Партнеры журнала:

Деревообработка

Выбираем деревообрабатывающее оборудование по производительности

Рискну предположить, что серьезные расчеты производительности оборудования, которое эксплуатируется на отечественных деревообрабатывающих и мебельных предприятиях, ни одним из них никогда не проводились.

Результат - незнание действительных возможностей своего производства, задержка сроков выполнения заказов, рост оплаты труда за переработку и т. д.

Классификация деревообрабатывающих станков

Все станки по характеру взаимного перемещения их рабочих органов и обрабатываемых заготовок подразделяются на цикловые - с прерывистым перемещением заготовки и (или) инструмента, проходные - с непрерывным перемещением заготовки, и роторные - с непрерывным перемещением заготовки и инструмента.

В свою очередь, цикловые станки, в которых за один цикл обработки совершается повторяющийся комплекс перемещений, подразделяются на позиционные, циклопроходные и позиционно-циклопроходные.

В позиционных станках заготовка обрабатывается во время ее закрепления на позиции или при ее надвигании на инструмент. В циклопроходных заготовка перемещается относительно инструмента, установленного неподвижно, а по окончании цикла продвигается дальше или возвращается в исходное положение. В позиционно-циклопроходных станках часть операций обработки выполняется при движении заготовки относительно неподвижного режущего инструмента, затем она останавливается, на этой позиции выполняются следующие операции, после чего деталь продвигается дальше или возвращается в начальное положение.

В станках проходного типа выполняется обработка заготовок, движущихся относительно неподвижного инструмента, которые перемещаются непрерывным потоком торец в торец или с межторцовыми разрывами.

К роторным относятся станки, в которых закрепленные в роторе или на вращающемся столе неподвижные либо вращающиеся заготовки совершают движение по круговой траектории, а их обработка ведется за счет перемещения инструмента.

По тем же признакам осуществляется и классификация автоматических линий.

Производительность деревообрабатывающих станков

Под производительностью станков понимается количество продукта, вырабатываемого на них в единицу времени. Производительность может определяться разными показателями: в штуках, которая отражает количество обработанных деталей или изделий; в единицах объема, длины либо площади, которая отражает объем готовой продукции в кубических, квадратных или погонных метрах; производительность резания выражается в количестве материала (древесины), превращенного в стружку за единицу времени.

При обработке каждой единицы продукции на станке время затрачивается на выполнение основных технологических (машинных) операций, дающих непосредственный технологический эффект (резание, прессование и т. д.), и вспомогательных (загрузка, базирование, закрепление, контроль, управление, освобождение, разгрузка и т. д.).

При работе станков необходимы и внецикловые затраты времени - на наладку, замену инструмента, уборку станка, регламентированный отдых рабочего и т. д., - непосредственно влияющие на производительность.

Различаются технологическая, теоретическая и действительная производительность.

Технологическая производительность (Qтех) показывает количество продукции, которая могла бы быть выработана на станке, если бы отсутствовали затраты времени на выполнение вспомогательных операций и внецикловые потери времени (то есть при непрерывной работе станка):

где to - основное время обработки, мин.

Основное время обработки соответствует времени прохождения заготовки через станок проходного, циклово-проходного типа или времени цикла обработки на цикловых станках.

Теоретическая производительность (Qт) отражает количество продукта, вырабатываемого на станке в единицу времени, без учета внецикловых затрат:

где tц - время цикла обработки, мин., tц=tо + tв; tв - вспомогательное время, мин.

Действительная производительность (Qд) - производительность, при определении которой учитываются затраты времени всех видов, приходящиеся на единицу продукции, в том числе и внецикловые:

где tвц - внецикловые затраты времени, мин.

Отношение теоретической производительности (Qт) к технологической (Qтех), которое можно выразить формулой

называется коэффициентом производительности станка Кп (коэффициентом использования машинного времени), который характеризует оборудование по полноте использования времени его работы в рамках цикла обработки, то есть демонстрирует соотношение временных затрат, необходимых для проведения основных и вспомогательных технологических операций.

Отношение действительной производительности (Qд) к теоретической (Qт)

называется коэффициентом использования станка Ки и характеризует степень использования времени его работы с учетом внецикловых затрат.

Соответственно,

а после замены Qт из формулы (4) его значением получим

из чего следует, что действительная производительность оборудования определяется технологической с учетом коэффициента производительности (Кп) и коэффициента использования (Ки).

Часовая производительность деревообрабатывающих станков

В расчетах производительности обычно вычисляются часовая, сменная и годовая производительность.

Часовая производительность фактически соответствует технологической или теоретической с учетом коэффициента использования машинного времени Кп. При ее расчете не учитываются внецикловые потери времени. Ее знание в первую очередь необходимо для определения фактических возможностей станка, определяемых его конструкцией, например для сравнения с аналогами.

Для станков проходного типа, в которых подача заготовок осуществляется торец в торец, вычисления часовой производительности наиболее просты и выполняются по формуле

где u - скорость подачи заготовок, м/мин.; 60 - количество минут в часе;

iо - количество одновременно обрабатываемых или получаемых заготовок по ширине и (или) толщине, шт.

L - длина заготовки, мм; iп - количество проходов заготовки через станок.

Формула несколько усложняется, если при подаче заготовок должен соблюдаться заранее заданный межторцовой разрыв:

где l - величина заданного межторцевого разрыва, мм.

Формула применяется для разных станков - рейсмусовых, четырехсторонних продольно-фрезерных, круглопильных, прирезных и обрезных, кромкооблицовочных, всех вальцовых и т. д.

При необходимости получить результат в единицах объема, площади или длины количество заготовок умножается на площадь их поперечного сечения, площадь или длину.

Если на станке предполагается обработка заготовок разной длины, то расчет проводится по каждому значению длины в отдельности, после чего результаты суммируются.

Для станков с цикловой обработкой часовая производительность определяется по формуле

где 60 - количество минут в часе; Тц - время цикла обработки одной заготовки, мин.

Такая формула может с успехом применяться только для станков, где цикл обработки заготовки каждого вида может быть однозначно измерен: для торцовочных, сверлильных, сверлильно-присадочных, сверлильно-пазовальных, фрезерно-копировальных с механической подачей каретки; для прессов, оснащенных системами одновременной загрузки пакетов и выгрузки заготовок, и т. п.

Для прессового оборудования, не оснащенного механизмами автоматической загрузки и выгрузки, расчет производительности (Qпр) осуществляется по формуле

где Тв - время выгрузки заготовок по окончании прессования, мин.; Твыд - время выдержки прессуемых пакетов, мин.; Тз - время загрузки прессуемых пакетов, мин.; Fз - суммарная площадь одновременно загружаемых прессуемых пакетов, м2.

Время выдержки прессуемых пакетов (Твыд) включает в себя время смыкания плит, наращивания давления, выдержки под давлением, снятия давления и время размыкания пресса. В него не входит время начального разогрева плит.

Сложнее обстоит дело там, где выделить время обработки одной заготовки невозможно. Например, при раскрое листовых и плитных материалов на форматных круглопильных станках (станках круглопильных с кареткой). Здесь постоянно изменяются скорость подачи материала, уложенного на каретку, длина резов, число плит в раскраиваемом пакете, размеры получаемых заготовок.

Расчетное определение производительности раскроя на подобных станках дает весьма неточные результаты, тем более что из­за накапливающейся усталости станочника производительность сильно разнится в начале и конце смены. Поэтому для получения наиболее точных результатов целесообразно определить фактическое время выполнения каждой карты раскроя, используемой в производстве, и применять эти результаты для последующих расчетов.

Эта задача значительно упрощается при раскрое плит на станках с прижимной балкой, оснащенных системой ЧПУ. Время раскроя пакета заготовок для любой карты раскроя рассчитывается в таких станках автоматически. То же касается и обрабатывающих центров: время полной обработки каждой детали автоматически рассчитывается их системой ЧПУ.

Цикл обработки заготовок на роторных станках определяется временем одного оборота их ротора.

В любом случае, при расчете часовой производительности станков следует учитывать, что скорость подачи заготовок в станках проходного типа и скорость подачи инструмента в цикловых и циклово-проходных станках назначается максимальной, в первую очередь исходя из требуемого качества обработки, а также мощности привода механизма подачи, механизмов резания и технических возможностей режущего инструмента.

Производительность сменная и годовая

Сменная производительность оборудования любого вида соответствует действительной, достигаемой за время смены, с учетом внецикловых потерь времени и коэффициента использования Ки. Она применяется для оценки технологических возможностей станков и линий в условиях конкретного производства и напрямую зависит от часовой производительности и продолжительности смены, принятой на этом предприятии.

Для вычисления сменной производительности рассчитанная часовая производительность умножается на количество часов в смене и коэффициент использования.

Длительность смены регламентируется Трудовым кодексом РФ и на подавляющем большинстве предприятий составляет 8 ч, или 480 мин.

Коэффициент использования Ки для предварительных практических расчетов сменной производительности обычно принимается равным 0,9-0,95.

Он не предусматривает возникновения простоев оборудования в течение смены, вызванных отказами или отсутствием заготовок, но его величина позволяет оценить уровень технической организации работы станков и линий на предприятии.

Подсчет годовой производительности оборудования необходим для оценки производства в целом, экономических расчетов, в том числе для подсчета необходимых затрат на основные и вспомогательные материалы, дереворежущий инструмент, зарплату и т. д.

Годовая производительность оборудования рассчитывается по формуле

где Фгод - годовой фонд рабочего времени, ч.

В СССР годовой фонд рабочего времени принимался равным 4138 ч при двухсменной работе предприятия и продолжительности рабочей смены 8 ч. В современной России его величина официально не установлена.

Как рассчитывать производительность

Проще всего эта задача решается при массовом и крупносерийном производстве, характеризуемом стабильными номенклатурой, объемом выпуска и конструкцией изделий. При выполнении расчета изделия «разбиваются» на отдельные детали, для которых в соответствии с принятой технологической последовательностью определяется состав операций, необходимых для изготовления, и требуемое оборудование. После этого для каждого имеющегося станка выполняется расчет производительности при обработке этих деталей, отдельно для каждого их вида и размера. Полученные результаты соотносятся с количеством деталей, необходимым для выполнения программы выпуска изделий.

В результате этого сравнения становится понятной степень загрузки каждого станка и выявляются узкие места в технологическом потоке.

Задача усложняется при мелкосерийном производстве и тем более при производстве по заказу. В этом случае на основе имеющегося опыта производства должны быть выбраны некие расчетные изделия, в наибольшей степени характеризующие виды и объемы заказов, выполнявшихся ранее. Они также «разбиваются» на детали, для которых отдельно определяется производительность всего оборудования, необходимого для их изготовления, и выполняется оценка суммарной загрузки каждого станка.

При этом считается, что загрузка какого-либо станка, превышающая 80% его наибольшей производительности, на успешном предприятии является предельной, и следует обратить внимание на необходимость дублирования этого оборудования или его замены более производительным.

Тот же подход может быть использован и при выборе нового оборудования: этим способом могут быть подобраны станки с оптимальной стоимостью, по производительности наиболее точно соответствующие требованиям производства.

План и факт

При определении фактической производительности оборудования, имеющегося на предприятии, могут возникать значительные отклонения от теоретических расчетов.

Как правило, это в первую очередь объясняется недостаточно продуманной организацией производства (несвоевременной выдачей рабочих заданий, плохой организацией рабочих мест, задержкой с подачей материалов и заготовок и т. д.) и нежеланием персонала постоянно увеличивать напряженность своей работы.

Выявить недостатки в работе персонала и определить причины снижения производительности оборудования в сравнении с расчетной помогут хронометраж и «фотография рабочего дня», которые время от времени проводились на предприятиях СССР. Подобные методики можно сегодня найти в Интернете.

Существенную помощь в расчете производительности позиционного оборудования может оказать и справочник «Нормативы времени на работы, выполняемые на деревообрабатывающих станках», разработанный Центральным бюро нормативов по труду при Всесоюзном научно-­методическом центре по организации труда и управления производством Государственного комитета СССР по труду и социальным вопросам, который также можно скачать в Интернете.

Работа с использованием оборудования, производительность которого неизвестна, для любого предприятия означает постоянный риск отказа от выгодных крупных заказов, связанного с боязнью их невыполнения в срок, невозможностью правильно построить технологический поток, вероятностью возникновения конфликта с персоналом по поводу необходимости увеличения сменной выработки и т. д. Выполнить эти расчеты непросто, но необходимо, поскольку это дает существенные преимущества в организации управления предприятием.

Андрей ДАРОНИН, компания «МедиаТехнологии»,
по заказу журнала «ЛесПромИнформ»