Что такое такт производства и как его определяют? Анализ требований к точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей детали и описание принятых методов их обеспечения Определение такта производства в машиностроении по такту.

m =1 смена – число рабочих смен в сутках.

Определим тип производства по коэффициенту серийности.

Среднее штучное время операций по базовому варианту Тштср=5,1 минут. По базовому варианту:

Вывод. Так как расчетный коэффициент kc находится в диапазоне от 10 до 20, это позволяет сделать вывод, что производство среднесерийное.

Количество изделий:

Где tx =10 дней – число дней, в течении которого хранится запас;

Фдр=250 дней – число рабочих дней в году.

Принимаем n д =87 штук.

Число запусков в месяц:

font-size:14.0pt; font-family:" times new roman>Принимаем i =3 запуска.

Уточнение количества деталей:

font-size:14.0pt; font-family:" times new roman>Принимаем n д =61 штука.

2.Разработка технологического процесса механической обработки корпуса.

2.1.Служебное назначение детали.

Деталь «Корпус» является базовой деталью. Базовая деталь определяет положение всех деталей в сборочной единице. Корпус имеет достаточно сложную форму с окнами для ввода инструмента и собираемых деталей вовнутрь. Корпус не имеет поверхностей, обеспечивающих его устойчивое положение при отсутствии сборки. Поэтому при осуществлении сборки необходимо применение специального приспособления. Конструкция заслонки поворотной не позволяет осуществлять сборку при неизменном положении базовой детали.

Деталь работает в условиях высокого давления: давление рабочее, МПа(кгс/см2) – ≤4,1(41,0); температура рабочая, 0С – ≤300. Выбранный конструкторский материал – Сталь 20 ГОСТ1050-88, соответствует предъявленным требованиям к точности детали и ее коррозионной стойкости.

2.2.Анализ технологичности конструкции детали.

2.2.1.Анализ технологических требований и норм точности и их соответствие служебному назначению.

На корпус конструктором назначен ряд технических требований, в том числе:

1.Допуск соосности отверстий Ø52Н11 и Ø26Н6 относительно общей оси Ø0,1мм. Смещение осей отверстий по ГОСТ. Данные требования обеспечивают нормальные условия работы, минимальный износ и соответственно номинальный ресурс работы уплотненных колец. Целесообразно обрабатывать эти поверхности от одних технологических баз.

2.Резьба метрическая по ГОСТ с полем допуска 6Н по ГОСТ. Эти требования определяют стандартные параметры резьбы.

3.Допуск симметричности оси отверстия Ø98Н11 относительно общей плоскости симметрии отверстий Ø52Н11 и Ø26Н8 Ø0,1мм. Данные требования обеспечивают нормальные условия работы, минимальный износ и соответственно номинальный ресурс работы уплотненных колец. Целесообразно обрабатывать эти поверхности от одних технологических баз.

4.Позиционный допуск четырех отверстий М12 Ø0,1мм (допуск зависимый). Резьба метрическая по ГОСТ. Эти требования определяют стандартные параметры резьбы.

5.Неуказанные предельные отклонения размеров Н14, h 14, ± I Т14/2. Такие допуски назначены на свободные поверхности и соответствуют их функциональному назначению.

6.Гидроиспытания на прочность и плотность материала выполнять давлением Рпр.=5,13МПа(51,3кгс/см2). Время выдержки не менее 10 минут. Испытания необходимы для проверки плоплотности прокладочных и сальниковых уплотнений.

7.Маркировать:марку стали, номер плавки.

Назначение норм точности на отдельные поверхности детали и их взаимное расположение связанно с функциональным назначением поверхностей и с условиями, в которых они работают. Дадим классификацию поверхностей детали.

Исполнительные поверхности – отсутствуют.

Основные конструкторские базы:

Поверхность 22. Лишает четырех степеней свободы (двойная направляющая явная база). Точность по 11 квалитету, шероховатость R а 20мкм.

Поверхность 1. Лишает деталь одной степени свободы (опорная база). Точность по 8 квалитету, шероховатость R а 10мкм.

Схема базирования не полная, оставшаяся степень свободы – вращение вокруг собственной оси (не требуется лишения этой степени свободы базированием с точки зрения выполнения служебного назначения).

Вспомогательные конструкторские базы:

Поверхность 15. Резьбовая поверхность, отвечающая за базирование шпилек. Конструкторская вспомогательная двойная направляющая явная база. Точность резьбы 6Н, шероховатость R а 20мкм.

Поверхность 12 определяет положение втулки в осевом направлении и является установочной базой. Точность по 11 квалитету, шероховатость R а 10мкм.

Поверхность 9 отвечает за точность базирования втулки в радиальном направлении – конструкторская вспомогательная двойная опорная неявная база. Точность по 8 квалитету, R а 5мкм.

Рисунок 1. Нумерация поверхностей детали «Корпус»

Рисунок 2. Теоретическая схема базирования детали в конструкции.

Остальные поверхности свободные, поэтому на них назначена точность по 14 квалитету, R а 20мкм.

Анализ технологических требований и норм точности показал, что размерное описание детали полное и достаточное, соответствует назначению и условиям работы отдельных поверхностей.

2.2.2.Анализ конструкторской формы корпуса.

Деталь «Корпус» относится к корпусным деталям. Деталь обладает достаточной жесткостью. Деталь симметрична.

Масса детали – 11,3кг. Размеры детали – диаметр Ø120, длина 250мм, высота 160мм. Масса и размеры не позволяют перемещать ее от одного рабочего места к другому, переустанавливать его без применения грузоподъемных механизмов. Жесткость детали позволяет применять достаточно интенсивные режимы резания.

Материал детали Сталь 20 ГОСТ1050-88 – сталь, обладающая достаточно хорошими пластическими свойствами, следовательно, метод получения заготовки – либо штамповка, либо прокат. Причем, учитывая конструктивные особенности детали (перепад наружных диаметров 200-130мм), наиболее целесообразным является штамповка. Такой метод получения заготовки обеспечивает отход минимального объема металла в стружки и минимальную трудоемкость механической обработки детали.

Конструкция корпуса достаточно простая с точки зрения механической обработки. Форма детали формируется в основном из поверхностей простой формы (унифицированных) – плоских торцевых и цилиндрических поверхностей, восьми резьбовых отверстий М12-6Н, фасок. Практически все поверхности могут обрабатываться стандартным инструментом.

В детали присутствуют не обработанные поверхности. Прерывистые обрабатываемые поверхности отсутствуют. Обработанные поверхности четко разграничены друг от друга. Наружные диаметры убывают в одну сторону, диаметры отверстий убывают от середины к концам детали. Цилиндрические поверхности позволяют обрабатывать на проход, работа инструмента – на проход Ø98Н11 и Ø26Н8, и в упор Ø10,2 глубиной 22мм.

В конструкции достаточно большое число отверстий: ступенчатое центральное отверстие Ø52Н11, Ø32, Ø26Н8, резьбовое нецентральные отверстия М12. Что требует неоднократной переустановки заготовки в процессе обработки. Условия отвода стружки нормальные. При обработке осевым инструментом поверхность входа перпендикулярна оси инструмента. Условия врезания инструмента нормальные. Режим работы инструмента безударный.

Конструкция детали обеспечивает возможность обработки комплектами инструментов ряда поверхностей. Сократить количество обрабатываемых поверхностей не представляется возможным, так как точность и шероховатость ряда поверхностей детали невозможно обеспечить на этапе получения заготовки.

В детали нет единой технологической базы. При обработке потребуется переустановка для сверления отверстия М12, а также контроля соосности потребуется применение специальных приспособлений для базирования и закрепления детали. Специального оборудования для изготовления корпуса не требуется.

Таким образом, конструктивная форма детали в целом является технологичной.

2.2.3.Анализ размерного описания детали.

Конструкторской размерной базой детали является ее ось, от которой заданы все диаметральные размеры. Это позволит при применении оси в качестве технической базы обеспечить принцип совмещения баз. Это может быть реализовано при токарной обработке с применением само центрирующих приспособлений. Такая технологическая база может быть реализована наружными цилиндрическими поверхностями достаточной длины или отверстием, цилиндрической длины Ø108 и отверстием Ø90Н11 длина 250мм. В осевом направлении в размерном описании конструктором применен координатный метод задания размеров, что обеспечивает выполнение принципа совмещения баз при обработке. Для поверхностей, обрабатываемых размерным инструментом, размеры соответствуют стандартному размеру инструмента – восьми резьбовых отверстия М12.

Анализируя полноту размерного описания детали и ее служебное назначение, необходимо отметить, что оно является полным и достаточным. Точность и шероховатость соответствует назначению и условиями работы отдельных поверхностей.

Общий вывод. Анализ технологичности детали «Корпус» показал, что деталь в целом технологична.

2.3.Анализ базового технологического процесса обработки корпуса.

Базовый технологический процесс включает в себя 25 операций, в том числе:

Операции базового технологического процесса выполняются на универсальном оборудовании, с применением стандартного инструмента и оснастки, с переустановкой и сменой баз, что снижает точность обработки. В целом технологический процесс соответствует типу производства, однако можно отметить следующие недостатки:

Время такта один из ключевых принципов бережливого производства. Время такта задает скорость работы производства, которая должна точно соответствовать имеющемуся спросу. Время такта в производстве аналогично частоте ударов сердца человека. Время такта является одним из трех элементов системы точно вовремя (наряду с поточным производством и вытягивающей системой), который обеспечивает равномерную загруженность работой и определяет узкие места. Для проектирования производственных ячеек, сборочных конвейеров и создания бережливого производства, необходимо абсолютное понимание времени такта. В данной статье рассмотрены ситуации, в которых возможно искусственное увеличение или уменьшение времени такта.

Что такое время такта? Слово такт происходит от немецкого takt , что означает ритм или удар. Термин время такта связан с музыкальной терминологией и означает ритм, который задает дирижер, чтобы оркестр играл в унисон. В системе бережливого производства данное понятие используется, чтобы обеспечить темп производства со средней скоростью изменений уровня потребительского спроса. Время такта это не числовой показатель, который можно измерить, например, с помощью секундомера. Понятие времени такта необходимо отличать от понятия времени цикла (время выполнения одного операционного цикла). Время цикла может быть меньше, больше или быть равным времени такта. Когда время цикла каждой операции в процессе становится точно равно времени такта, возникает поток единичных изделий.

Существует следующая формула для вычисления:
Время такта = доступное производственное время (в день) / потребительский спрос (в день).

Время такта выражается в секундах на изделие, обозначая, что потребители покупают продукцию раз в определенный промежуток времени в секундах. Неправильно выражать время такта в изделиях в секунду. Задавая темп производства в соответствии со скоростью изменения уровня потребительского спроса, бережливые производители тем самым добиваются выполнения работы в срок и сокращения потерь и затрат.

Уменьшение времени такта. Цель определения времени такта работа в соответствии с потребительским спросом. Но что произойдет, если время такта будет искусственно уменьшено? Работа будет выполнена быстрее, чем требовалось, в результате чего возникнет перепроизводство и лишний запас. Если выполнение других задач недоступно, то рабочие будут терять время в ожиданиях. В какой ситуации оправдано такое действие?

Чтобы продемонстрировать подобную ситуацию, подсчитаем необходимую численность работников сборочного конвейера, на котором выполняется поток единичных изделий:

Численность группы = сумма значений времени цикла ручных операций / время такта.

Таким образом, если для процесса общее время цикла составляет 1293 с, то численность группы будет равна 3,74 человек (1293 с / 345 с).

Поскольку невозможно задействовать в работу 0,74 человека, число 3,74 необходимо округлить. Трех человек может оказаться недостаточно, чтобы обеспечить темп производства в соответствии с изменением потребительского спроса. В таком случае необходимо провести мероприятия по улучшению, чтобы сократить время цикла ручных операций и устранить потери в процессе.

Если же время цикла фиксировано, то возможно округление в бoльшую сторону за счет уменьшения времени такта. Время такта может быть уменьшено при уменьшении доступного производственного времени:

3,74 человек = 1293 с на изделие / (7,5 ч х 60 мин х 60 с / 78 деталей);
4 человека = 1293 с / (7 ч х 60 мин х 60 с / 78 деталей).

Привлекая к работе четырех человек, уменьшая время такта и производя такой же объем за меньшее время, загруженность работой группы равномерно распределена. Если эти четыре человека смогут обеспечить темп производства в соответствии с потребительским спросом за меньшее, чем обычно время, то необходимо будет произвести их ротацию или при- влечь к решению задач улучшения процесса.

Увеличение времени такта: правило 50 секунд. В приведенном примере мы показали, когда можно уменьшить время такта для повышения эффективности. Рассмотрим теперь случай, когда время такта следует увеличить.

Существует эмпирическое правило, согласно которому все повторяющиеся ручные операции должны иметь время цикла не менее 50 с (время от начала до начала). Например, работа сборочных конвейеров компанииToyota определяется временем такта 50 60 с. Если в компании необходимо увеличить объем производства на 5 15%, то вводят дополнительное время или в некоторых случаях используют несколько сборочных конвейеров, настроенных на большее время такта (например, две линии с временем такта 90 с вместо одной линии с временем такта 45 с).

Существуют четыре причины, определяющие важность правила 50 секунд.

1. Производительность. Если время такта составляет малую величину, то даже секунды, потраченные в результате лишних передвижений, оборачиваются большими потерями времени цикла. Потеря 3 с из 30 с времени цикла приводит к 10%-ному снижению производительности. Потеря 3 с из 60 с цикла к 5%-ному снижению производительности. Потеря 3 с из 300 с цикла только к 1%-ному и т. д. Поэтому если время такта является большей величиной (50 с и более), то это не будет значительной потерей производительности.
   Использование одной сборочной линии с большим числом операторов, работающих за малое время такта (например, 14 с), позволяет сэкономить на затратах на инвестирование (число линий), но в результате появятся большие эксплуатационные расходы. По нашим наблюдениям, сборочные конвейеры, спроектированные на работу со скоростью 50 с и более, на 30% производительнее, чем линии с малым временем такта.
2. Безопасность и эргономика. Выполнение одних и тех же ручных операций в течение короткого промежутка времени может привести к усталости и боли в мышцах в результате повторяющейся нагрузки. Когда различные операции выполняются за большее время (например, за 60 с вместо 14 с), то мышцы перед началом повторного выполнения операции успевают восстановиться.
3. Качество. Выполняя широкий круг обязанностей (например, пять операций вместо двух), каждый сотрудник сам становится внутренним потребителем каждой операции, кроме последней. Если работник выполняет пять операций, то это заставляет его уделять больше внимания качеству, так как неудовлетворительный результат при выполнении операции 3 отразится на выполнении операции 4 и, следовательно, не будет передан незамеченным на следующий этап.
4. Отношение к выполняемой работе. Было отмечено, что работники испытывают большее удовлетворение от работы, повторяя выполнение операции, на- пример через каждые 54 с, а не 27 с. Людям нравится обучение новым навыкам, они меньше испытывают усталость при выполнении повторяющихся движений, но, главное сотрудники чувствуют, что они вносят свой личный вклад в создание продукта, а не просто выполняют механическую работу.

Время такта и инвестиции. Значимость правила 50 секунд можно проиллюстрировать на примере компании, занимающейся производством и сборкой насосов для промышленности. В процессе создания своего продукта компания использовала один длинный сборочный конвейер. В результате роста потребительского спроса и требований проведения дополнительных испытаний стало необходимым проектирование нового сборочного конвейера. На данном этапе компания решила применить принципы бережливого производства. Одним из первых шагов было определение времени такта.

Время такта для данного продукта 40 с было рассчитано исходя из наибольшего спроса. Учитывая правило 50 секунд, инженеры, ответственные за данный проект, приняли решение спроектировать либо один сборочный конвейер с временем такта 80 с, работающий в две смены, либо два конвейера с временем такта по 80 с, работающие в одну смену. Работы по проектированию сборочной линии были предложены нескольким машиностроительным компаниям. По их оценкам для проектирования одной линии требовалось от 280 до 450 тыс. долл. Разработка двух линий означало удвоение единиц оборудования и величины начального инвестиционного капитала. Однако, используя два конвейера, можно было настроить каждый из них на производство определенных видов продукции, что позволяет сделать производство более гибким. Кроме того, повышение производительности, удовлетворенности работников, сокращение затрат на безопасность и качество способны компенсировать затраты на проектирование дополнительной линии.

Таким образом, придерживаясь простого правила, согласно которому скорость выполнения любой ручной операции не должна быть меньше 50 с, можно избежать потерь. При проектировании процессов бережливого производства необходимо использовать метод 3P (Production Preparation Process) 1 и проводить тщательный анализ времени такта.

1 Метод проектирования процесса бережливого производства для нового продукта или коренной реорганизации процесса производства для существующего процесса в случаях значительного изменения конструкции изделия или спроса. Подробнее см.: Иллюстрированный глоссарий по бережливому производству / Под ред. Чета Марчвински и Джона Шука: Пер. с англ. М.: Альпина Бизнес Букс: CBSD, Центр развития деловых навыков, 2005. 123 с. Прим. ред.

По материалам статьи Job Miller, Know Your Takt Time
и книги Джеймса П. Вумека, Дэниела Т. Джонса Бережливое производство.
Как избавиться от потерь и добиться процветания вашей компании.
М.: Альпина Бизнес Букс, 2004
подготовила В.А. Лутцева