производство малыми партиями широкого ассортимента различной продукции, которая чаще всего требует разного набора и последовательности технологических операций. Примерами такого производства могут служить коммерческие полиграфические фирмы, компании, работающие в самолетостроении, металлорежущие мастерские, в также заводы, выпускающие печатные платы по индивидуальному заказу.
Серийное производство (Batch). По сути, предприятие, работающее по этому принципу, выпускает продукцию по периодическим заказам. Такой тип производства обычно выбирают, если компания имеет относительно стабильный ассортимент разных видов продукции, каждый этот вид производится партиями на периодической основе — либо по заказу клиента, либо для пополнения товарно-материальных запасов фирмы. Большая часть продукции выпускается с применением одной и той же технологической схемы. В качестве примера можно привести производство тяжелого оборудования, электронных приборов и химических продуктов тонкого органического синтеза.
Сборочная линия (Assembly Line). Производство отдельных деталей, автоматически перемещающихся с одного рабочего места к другому с управляемой скоростью и в последовательности, необходимой для выпуска продукции. Примерами могут служить ручная сборка игрушек и электроприборов или автоматическая сборка компонентов печатных плат (такую сборку называют монтажом). Если на сборочной линии осуществляются и другие процессы, ее обычно называют поточной линией.
Непрерывный поток (Continuous Flow). Переработка или дальнейшая обработка неделимых материалов, таких как нефть, химикаты или пиво. Так же как и на сборочной линии, производственный процесс протекает в определенной последовательности, но в данном случае производственный поток непрерывен. Такие технологии обычно характеризуются высоким уровнем автоматизации и, по сути, представляют собой одну интегрированную "машину", которая во избежание дорогостоящих остановок и запусков должна работать 24 часа в сутки.
Выбор типа производственного потока, за исключением непрерывного, обычно основывается на требованиях к объемам выпускаемой продукции. После того как компания выбрала тип производственного потока, она должна подобрать оборудование для его оснащения.
Компания может одновременно иметь на своих заводах и универсальное, и специализированное оборудование. Например, в механическом цеху установлены токарные и сверлильные станки (оборудование общего назначения) и многопозиционный станок-автомат (оборудование специального назначения). Компания, занимающаяся выпуском электронных приборов, может закупить как однофункциональный тестовый модуль, выполняющий проверку только одной функции (специализированное оборудование), так и многофункциональный испытательный стенд, на котором одновременно проводится много тестов (универсальное оборудование). Однако по мере дальнейшего развития компьютерных технологий разница между универсальным и специализированным оборудованием постепенно стирается, поскольку универсальное оборудование становится не менее эффективным, чем оборудование специального назначения.
1.5. Проектирование производственного потока
При проектировании производственного потока (Product Flow Design) основное внимание сосредоточивается на отдельных процессах, через которые проходят материалы, комплектующие и сборочные узлы по мере их изготовления. Наиболее широко при планировании процессов применяются следующие инструменты: операционные маршрутные карты, схемы технологического процесса (Flow Process Chart), сборочные схемы и чертежи. Это очень удобные инструменты как для использования в устойчивом режиме производства, так и при диагностике отклонений. Собственно говоря, первый обычный этап в ходе создания любой производственной системы начинается с составления карт потоков и операций с использованием одного или нескольких из перечисленных выше инструментов. Они представляют собой как бы "организационную структуру" производственной системы.
Сборочный чертеж — это не что иное, как подробное изображение всех отдельных компонентов продукции.
В сборочной схеме используется информация, представленная в сборочном чертеже, и кроме того указывается, каким способом и в каком порядке отдельные компоненты продукции должны соединяться в процессе сборки. Часто в схеме приводятся сведения о структуре общего производственного потока.
В операционных маршрутных картах как следует из их названия, указываются маршруты движения заготовок по операциям технологического процесса.
В схемах технологического процесса обычно используются стандартные символы Американского общества инженеров-механиков (American Society of Mechanical Engineers), с помощью которых наглядно отображается все, что происходит с продукцией по мере последовательного изготовления на соответствующем производственном оборудовании. Могут применяться и другие условные обозначения разных процессов, но в таком случае их нужно расшифровать на самой схеме.