Волчкевич Л.И. Автоматизация производственных процессов

Подождите немного. Документ загружается.

251

В многошпиндельных токарных автоматах мобильность переключения

серьезной роли не играет, основное стремление – к конструктивной простоте,

отсюда – применение гитар сменных шестерен.

В токарных станках с ЧПУ главное – автоматизация перенастройки, для че-

го идут на увеличение массы и стоимости, связанные с применением АКС или

регулируемых электродвигателей постоянного или переменного тока.

А в настольных токарных станочках сплошь и рядом применяются ступен-

чатые шкивы, что также можно обосновать табл. 7.3.

Реплика. Все это – типовые решения, и проблем выбора вариантов в боль-

шинстве конкретных ситуаций не возникает. Но будущему специалисту необхо-

димо понимать, почему именно так.

Аналогичные примеры альтернативности на уровне выбираемых ви-

дов механизмов и устройств могут быть рассмотрены, например:

– для зажима круглого материала – цанговые, кулачковые, гидро-

пластовые и другие устройства;

– для периодического поворота многопозиционных столов, шпин-

дельных блоков и т.п. – мальтийские (плоские или сферические), кулач-

ково-цевочные, зубчато-реечные и другие механизмы;

– для обработки корпусных деталей – силовые головки самодейст-

вующие или несамодействующие, с гидравлическим, электромеханиче-

ским, кулачковым приводами.

Каждое из альтернативных решений обладает неповторимым соче-

танием достоинств и недостатков, в каждой конкретной ситуации значи-

мость отдельных достоинств и недостатков различна. И далеко не всегда

в конкретных ситуациях просматриваются безапелляционные решения.

На этапе технического проекта, как было доказано в разд. 7.2,

проводятся полная конструктивная проработка всех функциональных

компонентов машины; состыковка механизмов, устройств, базовых узлов

и т.д. с разработкой общих видов.

Так как основные структурно-компоновочные решения уже приняты

на этапах технического предложения и эскизного проекта, вариантность

технических решений проявляется на уровне выбора комплектующих, кон-

структивной реализации деталей и соединений (микросборок).

Выбор технических решений на данном этапе (за исключением свя-

занных с прочностью) еще более субъективен, чем на предыдущих этапах,

поскольку при разработке, например, винтовых соединений, подшипнико-

вых опор и т.п. критерии стоимости, производительности, мобильности,

универсальности и т.п. практически не работают, расчеты носят чисто тех-

нический характер (выбор геометрических размеров по прочности, расчет

размерных цепей, табличная оценка долговечности и т.п.).

ВАРИАНТНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

252

На первый план, как никогда ранее, выходят личность разработчика

(см. табл. 7.1), его талант и опыт, приверженность к тем или иным мето-

дам работы и решениям. Здесь, как и далее, на этапе рабочего проекта,

становится справедливым известное мнение: дайте разработчику мак-

симум исходной информации, помогите уяснить все возможные вариан-

ты, а лучший он выберет сам и без всяких расчетов.

По выбору типажа комплектующих (от номера подшипника до элек-

тродвигателя или вакуумного агрегата в целом) существует обширная

справочная литература, а также широчайшие возможности информаци-

онных сетей (Internet и т.п.), од-

нако с небогатыми возможно-

стями прямого сопоставления.

Что касается вариантности

технических решений на уровне

отдельных микросборок, соеди-

нений деталей и т.д., то здесь

систематизированной информа-

ции недостаточно. Примером

для подражания будущим авто-

рам может служить уникальная

книга [18], написанная несколь-

ко десятилетий назад, дважды

переизданная и все же малоиз-

вестная. В ней рассмотрены,

например, несколько сотен (!)

конкретных примеров стопоре-

ния крепежных деталей с ис-

пользованием стопорящих эле-

ментов ("позитивное"), фрикци-

онных сил, сил упругости и т.д.

В качестве примера на

рис. 7.7 приведены варианты

способов стопорения крепеж-

ных соединений, потенциально

подвергаемых последующим

разборкам и сборкам. Основные

требования – долговечность

затяжки и возможности быст-

рой разборки. Так, для соедине-

ния деталей посредством обыч-

ных болтов и гаек (рис. 7.7, а)

Глава 7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПОСТАВКА ОБОРУДОВАНИЯ

Рис. 7.7. Способы стопорения

азбо

ных к

епежных соединений

253

возможны фрикционное стопорение (I) пружиной и шайбой, применение

специальных гаек и шплинтов (II), шайб с отгибом (III). Аналогичные

способы можно проследить в соединениях деталей ввертными болтами и

гайками (см. рис. 7.7, б) или просто ввертными болтами (см. рис. 7.7, в).

На рис. 7.8 приведены способы стопорения глухих резьбовых со-

единений, которые разборке не подлежат или это выполняется в аварий-

ных ситуациях. Стопорение может быть обеспечено полной или частич-

ной сваркой или пайкой (поз. I и II), закерниванием или расклепкой уча-

стка резьбы (поз. III и IV), развальцовкой конца болта (поз. V и VI), об-

жатием удлиненной части специальной гайки (поз. VII), расклиниванием

конца болта (поз. VIII), применением шплинта или штифта (поз. IX).

Каждый способ имеет немало вариантов конструктивной реализа-

ции, например фрикционное стопорение контргайками, наружными и

внутренними, с подпружиниванием и без него и т.д. Весьма разнообразно

конструктивное исполнение стопорящих отгибных шайб (рис. 7.9). Сто-

порение пластинками с их отгибом применяется не только для локаль-

ных, но и для парных резьбовых соединений (рис. 7.10).

Реплика. "Материальную часть" конструктивных элементов машин сту-

денты инженерных вузов, как правило, неплохо знают из курса "Детали машин".

Но многовариантности решений, критериальному подходу (помимо прочности и

иногда долговечности) там учат мало.

Рис. 7.8. Способы стопорения глухих крепежных соединений

ВАРИАНТНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

254

Рис. 7.9. Варианты конструктивного исполнения отгибных шайб

7.10. Варианты стопорения парных резьбовых соединений

пластинками с отгибом

Глава 7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПОСТАВКА ОБОРУДОВАНИЯ

255

7.5. ОРГАНИЗАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ

ПРОЦЕССАМИ СОЗДАНИЯ И ПОСТАВКИ

Условиями высокой эффективности внедрения новой техники, осо-

бенно на уровне производственных систем (автоматические линии, гиб-

кие производственные системы, участки и цехи), являются, в частности,

четкая организация и координация работы всех подразделений, задейст-

вованных в проектировании, изготовлении и поставке оборудования.

Подробно эти вопросы рассмотрены в разд. Д5.

Тенденция сокращения объема оригинального конструирования при

создании новой техники объективна. Даже при новых условиях и требо-

ваниях к поставляемому оборудованию стремятся либо использовать из-

вестные и апробированные образцы, либо реализовать новые структурно-

компоновочные решения объектов в целом путем комплектации из рас-

пространенных компонентов – от деталей до функциональных узлов. По-

этому создание даже относительно несложного локального оборудования

требует установления многих деловых связей: не только с заказчиком и

изготовителем, но и с поставщиками комплектующих. Это под силу даже

относительно небольшим коллективам, например в рамках малых пред-

приятий при наличии в их составе опытных разработчиков и менеджеров.

При решении комплексных задач расширения и модернизации дей-

ствующих производств, тем более создания новых, требуются поставки

значительного количества разнообразного оборудования (основного тех-

нологического, транспортно-накопительного, обслуживающего, наконец,

развитых САУ с выполнением технических и организационных функ-

ций).

При этом необходимы состыковка, интеграция вновь спроектиро-

ванного и закупаемого оборудования – даже в пределах конкретных тех-

нологических линий.

Общая организация и координация работ здесь неизмеримо сложнее

по существу и по срокам: кто-то должен брать на себя основную ответст-

венность, быть головной организацией в данном проекте на всем его про-

тяжении – от начальных этапов до ввода в эксплуатацию.

Возможны следующие варианты:

1) Если потребитель представляет собой достаточно мощное, сло-

жившееся производство, он может взять на себя всю организацию работ.

Тем самым будут обеспечены более экономное расходование средств,

затрачиваемых на проект; постоянное отслеживание хода выполнения

проекта и т.д. Однако это неизбежно отвлекает руководство от основной

ОРГАНИЗАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ

256

задачи – обеспечения работы действующих производств, выпуска про-

дукции и ее сбыта.

2) Потребитель объявляет тендер, т.е. открытый конкурс и торги

среди возможных претендентов на выполнение проекта, оставляя за со-

бой функции заказчика: формулирование исходных задач и требований и

дальнейшее участие лишь в согласованиях по ходу выполнения проекта и

проведении приемосдаточных испытаний.

Это избавляет руководство потребителя от множества повседневных

забот и огорчений, однако увеличивает риск получения не того, что ожи-

далось.

При тендерном варианте заказчик с целью выбора основного испол-

нителя выдает неопределенному кругу претендентов (за тендерный за-

лог!) исходные материалы в виде ТЗ на проект.

Каждый из претендентов в условиях секретности представляет за-

казчику бизнес-план, который содержит техническое предложение как

вариант технической реализации проекта и коммерческое предложение

по цене, форме платежей, срокам выполнения проекта в целом и по эта-

пам. Участниками тендера могут быть:

– крупные организации – разработчики и изготовители оборудова-

ния, особенно в тех ситуациях, когда требуется значительный объем но-

вых, оригинальных проработок по технологии, конструированию, орга-

низации производства и т.д., иными словами, когда основная часть разра-

боток может быть выполнена своими силами и, тем самым, "заработана"

большая часть средств по проекту;

– инжиниринговые организации, которые собственными силами вы-

полняют в основном организационно-координирующие функции, однако

несут полную ответственность, в том числе материальную, перед заказ-

чиком за весь проект, привлекая для выполнения отдельных этапов работ

соисполнителей также на конкурсной основе ("вторичные тендеры").

После получения всех заявок заказчик закрытым путем выбирает

основного исполнителя проекта – по критериям минимально запрошен-

ной цены, приемлемых сроков поставки, авторитета организации и т.д.

Если проект требует серьезных проектно-конструкторских работ, больше

шансов у организаций-разработчиков; если проект можно осуществить

комплектацией известного оборудования, велики шансы у инжиниринго-

вых организаций.

С выбранным исполнителем заключается контракт на поставку на-

учно-технической продукции, с указанием вида оборудования и всех тре-

бований, цены, сроков поставки, форм платежей, форс-мажора и т.д.

Иногда контракт разбивается на две части: предварительный и основной.

Глава 7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПОСТАВКА ОБОРУДОВАНИЯ

257

Первичные тендерные условия заказчика и предложения претенден-

та, выигравшего в итоге крупный тендер, зачастую требуют дополни-

тельной, более глубокой проработки и согласования по различным пози-

циям. Поэтому на создание сложных систем, основанных на новых тех-

нических идеях, заключается отдельный договор на углубленную прора-

ботку ТЗ и технического предложения. Среди задействованных струк-

турных подразделений – большинство своих. Организация работ по соз-

данию и поставке сложных производственных систем на примере ком-

плексной автоматической линии кратко рассмотрена в разд. Д5.

При инжиниринговой организации выполнения проекта предусмат-

ривают обычно не оригинальные новые разработки, а комплектацию

производственной системы из известных компонентов, которые необхо-

димо заказать на предприятиях-изготовителях. После заключения кон-

тракта выполняются: технический проект системы в целом (дизайн-

проект) со взаимной состыковкой функциональных блоков; изготовление

оборудования; транспортирование оборудования и его монтаж у заказчи-

ка; общий монтаж производственной системы, шеф-монтаж; пусконала-

дочные работы; сдача-приемка объекта у заказчика.

Одним из условий процветания инжиниринговой фирмы является ра-

зумное распределение функций между самой фирмой и исполнителем.

Тактика заключается в том, чтобы сначала получить в свое распоряжение

все средства по проекту путем единоличного участия в тендере, а далее так

распределить обязанности, чтобы держать в собственных руках только

ключевые функции и иметь в штате только высококлассных специалистов.

Иллюстрацией этого служит рис. 7.11, где в верхней части приведе-

на типовая структура инжиниринговой фирмы [23], а внизу – основные

этапы реализации проекта 1 – 9 с распределением функций по выполне-

нию (стрелка вверх – себе, стрелка вниз – соисполнителям).

Безусловно, фирма стремится оставлять в своих руках все работы по

тендеру, что диктуется не только чисто экономическими соображениями

(получить в распоряжение все средства по проекту), но и коммерческими

секретами. Научно-исследовательские и конструкторские работы целесо-

образно частично отдавать на сторону, привлекая специализированные

подразделения отраслевых НИИ.

Необходимо самостоятельно выполнять технический проект как

важнейший этап всего процесса создания новой техники. И наоборот,

к наиболее "рисковым" этапам: изготовлению оборудования и его мон-

тажу – подключать соисполнителей через тот же механизм тендерных

торгов, но уже в качестве их организатора.

ОРГАНИЗАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ

258

Рис. 7.11. Организационная структура инжиниринговой фирмы

Наконец, завершающие этапы, связанные с пусконаладкой и вводом

в эксплуатацию, также не следует выпускать из рук, имея в виду и кон-

троль за работой соисполнителей, и ответственность перед заказчиком.

Тем самым, инжиниринговая фирма как головной исполнитель

складывается и функционирует как компактный коллектив высокопро-

фессиональных специалистов, связанный выгодными экономическими

отношениями с достаточно широким кругом соисполнителей работ.

Ключевые функции определяют организационную структуру управ-

ления инжиниринговой фирмы. Необходимо иметь три ведущих отдела

Глава 7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПОСТАВКА ОБОРУДОВАНИЯ

259

(см. рис. 7.11): коммерческий, финансовый и технический, в составе ко-

торых целесообразно сформировать специализированные подразделения

(сектора и группы):

– в коммерческом отделе – маркетинговый сектор с группами по

территориальному и отраслевому разделению; юридический сектор с

группами договоров, административного обеспечения; сектор организа-

ции поставок с группами по закупкам, перевозкам, таможенному оформ-

лению;

– в финансовом отделе – планово-экономический сектор; бухгалте-

рию;

– в техническом отделе – проектно-конструкторский сектор; сектор

авторского надзора, шеф-монтажа и пусконаладки; сектор формирования

базы данных.

Следует использовать линейно-функциональный принцип построе-

ния структуры, когда реализацию одной функции одновременно обеспе-

чивает несколько секторов из разных отделов. Например, участие в тен-

дере и выдачу технико-коммерческих предложений обеспечивают марке-

тинговый, юридический, планово-экономический, проектно-конструк-

торский сектора; функцию организации поставок – юридический, органи-

зации поставок, бухгалтерия.

Для обеспечения мобильности управления инжиниринговой фирме

необходимо использовать принцип минимизации числа управляемых

звеньев, оптимально не более трех ("триадный принцип"). Например, в

подчинении исполнительного директора находятся коммерческий дирек-

тор, финансовый директор, технический директор. В свою очередь, каж-

дому из них должны быть подчинены руководители трех соответствую-

щих секторов, имеющие в подчинении по нескольку исполнителей. При

такой структуре общая численность работающих на фирме может соста-

вить не более 40…50 чел.

ОРГАНИЗАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ

Глава 8

ВЫБОР ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

ПРОЕКТИРУЕМЫХ МАШИН-АВТОМАТОВ

8.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Принципиальная схема машины – это ее схемное решение, ком-

плексно определяющее технологические и структурно-компоновочные

параметры.

Изображение принципиальной схемы машины в технической доку-

ментации содержит, как правило, проработки не только технологии, но и

кинематики, пневмогидравлической и вакуумной схем, блок-схемы

управления и т.д.

Выбор принципиальной схемы машины – основа проектных реше-

ний в сфере материального производства, его необходимо сделать на

ранних этапах выполнения проекта.

Проект – это мысленный образ, воплощаемый далее в результаты

человеческого труда (см. разд. 7.1). Термин "проект" сейчас весьма попу-

лярен и употребляется применительно ко множеству видов человеческой

деятельности (финансовый проект, телевизионный проект, шоу-проект и

т.п.). Начало идет от мысли, от идеи и завершается проектными реше-

ниями. В сфере материального производства проектные решения как ре-

зультаты проекта материализуются сначала в комплекте технической

документации, а затем в самих технических средствах, "в металле" (см.

разд. 7.2, 7.3). При этом непринципиально, создается новое оборудование

или приобретается известное.

Оптимальное проектирование – это процесс достижения опти-

мальных проектных решений, сочетающий в себе оптимальную последо-

вательность этапов работы над проектом с оптимальными решениями на

каждом этапе. Не следует смешивать оптимальное и машинное (компью-

терное) проектирование, что зачастую вольно или невольно делается.

Термин "оптимальное проектирование" ставит во главу угла результаты,

"машинное проектирование" – средства их достижения.

Опыт и талант проектантов зачастую обеспечивают оптимальные

проектные решения без всякой компьютеризации. Значимость машинно-

го проектирования – в передаче многих рутинных проектных процедур

"на плечи ЭВМ", в ускорении и удешевлении проектирования, в возмож-

ностях более широкого перебора различных вариантов решений.