7.1. Организация инструментального хозяйства

Инфраструктура предприятия - это совокупность цехов, участков, хозяйств и служб предприятия, имеющих подчиненный вспомогательный характер и обеспечивающих необходимые условия для деятельности предприятия в целом.

Различают производственную и социальную инфраструктуры и капитальное строительство, обслуживающее обе сферы. 

Производственная инфраструктура предприятия - это совокупность подразделений, которые прямо с выработкой продукции не связаны. Основное их назначение состоит в техническом обслуживании основных процессов производства. К ним относятся вспомогательные и обслуживающие цехи и хозяйства, занимающиеся перемещением предметов труда, обеспечением производства сырьем, топливом, всеми видами энергии, обслуживанием и ремонтом оборудования и других средств труда, хранением материальных ценностей, сбытом готовой продукции, ее транспортировкой и другими процессами, предназначенными для создания нормальных условий ведения производства. 

Социальная инфраструктура - это совокупность подразделений предприятия, обеспечивающих удовлетворение социально-бытовых и культурных потребностей работников предприятия и членов их семей.

Социальная инфраструктура состоит из подразделений общественного питания (столовые, кафе, буфеты), охраны здоровья (больницы, поликлиники, медпункты), детских дошкольных учреждений (сады, ясли), заведений образования (школы, ПТУ, курсы повышения квалификации), жилищно-коммунального хозяйства (собственные жилые дома), заведений бытового обслуживания, организаций отдыха и культуры (библиотеки, клубы, пансионаты, летние лагеря школьников, спортивные комплексы) и т.п. 

Вспомогательное производство призвано обеспечить бесперебойную и эффективную работу основного производства. Оно включает в себя инструментальное, ремонтное, энергетическое, транспортное, складское и др. хозяйства. 

Инструментальное хозяйство - это совокупность подразделений, занятых приобретением, проектированием, изготовлением, восстановлением и ремонтом технологической оснастки, ее учетом, хранением и выдачей на рабочие места.

Целью функционирования инструментального хозяйства предприятия является организация бесперебойного обеспечения цехов и рабочих мест высококачественной технологической оснасткой в нужном количестве и ассортименте при минимальных затратах на ее проектирование, приобретение (изготовление), хранение, эксплуатацию, ремонт, восстановление и утилизацию. На среднем машиностроительном заводе число наименований оснастки достигает 40 тыс. При переходе на новую модель грузового автомобиля проектируют до 20 тыс. наименований оснастки, в себестоимости машиностроительной продукции затраты на технологическую оснастку достигают 15%. Проектирование и изготовление технологической оснастки имеет значительную трудоемкость.

Работа по обеспечению инструментами  и  технологической оснасткой выполняется  подразделениями  инструментального  хозяйства и ведется по двум направлениям:

- инструментальное производство;

- инструментальное обслуживание.

Функции инструментального хозяйства:

1) разработка нормативов потребления инструмента и оснастки;

2) планирование, изготовления, приобретения, ремонта инструментов и оснастки;

3) изготовление инструментов и оснастки;

4) приобретение;

5) организация хранения и обслуживание цехов;

6) ремонт и восстановление;

7) заточка;

8) утилизация;

9) надзор за надлежащим использованием.

В связи с многообразием выполняемых функций организационная структура инструментального хозяйства предприятия довольно сложна. В нее входят следующие подразделения: 

- инструментальный отдел занимается централизованными поставками инструментов и приспособлений, а также их проектированием; 

- инструментальный цех производит изготовление, ремонт и восстановление специальной оснастки и инструмента; 

- центральный инструментальный склад осуществляет хранение, учет и выдачу в производство инструмента и оснастки;

- цеховые инструментальные кладовые непосредственно обслуживают рабочих инструментом и технологической оснасткой. 

Технологическая оснастка (инструмент) - это все виды режущего измерительного и сборочного инструмента, а также штампы, пресс-формы, разнообразные приспособления. 

Потребность предприятия в оснастке определяется на базе объема основного производства, номенклатуры оснастки по технологической документации и нормы ее расхода.

Для своевременного и комплексного обеспечения предприятий всеми видами технологической оснастки необходимо на каждый период планировать потребность и предусматривать источники и порядок поступления оснастки от каждого поставщика, в том числе и из собственных инструментальных цехов. Для этого следует установить номенклатуру требующихся видов оснастки (по типоразмерам), по каждому определить расход оснастки, пронормировать запасы и оборотный фонд. По результатам этих расчетов составляют план производства оснастки в инструментальных цехах и план поступления стандартных видов оснастки от поставщиков.

Номенклатура универсальных (стандартных) видов оснастки в серийном и массовом производстве устанавливается по картам применяемости, в единичном и мелкосерийном производстве – по картам типового оснащения рабочего места. Номенклатура специальных видов оснастки определяется по картам технологических процессов.

Потребность предприятия в инструменте и технологической  оснастке (далее в инструменте) складывается из расходного и оборотного фондов.

Расходный фонд — это годовая потребность в инструменте для выполнения запланированного объема и номенклатуры продукции. Расчет потребности по каждому виду инструмента ведется по утвержденным нормам расхода и годовой производственной программы.

Оборотный фонд — запас инструмента для обеспечения нормальной работы производства, образующийся:

- из складских запасов: в ЦИСе и ИРК;

- эксплуатационного фонда на рабочих местах;

- инструмента в заточке;

- инструмента в ремонте;

- инструмента на контроле.

Потребность предприятия по каждому виду оснастки в штуках на плановый период рассчитывается по расходам ее за этот период и как разность между нормативом оборотного фонда и фактической его величиной.

Расход инструмента может быть определен тремя различными способами: статистическим, по нормам оснастки рабочих мест и по нормам расхода.

Статистический метод расчета базируется на информации о фактическом расходе данного вида оснастки, приходящемся на 1000 руб. валовой продукции(или отработанный оборудованием фонд времени в станко-часах в плановом периоде – Т_э).

;

где I_расхi расход i-го вида оснастки за плановый период;

Р_i – фактический расход i-го вида оснастки в предшествующем году на 1000 руб. валовой продукции (1000 станко-часов работы оборудования);

N_вып – объем валовой продукции, руб.

Этот метод расчета недостаточно точен, так как не учитывает изменения в структуре выпуска и ценах на продукцию. Поэтому использование данного метода допустимо только в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Расчет по нормам расхода оснастки основывается на условиях оснащенности рабочих мест. При этом под нормой оснастки понимается количество единиц оснастки, одновременно находящихся на рабочем месте в течение всего планируемого периода (Т_пл).

,

где С – число рабочих мест, на которых одновременно используется оснастка данного вида;

n_oi – число единиц оснастки, одновременно находящихся на i-м рабочем месте;

Т_изн – срок службы оснастки до полного износа, месяц, год.

Расчет расхода оснастки по нормам расхода базируется на нормах стойкости и износа оснастки. Под нормой расхода принимается ее количество, изнашиваемое при выполнении определенного объема работ. Нормы расхода должны быть определены для каждого типоразмера оснастки.

В массовом и крупносерийном производстве норму расхода режущего инструмента (Н_{расх.реж}) рассчитывают на 1000 операций:

,

где t_маш – норма машинного времени, необходимого для выполнения одной операции данным инструментом, мин.;

n_i – число одновременно работающих инструментов данного типоразмера;

Т_изн – стойкость инструмента до полного его износа:

,

здесь L – допустимое стачивание рабочей грани инструмента до полного его изнашивания, мм;

λ – толщина слоя, стачиваемого за одну переточку, мм;

τ – оптимальная стойкость инструмента между двумя переточками, мм;

К_уб – коэффициент случайной убыли инструмента (К_уб =0,05-0,2).

Тогда расход инструмента данного типоразмера составит:

,

где m – число наименований изделий, обрабатываемых данным инструментом;

Н_расхi – норма расхода инструмента на изделие;

N_вып – количество изделий, подлежащих обработке в расчетном периоде, шт.

В серийном производстве для расчета нормы расхода режущего инструмента используется укрупненный метод средней оснастки. Номенклатура инструмента в комплекте типовой оснастки соответствующей группы оборудования устанавливается по специальным нормативно-справочным таблицам или картам типового оснащения. Норматив расхода каждого вида режущего инструмента на 1000 станко-часов данного оборудования определяется по формуле:

,

где К_маш – доля машинного времени в общем времени занятости оборудования данной группы;

β – доля времени инструмента данного типоразмера в машинном времени работы комплекта типовой оснастки конкретного станка.

Норма расхода измерительного инструмента (Н_{расх.изм}) на 1000 шт. деталей определяется следующим образом:

,

где Q – число измерений на 1000 деталей;

К_u – коэффициент охвата деталей контрольными измерениями (выборочность контроля);

d – число измерений одной детали;

m_u – число измерений до полного износа измерительного инструмента.

В свою очередь:

,

где а – допустимый износ измерительного инструмента, мкм;

b – стойкость измерительного инструмента в количестве измерений на 1 мкм износа;

α – коэффициент допустимого износа измерительного инструмента рабочим (0,7);

γ – коэффициент ремонта (восстановления) измерительного инструмента.

Аналогично рассчитывается расход штампов (Н_{расх.шт}):

,

где П_уд – количество ударов штампа на 1 деталь;

К_дет – количество одновременно штампуемых деталей;

У – стойкость штампа до полного износа (допустимое число ударов).

В мелкосерийном и единичном производствах потребность в штампах для горячей и холодной штамповки, а также потребность в пресс-формах для литья под давлением, в металлических моделях и кокилях укрупнено определяется умножением планируемого объема каждого из перечисленного вида работ на установленные удельные (т.е. на 1 т поковок, отливок) показатели расхода оснастки.

Для обеспечения работы необходимы оборотные фонды инструментальной оснастки на двух уровнях: в цехах и на предприятии в целом. В состав оборотного фонда входят оснастка, одновременно находящаяся на рабочих местах, оснастка, находящаяся в заточке (ремонте), и годная оснастка, находящаяся в инструментально-раздаточной кладовой (ИРК):

.

Количество оснастки на рабочих местах рассчитывается по формуле:

,

где m – число однородных в технологическом отношении операций, использующих одинаковый инструмент;

C_i – число рабочих мест;

n_k – число комплектов оснастки, находящихся на рабочем месте.

Количество оснастки в заточке зависит от продолжительности цикла заточки (ремонта) и периодичности подач инструмента на рабочие места:

,

где Т_зат – продолжительность цикла заточки, смен;

Т_под – периодичность подач инструмента на рабочие места, смен.

Количество инструмента на рабочих местах и в заточке называется эксплуатационным фондом цеха. В оборотный фонд цеха, кроме эксплуатационного фонда, входят запасы инструмента в ИКР, в том числе запасы переходящие – f_пер и страховые – f_стр.

Переходящий запас изменяется от максимальной величины, соответствующей запасу в момент получения очередной партии оснастки с центрального склада инструментального хозяйства (ЦИС) до нуля. Величина переходящего запаса зависит от величины среднедневного расхода данного типоразмера оснастки и периодичности поставок оснастки ЦИС в данный цех:

,

где R_днi – среднедневной расход инструмента i-го типоразмера, шт.;

Т_пост – периодичность пополнения запасов цеха из ЦИС, дн.

Страховой или резервный запас создается с целью обеспечения рабочих мест оснасткой на случай запаздывания очередного поступления, этот запас обычно принимают в размере 10-12% максимального переходящего запаса.

Основная часть запасов оснастки хранится в ЦИС. На крупных машиностроительных предприятиях может быть организовано несколько центральных складов по видам оснастки (режущий инструмент, абразивный инструмент, приспособления и др.).

Регулирование складских запасов универсальной оснастки, расходуемой в больших количествах, осуществляется, как правило, по системе «максимум-минимум». При этом устанавливается три уровня запасов: максимальный Z_max , минимальный Z_min , и запас «точки заказа» , Z_т.з, т.е. предельное значение запаса, при котором необходимо осуществить заказ на пополнение запаса (Рис. 11).

Рис. 11. График расчета запасов инструмента по системе "максимум — минимум"

Максимальный запас устанавливается как величина заказа и минимальный запас, несущий роль страхового или гарантированного запаса:

Переменная часть запаса оснастки в ЦИС зависит от того, откуда поступает оснастка в ЦИС для пополнения запасов. Если запасы пополняются сторонними поставщиками, чаще всего периодичность поступления заказов фиксируется (1 раз в месяц, в квартал и т.д.). В этом случае объем заказа (V_зак) определяется исходя из ежедневного расхода оснастки данного вида R_дн и периодичности поставок Т_пост:

.

Если запасы ЦИС пополняются инструментальными цехами предприятия, то объем заказа устанавливают как оптимальную партию для условий производства инструментального цеха.

Минимальный запас представляет собой страховой резерв, созданный на случай нарушения сроков и объемов поставки оснастки. Поэтому его величину можно рассчитать в виде произведения среднедневного потребления и числа дней возможного опоздания или числа дней срочного изготовления заказа.

Запас «точки заказа» зависит от среднедневного расхода и нормального срока изготовления заказа (получения со стороны):

или .

Если расход инструмента уменьшается, то очередная партия поставки будет получена раньше достижения Z_min и запас в момент поставки превысит уровень максимального; при ускоренном расходе инструмента очередная партия поставки будет получена с опозданием и придется использовать часть страхового запаса. Тем самым система «максимум-минимум» создает определенный автоматизм в работе ЦИС.

Оборотный фонд оснастки предприятия складывается из оборотных фондов оснастки данного вида во всех цехах предприятия, а также страхового и переходящего запаса в ЦИС.

При планировании оснастки, требующейся в незначительных количествах и применяемой, как правило, однократно, используют заказную систему.

Изготовление инструментов. Если предприятие не может приобрести необходимые ему инструменты на специализированных инструментальных заводах или такое приобретение дороже собственного производства, то изготовление такого инструмента осуществляет в собственных инструментальных цехах. Обычно  инструментальные цехи организуются по технологическому принципу. В их состав входят отделения или участки: станочное, слесарно-сбороч­ные, лекальные, шлифовально-заточные, заготовительные, термические, контрольные, восстановления инструментов, измерительная лаборатория, кладовые и т.д.

Специализация подразделений цеха зависит от вида основной продукции предприятия и ее объемов.

Приобретение инструментов является функцией бюро покупных инструментов.

Организация инструментального обслуживания непосредственно в производственных подразделениях предприятия предполагает бесперебойное снабжение рабочих мест  инструментами, их правильную эксплуатацию, своевременный и качественный ремонт. Рабочие места  производственных цехов обслуживают ИРК, в функции которых  входит:

- получение из ЦИС (ЦАС) инструментов;

- организация их хранения и учета;

- выдача на рабочие места;

- организация ремонта и восстановления инструментов;

- организация контроля;

- списание пришедших в негодность инструментов.

В ЦИСе (ЦАСе) хранится основная часть запасов инструментов предприятия.

Ремонт и восстановление инструментов производится, в зависимости от их особенностей и количества, либо в ремонтных отделениях, расположенных непосредственно в цехах основного производства, либо на специализированных участках инструментальных цехов.

Заточка инструментов. Для заточки инструментов в цехах организуются заточные отделения. Заточки сложных инструментов, требующих специального  дорогостоящего оборудования (червячные фрезы, шеверы, долбяки, протяжки, резцовые головки для конических винтовых колес и т.д.), производят централизованно в инструментальных цехах.

Одной из важных функций является организация технического надзора за эксплуатацией инструментов:

- их состояния;

- соблюдением правил эксплуатации;

- выполнением правил хранения;

- правильной заточкой и т.д.

Основными направлениями совершенствования инструментального хозяйства и повышения эффективности его функционирования являются следующие:

1) в области проектирования выпускаемой продукции и технологии ее производства – упрощение конструкции (структуры) продукции, ее унификация и стандартизация, типизация технологических процессов, контроль технологичности продукции, применение при проектировании продукции научных подходов и методов оптимизации;

2) в области проектирования и производства технологической оснастки – унификация и стандартизация оснастки, ее основных частей и конструктивных элементов, применение систем автоматизированного проектирования на основе классификации и кодирования технологической оснастки, сокращение продолжительности разработки и изготовления оснастки;

3) в области менеджмента – применение научных подходов и методов, развитие маркетинговых исследований, выявление конкурентных преимуществ предприятия, совершенствование учета, контроля, анализа и мотивации работ;

4) в области эксплуатации, ремонта и восстановления оснастки – обеспечение нормальных условий работы центрального инструментального склада, инструментально-раздаточных кладовых, организация обеспечения рабочих мест, организация централизованной заточки инструмента, усиление технадзора, упорядочение нормативного хозяйства, улучшение оперативного учета и расходных лимитов, повышение эффективности ремонта и восстановления оснастки.