RU_HQ_ILL_Production_Performance_Matrix.jpg_ico400Для производства широкого спектра деталей из многообразия обрабатываемых материалов применяются самые разные технологические процессы обработки. При этом главной целью всех производителей остается изготовление определенного количества деталей требуемого качества в указанный срок и по адекватной стоимости.

Чтобы достичь этой цели, многие следуют узкоориентированной модели и отталкиваются от выбора инструмента и методов обработки, предпочитая принимать пассивные решения. Однако снижению затрат и повышению эффективности может поспособствовать противоположный подход. Вместо того, чтобы ждать появления проблем и вносить изменения в операции по отдельности, производителям необходимо сосредоточиться, прежде всего, на упреждающем планировании, которое ориентировано на предотвращение брака и незапланированных простоев. После организации стабильного и надежного процесса применение концепций экономики производства поможет найти баланс объемов выпуска изделий и производственных затрат. Наконец, когда в основу положены надежные и экономически эффективные операции, тщательный подбор режимов резания и инструмента максимально оптимизирует процесс обработки.

Экономика производства

Перед началом оптимизации техпроцесса очень важно убедиться в его надежности и безопасности и исключить производство бракованных деталей и незапланированные простои. Для обеспечения безопасности обработки требуется создание стабильной производственной среды. Аспекты, которые должны быть проанализированы, включают техническое обслуживание инструментов для обработки, CAM-программирование, инструментальные системы и использование СОЖ. Автоматизированные погрузочно-разгрузочные системы с использованием робототехники или паллет также могут учитываться при анализе.

Основной целью экономики производства является обеспечение максимальной безопасности и предсказуемости процесса обработки при стабильно высокой производительности и низких производственных затратах. Когда процесс металлообработки становится надежным и прогнозируемым, перед экономикой производства ставится задача по согласованию двух составляющих, другими словами, требуется найти баланс между производительностью и производственными затратами, отвечающий потребностям конкретного производства. Например, для массового производства простых деталей основным фактором будет максимальное увеличение производительности при минимальных затратах. Однако при производстве небольших партий сложных и дорогостоящих деталей акцент смещается на общую надежность и точность, в то время как производственные затраты отходят на второй план.

Минимизация времени незапланированного простоя

Максимальное использование производственных ресурсов требует минимизации простоев (времени, когда станок не производит стружку). Запланированные простои необходимы. Они включают в себя время, требуемое для программирования и технического обслуживания станка, регулировки крепления, установки и снятия заготовки и смены инструмента.

Производители включают запланированный простой в производственный план. Однако производство деталей, не проходящих приемку в ОТК, приводит к незапланированным простоям. При повторной обработке отбракованной детали время, потраченное на первоначальную обработку, считается незапланированным простоем.

Чаще всего производители выбирают пассивный подход к сокращению незапланированных простоев. Поиск решения проблемы начинается, когда производство уже остановлено. Вместо пассивного ожидания негативной ситуации лучше выбрать упреждающее планирование, которое ориентируется на ключевые цели и основывает на них процесс с самого начала. Большинство производителей затрачивают 20% усилий на подготовку и 80% — на выполнение и испытание. В идеале нужно стремиться к тому, чтобы подготовка занимала 80% усилий, а остальное уходило на реализацию и отладку.

Прежде чем выполнять обработку, производителю рекомендуется определить цели и разработать надежный процесс, который позволит их достичь. Увеличение объемов выпуска продукции не всегда является главной целью. И хотя автомобильная промышленность, например, представляет яркий пример серийного производства большого количества деталей, для промышленности в целом характерны разнообразные сочетания условий и производство небольших партий.

RU_HQ_ILL_Burr-Free_Machining_Saves_Costs_And_Time.jpg_ico400В условиях массового производства потеря 50 или 100 деталей при создании процесса для обработки сотен тысяч деталей за долгий срок является лишь малой долей от общего объема. Однако при производстве небольших партий процесс должен быть максимально проработан до начала производства. В этом случае объем одной партии может быть не более 10 штук, а иногда и вовсе ограничиваться одной деталью. При этом отбраковка нескольких деталей составляет разницу между прибылью и убытком.

Сравнение микро- и макромоделей

Традиционный способ достижения максимальных результатов при резании металлов задействует узкоориентированную микромодель, основанную на оптимизации отдельных инструментов для определенных операций. Макромодели же, напротив, подразумевают более широкий подход к производству. С точки зрения таких макромоделей, особое внимание должно уделяться времени, необходимому для обработки заготовки с учетом всего техпроцесса.

Отличие микро- и макроэкономических моделей можно представить на примере создания картины художником. Микромодель уделяет особое внимание отдельным составляющим процесса, как художник — отдельным мазкам кисти. Макромодель как бы делает шаг в сторону и рассматривает процесс производства деталей в целом, словно мастер оценивает единство своего произведения. Уделять внимание деталям, безусловно, необходимо, но при этом нельзя забывать о главной цели производства.

Скрытые затраты

Чрезмерное фокусирование на деталях может отвлечь внимание от конечного результата процесса. Например, нецелесообразно сокращать время резания на десять секунд за счет использования дополнительного инструмента, установка и смена которого займут десять минут. Аналогичным образом, стремление превзойти требования клиента к продукции приведет к увеличению затрат и операционного времени. Почти без иронии может быть задан вопрос: «Сколько времени и средств потребуется на производство заготовки самого низкого качества, но при этом приемлемой с точки зрения функциональности?»

Эксплуатационные расходы

Модели затрат на обработку так же можно представить с точки зрения микро- и макроподходов. В микромоделях процессы резания рассматриваются в узком контексте: условия обработки напрямую связаны с затратами. В макромоделях процесс анализируется в рамках более широкого контекста и особое внимание уделяется времени, необходимому для обработки заготовки.

Объемы выпуска могут определяться по-разному, например, количеством заготовок, обработанных за определенный промежуток времени, или общей продолжительностью операции. На объемы выпуска влияют многие факторы, в том числе требования к геометрии заготовки и характеристики материала, производственный цикл на предприятии, человеческий фактор, техническое обслуживание, вспомогательное оборудование, а также трудности, связанные с защитой окружающей среды, переработкой отходов и обеспечением безопасности (дополнительная информация представлена в дополнении).

Некоторые составляющие производственных затрат представляют собой постоянные издержки. Как правило, сложность детали и материал определяют тип и количество операций, необходимых для ее изготовления. Затраты предприятия на приобретение станков, их техническое обслуживание и энергопотребление обычно фиксированы. Трудозатраты — более гибкая статья расходов, но и они являются постоянными на определенный период. Эти издержки должны компенсироваться за счет продаж обработанных деталей. Увеличение темпов производства, т.е. скорости обработки заготовок до готовой продукции, может обеспечить компенсацию постоянных затрат.

Оптимизация отдельных операций

После того, как производительность и экономическая эффективность сбалансированы и оптимизированы на основании макроподхода, можно перейти к дальнейшим усовершенствованиям посредством надлежащей оптимизации отдельных операций. Условия резания, а именно скорость подачи, глубина и скорость резания, играют ключевую роль в нахождении баланса между производительностью и затратами. Все эти условия могут способствовать сокращению времени на обработку, но влияние каждого из них на надежность процессов значительно отличается. На срок службы инструмента глубина резания не имеет никакого влияния, скорость подачи — лишь незначительное. При этом скорость резания оказывает значительное воздействие как на срок службы инструмента, так и на надежность процесса резания.

Многие руководители предприятий убеждены, что увеличение скорости резания позволит обрабатывать большее количество деталей за определенный промежуток времени, что приведет к снижению производственных затрат. Зачастую это действительно так, но есть у этой ситуации и обратная сторона. Как правило, чем выше скорость операции, тем ниже стабильность. При высокой скорости увеличивается тепловыделение, что негативно сказывается на инструменте и заготовке. Износ инструмента происходит быстрее, а прогнозируется хуже, и наряду с вибрацией может стать причиной недопустимых отклонений от требуемых размеров или шероховатости.

Инструмент может выйти из строя и повредить заготовку. Кроме того, процесс, требующий высочайшей надежности, не может выполняться без надлежащего внимания со стороны персонала, что ограничивает возможности сэкономить на трудозатратах. Чрезмерно высокие режимы резания могут стать причиной повышения стоимости технического обслуживания станка и даже привести к простоям, связанным с его поломкой.

В начале XX века американский инженер Ф. У. Тейлор разработал модель определения срока службы инструмента с учетом данных факторов. Эта модель доказывает, что при заданном сочетании глубины резания и подачи существует определенный диапазон скоростей резания, при которых износ инструмента является безопасным, прогнозируемым и контролируемым. Благодаря модели Тейлора можно вычислить зависимость между скоростью резания, износом и сроком службы инструмента, найти баланс между производительностью и экономической эффективностью и получить объективное представление об оптимальной скорости резания для конкретной операции.

Рекомендуется выбирать максимально возможную глубину резания и скорость подачи для каждой операции в соответствии со стабильностью инструмента для обработки, его крепления, зажимного приспособления заготовки, а также мощностью станка. Кроме того, при обеспечении безопасности обработки необходимо учитывать стружкообразование и отвод стружки, риск возникновения вибраций и деформацию заготовки. Рациональный подход заключается в том, чтобы снизить скорость резания пропорционально повышению скорости подачи и глубине резания. Использование самой большой глубины резания сокращает необходимое количество проходов, а следовательно, время обработки. Также следует увеличить скорость подачи, хотя ее чрезмерное повышение может сказаться на качестве заготовки и качестве обработки поверхности. Зачастую при увеличении скорости подачи и глубины резания при той же или пониженной скорости резания объем материала, снимаемого за операцию, будет таким же, как при повышении только скорости резания.

Производственные затраты — это суммарные затраты на оборудование и инструмент. При увеличении скорости резания сокращается время обработки и снижается затраты на оборудование (станочное время). Однако в определенный момент общие затраты увеличиваются, поскольку сокращение срока службы инструмента приводит к увеличению затрат на инструмент и частоты его замены, что превосходит количество сэкономленных средств от снижения затраты на оборудование.

RU_HQ_ILL_Impact_Of_Process_Improvements_On_Productivity_And_Cost_Efficiency.jpg_ico400При стабильном и надежном сочетании скорости подачи и глубины резания для окончательной калибровки можно применять скорость резания. Целью является повышение скорости резания, чтобы снизить стоимость обработки, но не слишком сильно увеличить стоимость режущего инструмента при ускоренном износе инструмента.

Прочие факторы

В экономике производства возрастает роль таких факторов, как обеспечение безопасности и охрана окружающей среды. От производителей требуют экономии энергоресурсов. Использование и утилизация СОЖ строго регулируются и требуют немалых затрат. Рациональный подход к условиям обработки поможет производителям справиться с этими и другими проблемами. Низкие скорости резания в сочетании с увеличенной скоростью подачи и уменьшенной глубиной резания сокращают количество энергии, необходимой для снятия металла. Оптимально подобранные условия увеличат срок службы инструмента, снизят расход инструмента и упростят решение проблем утилизации. Снижение энергопотребления позволяет сократить тепловыделение и, как следствие, выполнять обработку с минимальным использованием СОЖ или и вовсе без нее.

Заключение

Применение различных концепций экономики производства требует всеобъемлющего анализа производственной среды и применения подходов, противоречащих общепринятым методикам обработки металла. Однако соблюдение этих концепций помогает сократить расходы, повысить качество заготовки и позаботиться об охране окружающей среды, обеспечив производительность и рентабельность, а также стабильность и надежность обработки.

Дополнение

Широкий подход к организации производства

При рассмотрении процессов обработки с точки зрения макроподхода преимущества коснутся не только отдельных операций металлообработки. Такой подход учитывает взаимосвязь всех этапов производства. Обратимся к простому примеру: два станка, применяемые поочередно для обработки деталей. Предположим, что производительная мощность станка A увеличена, но при этом станок B нельзя усовершенствовать аналогичным образом. Повышение производительной мощности только одного станка приведет к увеличению расходов, так как наполовину обработанным заготовкам необходима дальнейшая обработка на втором станке, производительная мощность которого ниже, чем у первого станка. В этом случае гораздо лучше будет оптимизировать стоимость обработки (а не производительную мощность) на станке A, что позволит снизить общую стоимость обработки при сохранении того же уровня производительной мощности.

С другой стороны, если станок B простаивает, пока станок A выполняет обработку заготовок, повышение производительной мощности первого станка приведет к повышению общей производительной мощности. Многое зависит от того, как организовано производство на предприятии: партиями, на производственной линии или параллельно.

Затраты на приобретение станков также можно оценивать относительно общего производства. Стандартная ситуация: предприятие использует фрезерный станок с полной загрузкой 40 часов в неделю и собирается заменить его на более сложный и дорогостоящий станок для высокоскоростной обработки. Однако после установки и запуска новый станок половину времени простаивает.

Предприятие сталкивается с необходимостью обеспечить загрузку нового станка и соответствующими издержками, чтобы окупить вложенные в новый станок средства. Кроме того, работа с использованием возможностей нового станка в полной мере может не соответствовать остальным операциям на предприятии или потребностям рынка. Оптимальным решением было бы сначала проанализировать ситуацию и определить, какого результата можно достичь благодаря более высокой производственной мощности нового станка.
Более дешевые и менее совершенные станки могут обеспечить лучшее соответствие текущим и предполагаемым требованиям к деталям и объемам производства. Тщательно продуманный выбор инструмента в сочетании с более старым станком повысит гибкость и обеспечит резерв на случай запланированного или незапланированного простоя.

HQ_IMG_Reprocessing_Cost_Time_And_Money 1.jpg_ico400Комплексный подход к оптимизации процесса может также включать обычные, простые действия и анализ. Правильная оценка возможностей используемых инструментов позволит получить общую картину производственного процесса. Например, если при производстве используются пластины с режущими кромками 12 мм, а рисунок износа инструмента составляет всего 2–2,5 мм, скорее всего, при производстве используются пластины слишком большого размера. В этом случае достаточно будет использовать инструменты с режущими кромками размером 6 мм, а такой инструмент значительно дешевле, чем инструмент с режущими кромками длиной 12 мм. Этот простой вывод может снизить затраты на инструмент на 50 процентов без ущерба для производительности.

Источник новости: пресс-релиз от
ООО «Секо Тулс», г.  Москва

Автор:
Патрик де Вос (Patrick de Vos),
управляющий по корпоративному
техническому обучению
компании Seco Tools

О компании

Компания Seco, штаб-квартира которой располагается в г. Фагерста, Швеция, и представленная более чем в 75 странах — это один из ведущих мировых поставщиков инструментальных решений для фрезерования, токарной обработки, обработки отверстий и нарезания резьбы. Уже более 80 лет компания тесно сотрудничает с производителями во всех отраслях промышленности и разрабатывает инструменты, технологии и услуги, позволяющие обеспечить максимальную производительность и прибыльность производства. Для получения подробной информации обратитесь к Вашему представителю Seco или посетите сайт www.secotools.com.

 



Понравилась статья? Поделитесь: