Основы разработки технологического процесса: принципы и шаги

Определение и значения документации

Документация – это совокупность созданных и оформленных документов, которые содержат информацию о различных аспектах работы с объектом или процессом

Документация выполняет множество функций и имеет важное значение в различных областях деятельности

Значения документации:

Организационное значение: документация позволяет систематизировать и стандартизировать информацию, описывает правила, процедуры и инструкции, что упрощает ориентацию и работу с объектом или процессом.
Информационное значение: документация содержит информацию о параметрах, характеристиках и требованиях, позволяя узнать все необходимые детали и особенности.
Контрольное значение: документация используется для контроля выполнения работ, проверки соответствия требованиям и соблюдения процедур.
Обучающее значение: документация является средством обучения новым сотрудникам, а также позволяет повысить квалификацию уже работающим сотрудникам.

Основные виды документации:

Технические условия и требования.
Спецификации и описания.
Чертежи и схемы.
Инструкции и руководства.
Программная документация.
Сертификаты и заключения.

Содержание документации:

Вид документации
Технические условия и требования	Описание характеристик и требований к объекту или процессу.
Спецификации и описания	Подробное описание конструкции, функций и свойств объекта или процесса.
Чертежи и схемы	Графическое представление объекта или процесса с указанием размеров и пропорций.
Инструкции и руководства	Последовательность действий и объяснения по использованию и обслуживанию объекта или процесса.
Программная документация	Описание программного обеспечения, его функций и возможностей.
Сертификаты и заключения	Документы подтверждающие качество и соответствие объекта или процесса требованиям.

Планирование технологической подготовки

Планирование — это основа эффективного управления подготовкой. Оно позволяет обеспечить не только сокращение ее цикла, но и трудоемкости выполнения отдельных стадий.

Автоматизация планирования технологической подготовки производства проводится с использованием систем PLM, которые позволяют формировать долгосрочные и краткосрочные планы, устанавливать исполнителей, сроки выполнения задач, а также предоставляют данные для разработок и помогают отслеживать ход выполнения работ.

Все технологические, а также конструкторские данные системы PLM передают на следующий этап, где происходит планирование производства. За автоматизацию этих процессов отвечает система Adeptik APS, которая планирует наиболее оптимальные в текущих производственных условиях режимы выполнения операций и их последовательность, обеспечивая минимальное количество переналадок, соблюдение норм трудозатрат и расхода материальных ресурсов, повышение производительности и эффективности производства.

Принципы составления

Технологическая схема должна составляться в строгой последовательности и соответствии с основными принципами. Она должна включать методы и способы производства, правила выполнения технологических процессов, условия работы, четкий порядок и последовательность этапов. Если производство сложное и объемное, для каждого отдельного этапа может быть разработан индивидуальный проект.

Вектора в данном случае указывают на движение продукта. Главная задача проектирования в том, что вектора должны быть направлены в одну сторону, если существует поступательно-возвратное перемещение продукта между блоков, это усложняет восприятие информации. Все должно быть четко понятно и структурировано, читая схему, инженер должен понимать все процессы, от начала поступления сырья, до хранения готового продукта.

Часто блочные схемы дополняются буквенными и цифровыми данными, указывающие на тип оборудования. Операции могут выражаться в виде треугольников, кругов, прямоугольников и других геометрических фигур. Это значительно упрощает процесс чтения, и делает ее меньше и лаконичнее.

Типовая принципиальна технологическая схема обычно содержит перечень следующих этапов:

Этап приема основного сырья, заготовок, готовых элементов и дополнительных компонентов, расположение в складских помещениях с описанием процесса погрузочных работ.
Первичная обработка сырья или заготовок.
Основной этап производства, предусматривающий изготовление ключевых деталей, компонентов или узлов готового продукта.
Этап монтажа и комплектации товара, предусматривающий соединение полученных ранее компонентов и узлов.
Упаковка готового товара.
Отгрузка товара на склад для хранения или поставка покупателям.

Конечно же, разработка принципиальной аппаратурно-технологической схемы может значительно отличаться в зависимости от типа производимой продукции. В некоторых случаях она может занимать несколько листов, а в некоторых – более сотни страниц.

К счастью, в наше время составлять схемы вручную не нужно, существует определенный набор компьютерных программ, позволяющих упростить и ускорить процесс выполнения проекта. К таким программам можно отнести CADE, Concept Draw Pro и Diagram Designer. Они имеют определенные шаблоны, основываясь на которых можно создавать собственный проект. Имеющийся функционал упрощает процесс создания схем, диаграмм и графиков, вводя исходные данные.

Очень важно постоянно усовершенствовать первичный проект, исходя из полученной информации в процессе производства. Если проект разрабатывается для нового предприятия, ее стоит расширить, включив несколько дополнительных разделов, регламентирующих следующие операции:

Если проект разрабатывается для нового предприятия, ее стоит расширить, включив несколько дополнительных разделов, регламентирующих следующие операции:

Подготовка помещения.Если планируется строительство нового помещения, следует рассчитать минимально возможною площадь производственного отдела и складов. Если планируется эксплуатация готового помещения, лини производства должны располагаться компактно, в соответствии с конструктивными особенностями здания, а также не мешать свободному перемещению грузов и работников. Должна учитываться пожарная безопасность. Подготовка оборудования.Оборудование подбирается в зависимости от объемов, характеристик помещения и объема капитальных вложений. Предпочтение отдается компактным моделям, позволяющим выполнять такой же объем работ, как и более габаритные аналоги. При этом все элементы линии должны полноценно совмещаться и работать в комплекте. При возможности проектируется установка автоматизированных систем. Подготовка персонала.Персонал предприятия должен иметь необходимую квалификацию, при необходимости пройти дополнительное обучение или инструктаж по эксплуатации оборудования

Важно, чтобы работники соблюдали правила безопасности и трудовой дисциплины, а также полностью понимали и разбирались в технологической схеме изготовления своего продукта. Важно наладить вертикаль управления, информация должна быстро передаваться от исполнителей к руководству, а в обратном направлении – приказы и постановления

Если технологическая схема разработана с соблюдением необходимых требований, производственное помещение ей отвечает, а сотрудники четко понимают свои обязанности, эффективность изготовления товара будет на высоком уровне.

Таблица сравнения технологического процесса

Аспект	Определение	Свойства
Общие положения	Основные принципы и концепции, лежащие в основе разработки технологического процесса	– Учет требований заказчика – Анализ и выбор оптимальных технологий – Определение последовательности операций – Разработка рабочих чертежей и спецификаций – Определение необходимого оборудования и материалов
Принципы разработки технологического процесса	Основные принципы, которыми руководствуются при разработке технологического процесса	– Принцип экономичности – Принцип безопасности – Принцип эффективности – Принцип гибкости – Принцип надежности
Последовательность разработки технологического процесса	Этапы и шаги, которые следует выполнить при разработке технологического процесса	– Анализ исходных данных – Определение последовательности операций – Разработка рабочих чертежей и спецификаций – Определение необходимого оборудования и материалов – Определение времени выполнения операций – Определение стоимости процесса

Разработка — типовой технологический процесс

Процентное соотношение деталей нормализованных, специальных и общего назначения для различных видов оборудования.

Разработка типовых технологических процессов на нормализованные детали проводится в следующем порядке.

Разработка типовых технологических процессов включает: а) выбор оптимальных, наиболее прогрессивных методов обработки типовых форм поверхностей деталей и их сочетаний; б) разработка наиболее рациональных технологических процессов ( маршрутной технологии) изготовления деталей на основе выбранных оптимальных технологических методов обработки; в) выбор элементов автоматизированного технологического процесса, обеспечивающих его оптимальную автоматизацию и легкую переналаживаемость.

Разработка типового технологического процесса в условиях единичного и серийного производства имеет целью сокращение цикла подготовки производства и уменьшение ее стоимости.

Разработка типовых технологических процессов на каждом уровне базируется на внедрении научно-технических достижений и передового опыта промышленности в области технологии машиностроения и рациональном использовании материальных и трудовых ресурсов производства с учетом конкретных производственных условий.

Разработка типовых технологических процессов для различных классификационных групп соединений и узлов, осуществленная на базе обобщения передового опыта в масштабе целой отрасли машиностроения, позволит создать более рациональную технологию. Вследствие этого использование типовой технологии на заводах при разработке конкретных процессов на новые изделия не только значительно сократит цикл подготовки производства и снизит затраты на эти цели, но и даст возможность создать высококачественный и экономический процесс. Опыт показывает, что типовые процессы обеспечивают широкое внедрение прогрессивных методов сборки и высокопроизводительной оснастки, снижение трудоемкости, повышение качества и уровня механизации сборочных работ, упрощают нормирование и дают возможность резко расширить применение технически обоснованных норм.

Разработка типовых технологических процессов осуществляется На базе Технологического классификатора деталей машиностроения и приборостроения и Классификатора технологических операций, утвержденных Госстандартом.

Разработка типовых технологических процессов на вкладыши проведена с учетом индивидуального производства компрессоров.

Разработка типовых технологических процессов позволяет значительно упростить нормирование путем разработки типовых технических норм на намоточные работы применительно к конкретной номенклатуре катушек.

Разработка типовых технологических процессов сдерживается в определенной мере трудностями создания классификаторов деталей и узлов. Имеющиеся классификаторы, как правило, универсальны, включают большое количество разновидностей деталей, что связало с трудностями при практическом их использовании.

Необходимость разработки типовых технологических процессов определяется экономической целесообразностью, зависящей от количества однотипных изделий, выявленных при группировании их по конструктивным и технологическим признакам.

Идея разработки типовых технологических процессов родилась у нас в Союзе в 1932 — 1935 гг., когда началось широкое развитие машиностроения и потребовалось быстро и качественно разрабатывать технологические процессы на большое число новых машин и их деталей при проектировании новых заводов и внедрении новых машин на действующих предприятиях.

Необходимость разработки типовых технологических процессов определяется экономической целесообразностью и зависит от количества однотипных изделий, выявленных при группировании их по конструктивным и технологическим признакам. До разработки любого ( единичного или типового) технологического процесса изготовления детали конструкция должна быть отработана на технологичность.

Необходимость разработки типовых технологических процессов определяется экономической целесообразностью, зависящей от числа изделий, вошедших в группы, и частоты их применяемости.

Технологическая схема

Процесс производства невозможно представить без регламентации технических действий и этапов. Для этого разрабатывается специальный документ – технологическая схема. Схема представляет собой графическую или текстовую интерпретацию необходимого набора операций, соблюдение которых приводит к получению готового продукта. При ее составлении учитывается количество производственных линий, набор используемого оборудования, этапы ручного и механизированного труда. Учет всех факторов и строгая регламентация производственных процессов, позволяет добиться высокой эффективности и качества производства.

Требования и стандарты к конструкторской и технологической документации

В современной инженерной практике существуют строгие требования и стандарты к качеству и содержанию конструкторской и технологической документации

Эти требования и стандарты имеют важное значение для обеспечения эффективной разработки, производства и эксплуатации изделий

Очень важно, чтобы конструкторская документация была полной, точной и понятной. Она должна содержать информацию о конструкции изделия, материалах, размерах, технологических операциях и других технических характеристиках

Такая документация позволяет обеспечить процесс изготовления и эксплуатации продукта с минимальными ошибками и потерями.

Основными требованиями к конструкторской и технологической документации являются:

Полнота и точность. Все необходимые данные должны быть указаны в документации, а информация должна быть представлена без ошибок.
Однозначность и понятность. Конструкторская и технологическая документация должна быть понятна для всех специалистов, работающих с ней. Технические термины и обозначения должны быть объяснены и стандартизированы.
Удобство использования. Документация должна быть удобной и легко доступной для специалистов. Она должна быть организована в форме, позволяющей быстро найти необходимую информацию.
Соответствие стандартам и нормам. Конструкторская документация должна соответствовать установленным стандартам и нормам, чтобы обеспечить согласованность и совместимость с другими изделиями и системами.

Кроме того, существуют специальные стандарты, которые регулируют формат и структуру конструкторской и технологической документации. Например, для описания конструкций часто используется стандарт ГОСТ 2.101-68 «Единая система конструкторской документации». Он определяет основные требования к составу и содержанию документов.

Также существуют стандарты, регулирующие содержание конкретных видов документации, например, ГОСТ 21.301-93 «Система проектной документации для строительства» или ГОСТ 2.104-68 «Перечень видов и содержание рабочей документации». Эти стандарты определяют требования к содержанию и оформлению документов, включая чертежи, спецификации, схемы, планы и другие.

Соблюдение требований и стандартов к конструкторской и технологической документации позволяет создавать качественные и конкурентоспособные изделия, а также обеспечивать эффективную работу на всех этапах жизненного цикла продукта.

Цели и задачи подготовки

Целью технологической подготовки является создание оптимальных условий для эффективного и качественного производства с минимальными затратами и при соблюдении сроков. ТПП позволяет определить наилучший способ организации производственных процессов, учесть все технические особенности изделий и обеспечить их соответствие требованиям и стандартам качества.

В задачи подготовки входят:

Определение оптимальных показателей материалоемкости, трудоемкости и себестоимости изделий, которые обеспечат предприятию максимальный доход при минимальных затратах.
Выбор наиболее рациональных для конкретных условий организационных форм и методов осуществления производственных процессов.
Повышение экономичности изготовления изделий при сохранении заданного качества за счет применения прогрессивных решений.
Обеспечение рационального использования материальных ресурсов за счет нормирования их расхода, а также сокращения отходов сырья и материалов.

Стадии разработки ТД

Как при изготовлении изделия, так и при ремонте все работы по выполнению технологической документации проходят три главных стадии:

предварительный проект;
опытный экземпляр;
серийное производство.

Для удобства использования документы маркируются литерами, причем соответствующим технологическим и конструкторским документам присваиваются одноименные литеры.

Рассмотрим более детально каждую из стадий разработки ТД.

На стадии предварительного проекта изготавливаются документы для выпуска и тестовых испытаний макета будущего изделия и его составляющих. Базой для данных работ являются конструкторские материалы эскизного и технического проектов.

Главная задача второй стадии – выполнить все документы, сопровождающие опытный этап проекта. Сначала разрабатываются материалы для изготовления и тестирования пробного экземпляра или партии. По окончании испытаний документы подвергаются коррекции, и выпускается еще один образец, который проходит приемочные тесты. Затем ТД корректируют повторно.

И последним шагом данного процесса является разработка документации, необходимой для серийного или массового выпуска продукта.

При изготовлении документов для ремонта технологи придерживаются аналогичного алгоритма. На первой стадии выпускаются документы для опытного восстановления и испытаний. После проведения пробного ремонта ТД корректируется в соответствии с итогами. Вторая стадия – изготовление документов для серийного восстановления или ремонтных работы в режиме массового производства.

Нередко технологическая документация содержит примечания в виде ссылок на другие документы, технические характеристики материалов или Госстандарты. Это не нарушает правил оформления. Однако при обмене документацией между организациями следует согласовывать форму передаваемых ссылочных материалов.

Последовательность разработки технологического процесса

Разработка технологического процесса включает в себя несколько этапов, которые следует выполнять последовательно. Ниже приведена подробная последовательность разработки технологического процесса:

Анализ исходных данных

На этом этапе проводится анализ исходных данных, которые включают в себя техническое задание на изготовление детали или изделия, чертежи, требования к качеству и т.д

Важно понять все требования и ограничения, чтобы разработать оптимальный технологический процесс

Выбор оборудования и инструментов

На этом этапе выбирается необходимое оборудование и инструменты для выполнения операций по изготовлению детали или изделия

Важно учесть требования к точности, производительности и другим параметрам при выборе оборудования и инструментов

Определение последовательности операций

На этом этапе определяется последовательность операций, которые необходимо выполнить для изготовления детали или изделия. Каждая операция должна быть четко описана, указаны необходимые инструменты и оборудование, а также требования к качеству.

Разработка технологических карт

На этом этапе разрабатываются технологические карты для каждой операции. В технологической карте указывается подробное описание операции, последовательность действий, параметры обработки, необходимые инструменты и оборудование, а также требования к качеству.

Определение времени выполнения операций

На этом этапе определяется время выполнения каждой операции

Это важно для планирования производства и определения общего времени изготовления детали или изделия

Определение необходимых материалов и компонентов

На этом этапе определяются необходимые материалы и компоненты для выполнения операций

Важно учесть требования к качеству материалов и компонентов, а также их доступность и стоимость

Разработка контрольных операций и методов контроля

На этом этапе разрабатываются контрольные операции и методы контроля для проверки качества детали или изделия. Контрольные операции должны быть четко описаны, а методы контроля должны быть надежными и эффективными.

Определение требований к рабочей силе

На этом этапе определяются требования к рабочей силе, необходимой для выполнения операций

Важно учесть квалификацию, опыт и другие параметры при выборе рабочей силы

Разработка плана производства

На этом этапе разрабатывается план производства, который включает в себя расписание операций, необходимые ресурсы, контрольные точки и другую информацию. План производства помогает организовать и контролировать процесс изготовления детали или изделия.

Оценка и оптимизация технологического процесса

На этом этапе производится оценка и оптимизация разработанного технологического процесса

Важно выявить возможные улучшения, устранить недостатки и обеспечить оптимальные результаты

Таким образом, последовательность разработки технологического процесса включает в себя анализ исходных данных, выбор оборудования и инструментов, определение последовательности операций, разработку технологических карт, определение времени выполнения операций, определение необходимых материалов и компонентов, разработку контрольных операций и методов контроля, определение требований к рабочей силе, разработку плана производства, а также оценку и оптимизацию технологического процесса.

Этапы подготовки

Технологическая подготовка — это трудоемкий процесс, состоящий их нескольких этапов.

Проработка рабочей конструкции на технологичность

Понятие технологичность подразумевает экономичность изготовления продукции в имеющихся условиях при соблюдении необходимых объемов выпуска. Цель проработки на технологичность заключается в том, чтобы выявить недостатки конструкции, и возможности ее улучшения.

Технологичность характеризуется ресурсосберегающими показателями, которые должны способствовать достижению оптимальных затрат. К ним относятся показатели использования ресурсов — трудоемкость, материалоемкость, а также технологическая себестоимость, отражающая расход различных видов ресурсов в целом в стоимостном выражении.

Определение межцеховых маршрутов

Создание межцеховых маршрутов подразумевает определение последовательности прохождения заготовок и сборочных единиц по подразделениям и производственным участкам для получения требуемой номенклатурной позиции.

Допустимые межцеховые маршруты определяются на основе анализа имеющегося оборудования, применяемых методов обработки и получения заготовок. Они содержат обобщенные данные без детализации конкретных операций. Основная задача этого этапа заключается в оптимизации прохождения заготовок по цехам.

Разработка маршрутно-операционных процессов

На этом уровне проектирования определяются маршруты движения заготовок и сборочных единиц внутри подразделений и технология их изготовления на конкретные видах оборудования.

В маршрутах отражается детальная информация об операциях, которые должны выполняться в каждом производственном подразделении. Указываются используемые рабочие центры, перечень действий, выполняемых на рабочих местах, режимы работы оборудования, а также последовательность операций и нормативы временных затрат на их выполнение.

В разных вариантах технологических процессов используются различные заготовки, станки и оснастка, что влияет на показатели трудоемкости, производительности, а также на требования, предъявляемые к квалификации работников. При определении оптимального варианта процесса в первую очередь учитываются себестоимость и производительность.

Нормирование материальных расходов

Под нормой расхода материальных ресурсов подразумевают их количество, требующееся для производства заготовок и конечного изделия. В состав нормы включают полезный расход, отходы и потери материалов. Норма расхода материальных ресурсов оказывает влияние на величину затрат и себестоимость продукции.

Разработка методов технического контроля

Технический контроль разрабатывают в виде операций и процессов, которые охватывают все этапы производства:

входному контролю подлежат сырье, материалы и комплектующие, поступающие от поставщиков для изготовления продукции;
операционный контроль подразумевает отслеживание качества заготовок и соблюдения техпроцесса во время выполнения операций или после их завершения;
приемочный контроль проводится для проверки качества готовой продукции.

Проектирование оснастки

На этом этапе проектируется оснастка, которая предназначена для проведения работ по обработке и сборке, а также для осуществления функций контроля качества деталей и изделий. Проектирование должно обеспечить наиболее эффективную конструкцию оснастки с экономической точки зрения и с точки зрения достижения заданной точности.

Виды и структура конструкторской документации

Конструкторская документация — это совокупность документов, разработанных и представленных конструкторами, отражающих основные характеристики и требования к изделию, а также последовательность и обоснование принятых конструкторских решений.

Основными видами конструкторской документации являются:

Спецификация;
Чертежи;
Эскизы;
Сборочные единицы и комплекты;
Спецификации и требования к материалам и компонентам;
Пояснительные записки.

Спецификация является одним из основных документов конструкторской документации и содержит описание основных характеристик и требований к изделию. В спецификации указываются такие параметры, как размеры, вес, материалы, компоненты, допустимые отклонения и прочие технические характеристики.

Чертежи — это графическое изображение изделия, выполненное на специальной бумаге с использованием линейки, угольника, циркуля и других инструментов. Чертежи содержат все необходимые размеры, углы, радиусы, а также информацию о форме, конструкции и расположении элементов изделия.

Эскизы — это наброски и рисунки, выполненные конструктором на ранней стадии проектирования. В эскизах фиксируются первоначальные идеи и концепции изделия, позволяющие более наглядно представить его внешний вид и принципы работы.

Конструкторская документация также включает в себя сборочные единицы и комплекты, которые описывают структуру и конфигурацию изделия, а также последовательность сборки и монтажа его составных частей.

Для производства изделия также разрабатываются спецификации и требования к материалам и компонентам. Эти документы определяют необходимые характеристики и свойства материалов, а также требования к комплектующим деталям и компонентам, используемым при производстве изделия.

В конструкторской документации также может присутствовать пояснительная записка, в которой конструктор освещает принципы работы изделия, основные технические решения, предлагаемые методы испытаний и другую полезную информацию, не включенную в другие документы.

Все эти документы обычно составляют единую структуру конструкторской документации и взаимосвязаны между собой, что позволяет полно и четко описать изделие и предоставить всю необходимую информацию для его проектирования и производства.

Порядок разработки

При разработке принципиальной технологической схемы (превращении ли полной технологической схемы в принципиальную) необходимо придерживаться таких рекомендаций:

показывать одну из нескольких однотипных технологических линий;
показывать одну из нескольких однотипных операций или один из нескольких параллельных (или последовательных) однотипных аппаратов;
изъять резервное оборудование;
изъять или упростить системы регенерации (утилизации) тепла;
изъять обвязку аппаратов дополнительными трубопроводами;
изъять контрольно-измерительные приборы;
изъять все защитные приборы и устройства.

Таким образом, используя технологический регламент, технологическую схему (полную или принципиальную) и технологическую часть проекта, можно оценить взрыво-пожароопасность аппарата, процесса, а также уровень их противопожарной защиты; указанные документы являются источником информации о технологических процессах, которая необходима для анализа пожарной опасности объекта в целом.