Эффективная модернизация производства. Полная замена оборудо­вания — модернизация или реконструкция Модернизация приспособления

Продолжаем знакомиться с работами, связанными с эксплуатацией станков с ЧПУ с помощью материалов из учебника А.М. Гаврилина, В.И. Сотникова, А.Г. Схиртладзе и Г.А. Харламова «Металлорежущие станки» . В данной статье рассмотрим принципы модернизации станочного оборудования.

Модернизация станочного оборудования

Под модернизацией находящегося в эксплуатации оборудования понимается приведение его состояния в соответствие современным требованиям путем внесения частичных изменений и усовершенствований в конструкцию станков или доработка станков, связанная с совершенствованием технологии производства.

Необходимая в условиях данного предприятия техническая направленность и объемы работ по модернизации определяются в первую очередь конкретными требованиями производства. Вместе с тем в соответствии с перспективой конкретного производства путем модернизации должна решаться задача повышения общего технического уровня действующего парка технологического оборудования.

В зависимости от технической направленности следует различать общетехническую и технологическую (целевую) модернизацию.

В условиях единичного и мелкосерийного производства, характеризующегося широкой номенклатурой выпускаемой продукции, должна преобладать комплексная общетехническая модернизация, обеспечивающая улучшение целого ряда технических и эксплуатационных характеристик действующего оборудования.

В условиях серийного производства с ограниченной номенклатурой изделий, когда требуется улучшение только отдельных технических и эксплуатационных характеристик действующего оборудования, целесообразно проводить частичную общетехническую модернизацию, обеспечивающую повышение технических показателей станков, лимитирующих данное производство.

В результате проведения общетехнической модернизации технические и эксплуатационные показатели действующего оборудования приближаются к показателям современных металлорежущих станков аналогичного назначения.

В условиях крупносерийного и массового производства с узкой номенклатурой выпускаемой продукции и установившейся технологией наибольшее значение имеет технологическая (целевая) модернизация, направленная на решение отдельных технологических задач производства, внедрение прогрессивных технологических процессов и автоматизацию оборудования.

Проведение модернизации следует совмещать с плановыми ремонтами. Основными направлениями модернизации устаревшего парка станочного оборудования машиностроительных предприятий являются модернизация по доведению станков до уровня современных требований техники безопасности и повышения их технических характеристик, увеличение мощности привода, расширение диапазона скоростей и подач. Эти работы сопровождаются выполнением работ, связанных с повышением жесткости и виброустойчивости станка, что позволяет повысить режимы обработки и сократить машинное время.

Оснащение станков при модернизации механизированными загрузочными устройствами, системами программного управления и другими устройствами, автоматизирующими цикл работы станка, позволяет сократить вспомогательное время и высвободить оператора, создаются условия для многостаночного обслуживания.

Одним из главнейших направлений модернизации является улучшение эксплуатационных свойств станка и продление сроков его работоспособности за счет мероприятий, проводимых в целях повышения долговечности деталей и узлов станка. Эта работа должна выполняться также для восстановления точности и производительности металлорежущих станков. Основное направление работ здесь связано со снижением интенсивности изнашивания деталей станка, особенно направляющих базовых деталей (станин, стоек, траверс и др.), и снижением его влияния на работоспособность станка.

Снижение интенсивности изнашивания направляющих базовых деталей достигается, прежде всего, улучшением методов смазки, обеспечивающих жидкое трение, использованием масел с улучшенными эксплуатационными свойствами (антискачковые, противозадирные и др.) и введением более совершенных защитных устройств и уплотнений, исключающих попадание стружки, абразива, пыли и грязи. Значительно снижают износ закалка направляющих и применение накладных направляющих. В последнем случае имеется возможность изменить конструкцию направляющих в целях стабилизации величины износа по всем граням. Снижение шероховатости рабочих поверхностей за счет их шабрения и тонкого строгания изменяет режим смазывания и повышает несущую способность и жесткость направляющих.

Выбор оптимальных сочетаний материалов и термической обработки трущихся пар при изготовлении и восстановлении изношенных деталей является также одним из основных направлений снижения их износа. Здесь следует иметь ввиду, что вместе с увеличением содержания хрома, никеля, молибдена, вольфрама износостойкость деталей повышается. Этому в значительной степени способствует закалка, цементация, азотирование, покрытие поверхности деталей хромом, никелем (гальванопокрытия).

Использование более износостойких материалов особенно актуально при изготовлении зубчатых колес. Известно, что износостойкость цементированных и закаленных зубчатых колес примерно в 1,5 раза выше, чем изготовленных из стали 40Х с последующей закалкой токами высокой частоты. Улучшает их работу также введение бочкообразной формы закругления торцов зубьев и доработка системы переключения скоростей в целях снижения ударных нагрузок при переключениях.

Планомерное и целенаправленное улучшение технологической эксплуатации и ухода за станками также является значительным резервом повышения их долговечности.

Не менее важное направление модернизации по снижению влияния износа на работоспособность станков связано с компенсацией износа регулировкой (регулирование зазора в направляющих, соединениях винт - гайка, устранение зазора и создание преднатяга в подшипниках и др.) и автоматической компенсацией износа (треугольные направляющие и др.), а также устранением влияния износа деталей на работоспособность других.

Рациональное применение обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД) при изготовлении деталей металлорежущих станков создает в поверхностном слое отрицательные напряжения, что приводит к существенному повышению усталостной прочности. Введение этой обработки в процессе изготовления запасных частей к станкам является особенно актуальной для тяжелонагруженных циклической нагрузкой деталей. Широкое использование обработки ППД в сочетании с работами по снижению динамических нагрузок за счет выполнения балансировки, введение в конструкцию приводов станков упругих звеньев, демпферов, использование в отдельных случаях электродвигателей с повышенным скольжением значительно повышает усталостную прочность деталей приводов металлорежущих станков. Однако здесь следует отметить, что последними ГОСТами по охране труда режим торможения приводов отдельных типов станков существенно ужесточен. Это приводит к возрастанию нагрузок в приводе станка при торможении, что не исключает вероятность его поломок.

Модернизацию приводов главного движения металлорежущих станков в целях повышения их мощности и быстроходности для реализации на них возможностей современного режущего инструмента проводят с одновременным повышением жесткости и виброустойчивости несущей системы станка. Объем работ при такой модернизации во многом зависит от конструкции привода, запасов прочности и точности изготовления его деталей и технического задания на модернизацию станка.

В отдельных случаях станки снабжаются револьверной головкой, многошпиндельными насадками и другими устройствами, позволяющими производить многоинструментальную и многопозиционную обработку деталей, что резко снижает машинное и штучное время обработки.

Модернизацию металлорежущих станков в целях сокращения вспомогательного времени проводят за счет оснащения станков различными загрузочными и зажимными устройствами, приборами активного контроля размеров, отсчетными устройствами, автоматизируют рабочий цикл станка и т.д. Наибольший эффект от модернизации можно получить, если проводить ее планомерно на основе комплексной автоматизации и механизации, исключая из производственного процесса ручные монотонные операции.

В конечном итоге целесообразность проведения модернизации определяется ее экономической эффективностью. Это не распространяется на модернизацию металлорежущих станков, связанную с улучшением условий труда и техникой безопасности, которую, разумеется, необходимо проводить.

Слово « модернизация» происходит от французского moderne -новейший. Модернизация оборудования означает его обновление, приведение в соответствие с новыми современными техническими требованиями, а также внесение в конструкцию машины изменений и усовершенствований, повышающих ее технический уровень и эксплуатационные параметры - производительность, долговечность и точность, безопасность работы, легкость обслуживания. Модернизация средств труда - совершенствование действующих средств труда и приведение их в состояние, отвечающее современному технико - экономическому уровню производства, путем конструктивных изменений, замены и упрочнения узлов и деталей, установки приспособлений и приборов для механизации и автоматизации производственных операций.

Модернизация средств труда является постоянной формой обновления основных фондов, главным образом орудий труда, прежде всего машин и оборудования. Она предусматривает внесение в их конструкцию частичных изменений, приводящих к повышению технического уровня и улучшению экономических показателей работы. Модернизация средств труда позволяет частично устранить моральный износ основных фондов.

Особенно эффективна комплексная модернизация средств труда, осуществляемая одновременно с внедрением более прогрессивных технологических процессов, комплексной механизацией и автоматизацией производства, углублением специализации. В результате модернизации средств труда оборудование включается в поточные и автоматизированные линии, оснащается специальными технологическими приспособлениями и оснасткой. Модернизация оборудования повышает его производительность, точность работы и износоустойчивость, улучшает условия труда. Затраты на модернизацию средств труда возмещаются обычно в короткие сроки (в пределах двух лет).

Модернизация оборудования может производиться по следующим направлениям:

• 1. Усовершенствование конструкций действующих машин, повышающих их режимные характеристики и технические возможности;
• 2. Механизация и автоматизация, позволяющие увеличить производительность оборудования;
• 3. Перевод оборудования на программное управление;

Модернизация основных производственных фондов эффективна, если в результате ее проведения возрастает годовой объем производства, снижается себестоимость продукции, повышаются, производительность труда и рентабельность производства.

Цели модернизации на предприятии:

• 1. Выпуск новой продукции или продукции с улучшенными характеристиками;
• 2. Повышение эффективности парка технологического оборудования;
• 3. Сокращение трудоемкости производственных процессов и, как следствие, оптимизация численности операционного персонала;
• 4. Сокращение длительности операционного цикла изготовления продукции;
• 5. Сокращение потерь (производственных и непроизводственных);
• 6. Сокращение себестоимости изделия (за счет применения прогрессивных технологий, материалов, экономии трудовых энергоресурсов).

Различают малую модернизацию и модернизацию комплекса средств труда. Малая модернизация проводится по отдельным видам оборудования, источниками ее финансирования, как правило, являются средства амортизационного фонда. Модернизация комплекса средств труда связана с группой оборудования, источником ее проведения являются средства, предназначенные на капитальные вложения, такие как фонд развития производства, науки и техники, долгосрочные кредиты и т. д. По степени обновления различают частичную и комплексную модернизацию. По способам и задачам проведения различают модернизацию типовую и целевую. Типовая модернизация - это массовые однотипные изменения в серийных конструкциях; целевая - усовершенствования, связанные с потребностями конкретного производства.

Условную экономию или дополнительную прибыль от проведения модернизации можно определить по формуле:

DC=DП=(C1-C2)*V2 ,где

DC - снижение себестоимости продукции;

DП - дополнительная прибыль;

C1, C2 - себестоимость изготовления единицы продукции до и после проведения модернизации;

V2 - объем выпуска продукции после.

Модернизацию производят также для устранения морального износа оборудования. В этом случае отпадает необходимость замены морально устаревшего оборудования, что продлевает срок его службы. Однако в некоторых случаях имеет смысл заменить морально устаревшее оборудование на новое, способное выполнять все возложенные на него операции. Данную замену можно также отнести к одному из видов модернизации и эффект от неё, в некоторых случаях, оказывается значительно больше чем от замены отдельных узлов механизма. В России ежегодно подвергаются модернизации десятки тысяч единиц оборудования, в результате чего морально устаревшее (не отвечающее современным требованиям производства) оборудование получает новые свойства, необходимые для его эффективного использования. Следует отметить, что любая модернизация должна быть экономически обоснована. Поэтому в процессе ее проектирования производятся соответствующие экономические расчеты, которые определяют целесообразность намеченной работы по модернизации не только для предприятия, где усовершенствованное оборудование будет использоваться, но и для потребителей изделий, обработанных на нем. Главными задачами модернизации действующего оборудования являются: повышение уровня механизации и автоматизации, увеличение производительности, расширение технологических возможностей, обеспечение требований техники безопасности и т. п. В последнее время первостепенное значение имеет повышение точности и другие качественные показатели модернизируемого оборудования. Опыт показывает, что модернизация в сфере перегрузочного оборудования для повышения их производительности в большинстве случаев экономически оправдана, так как приобретение нового оборудования более высокого класса всегда связано со значительными материальными затратами. При составлении планов модернизации учитываются рационализаторские предложения. Причем наибольший эффект приносят, как правило, те предложения, которые разработаны бригадами в составе мастеров и инженеров. Все виды ремонта оборудования проводятся в основном работниками ремонтных служб по годовым и месячным планам. Однако непосредственное участие в этих работах наладчиков и рабочих операторов, как показывает опыт многих предприятий, дает значительный эффект. Это объясняется не только тем, что оператор может лично проследить за качеством выполнения ремонта оборудования, на котором он работает, но и тем, что он получает практическую возможность больше вникнуть в кинематику используемого оборудования, лучше узнать причины и факторы, вызывающие различные отклонения в его работе. Экономически обосновано проводить модернизацию оборудования при окупаемости затрат в 2-3 года, повышении производительности машины не меньше чем на 20-30 % и планируемом сроке эксплуатации данного оборудования не менее 5 лет. Модернизация оборудования обычно проводится в процессе выполнения ремонтных работ и обязательно при капитальном ремонте.

Результатом многочисленных примеров реализованных программ технического перевооружения является новое, но неэффективно работающее оборудование, существенно не увеличивающее прибыли.

Таким образом, нужна не просто модернизация, а эффективная модернизация, повышающая рентабельность предприятий, увеличивающая уровень инновационности продукции, и ее потребительских свойств.

Выше подчеркивалась целесообразность модернизации оборудования с целью более эффективного его использования. Учитывая важность данного вопроса и широкую возможность участия в решении его всех рабочих-новаторов и рационализаторов, остановимся на нем более подробно.

Слово «модернизация» происходит от французского moderne — новейший. Модернизация оборудования означает его обновление, приведение в соответствие с новыми современными техническими требованиями.

В СССР ежегодно подвергаются модернизации десятки тысяч станков и других машин, в результате чего морально устаревшее (не отвечающее современным требованиям производства) оборудование получает новые свойства, необходимые для его эффективного использования. Следует отметить, что любая модернизация должна быть экономически обоснована. Поэтому в процессе ее проектирования производятся соответствующие экономические расчеты, которые определяют целесообразность намеченной работы по модернизации не только для предприятия, где усовершенствованное оборудование будет использоваться, но и для потребителей изделий, обработанных на нем.

Главными задачами модернизации действующих станков являются: повышение уровня механизации и автоматизации, увеличение производительности, расширение технологических возможностей, обеспечение требований техники безопасности и т. п. В последнее время первостепенное значение имеет повышение точности и другие качественные показатели модернизируемого оборудования. Опыт показывает, что модернизация прецизионных станков для повышения их точности в большинстве случаев экономически оправдана, так как приобретение нового оборудования более высокого класса точности всегда связано со значительными материальными затратами. При составлении планов модернизации учитываются рационализаторские предложения. Причем наибольший эффект приносят, как правило, те предложения, которые разработаны творческими бригадами в составе рабочих-станочников, мастеров и инженеров .

Модернизация оборудования обычно предусматривает решение определенного вопроса в технологическом процессе. Приведем характерный пример. При обработке деталей топливной аппаратуры на финишную операцию, выполняемую на хонинговально-доводочном станке, поступало значительное количество заготовок с относительно большой изогнутостью осевого профиля обрабатываемого отверстия. Для исправления этих дефектов необходимы короткие возвратно-поступательные ходы инструмента. Имеющиеся хонинговальные станки 3820 и доводочные станки 3820Д не обеспечивали обработку на указанных режимах.

Рис. 23. Схема модернизации хонинговального станка

Для решения этого вопроса была проведена модернизация этих станков (рис. 23). На станке была дополнительно установлена пара упорных кулачков 3, которые посредством электромагнита 10, закрепленного на планке 1, выдвигаются при необходимости обеспечения коротких ходов инструмента 11. После окончания цикла коротких ходов кулачки 3 возвращаются в исходное положение, и станок вновь будет работать на длинных ходах. При этом осевой ход инструмента регулируется основными упорами 2, к которым получают доступ кулачки 4, связанные с гидропанелью управления возвратно-поступательными ходами.

Специальный трехходовой золотник 8 служит для обеспечения постоянного количества коротких и длинных возвратно-поступательных ходов инструмента и включается электромагнитом 9 в зависимости от действий электромагнита 10. Дроссели 7 и 6 регулируют соответственно числа длинных и коротких ходов в минуту. В результате модернизации станка была получена возможность, сохранив диапазон и скорость длинных ходов (50—80 мм, 150 ход/мин), обеспечить необходимые режимы коротких ходов (15—20 мм, 150 ход/мин). Кроме того, при модернизации указанных станков был также усовершенствован шпиндельный узел. Описанная модернизация повысила точность-обработки на станках.

Приведенный пример свидетельствует о весьма широких возможностях модернизации действующего оборудования для повышения качества его работы.

В результате активного участия операторов в поисках средств повышения точности работы используемых ими станков нередко выявляются такие пути, которые остаются вне поля зрения конструкторов и других специалистов. При этом предложения рабочих, как правило, отличаются простотой и не требуют больших затрат Так, например, лауреат Государственной премии СССР токарь Г. С Нежевенко обратил внимание на существенное влияние точности фиксации резцедержателя на качество изделий при работе на токарных станках. Рабочий-новатор предложил вместо одного конического фиксатора применять два цилиндрических 1 и 2 (рис. 24). Внедрение этого сравнительно простого усовершенствования обеспечило точность фиксации резцедержателя при его повороте в пределах 0,01 мм и создало возможность выполнять ряд прецизионных работ на универсальном токарном станке.

Рис. 24. (по предложению токаря-новатора Г. С. Нежевенко)

Слово «модернизация» происходит от французского moderne - новейший. Модернизация оборудования означает его обновление, приведение в соответствие с новыми современными техническими требованиями.

В РБ ежегодно подвергаются модернизации десятки тысяч станков и других машин, в результате чего морально устаревшее (не отвечающее современным требованиям производства) оборудование получает новые свойства, необходимые для его эффективного использования. Следует отметить, что любая модернизация должна быть экономически обоснована. Поэтому в процессе ее проектирования производятся соответствующие экономические расчеты, которые определяют целесообразность намеченной работы по модернизации не только для предприятия, где усовершенствованное оборудование будет использоваться, но и для потребителей изделий, обработанных на нем.

Главными задачами модернизации действующих станков являются: повышение уровня механизации и автоматизации, увеличение производительности, расширение технологических возможностей, обеспечение требований техники безопасности и т. п. В последнее время первостепенное значение имеет повышение точности и другие качественные показатели модернизируемого оборудования. Опыт показывает, что модернизация прецизионных станков для повышения их точности в большинстве случаев экономически оправдана, так как приобретение нового оборудования более высокого класса точности всегда связано со значительными материальными затратами. При составлении планов модернизации учитываются рационализаторские предложения. Причем наибольший эффект приносят, как правило, те предложения, которые разработаны творческими бригадами в составе рабочих-станочников, мастеров и инженеров.

Модернизация оборудования включат элементы расширенного воспроизводства. Она обеспечивает рост производительности и мощности машин, улучшение их эксплуатационных качеств, повышение экономичности и надежности. Мелкие усовершенствования, не влияющие на параметры оборудования, к модернизации не относятся. Не является модернизацией и оснащение оборудования временными съемными приспособлениями и устройствами.

К экономическим предпосылкам проведения модернизации можно отнести следующие:

Во-первых, обеспечение ресурсосберегающего характера воспроизводства, так как замена машин и оборудования требует больше единовременных капитальных затрат. Отсюда эффективность модернизации, возможность хозяйственного использования сэкономленных средств;

Во-вторых, предотвращение потери части стоимости средств труда, в отличие от замены оборудования, вследствие их недоамортизации, что повышает эффективность использования прошлого труда;

В-третьих, экономия времени на обновление оборудования. Сжатые сроки проведения модернизации, практически полное отсутствие периода простоя при освоении модернизированной техники способствуют ускорению процесса воспроизводства активной части основного капитала;

В-четвертых, улучшение качественных характеристик находящегося в эксплуатации оборудования позволяет утверждать, что модернизация сохраняет прошлый овеществленный труд на современной технической основе.

Модернизация находящихся в эксплуатации машин означает внесение в конструкцию действующего оборудования изменений и усовершенствований, позволяющих реализовать последние достижения инновационного процесса, и является особой формой обновления средств труда, основанной на преобразовании отдельных составляющих элементов оборудования.

Выделим три направления осуществления модернизации, вызывающей изменение:

1.только характеристик используемого оборудования и не приводящей к изменениям в структуре выпускаемой продукции, а также социальным, экологическим изменениям;

2.не только параметров используемого оборудования, но и в структуре производимой продукции;

3.не только вышеназванных характеристик, но и социальных и экологических показателей.

Целесообразность проведения модернизации первого типа может быть оценена в рамках модели которую можно определить как тактическое обновление оборудования, второго и третьего, поскольку она близка к целям комплексного преобразования парка - в рамках традиционного обоснования инвестиционного проекта (стратегического обновления). Отсюда первый тип может быть определен как тактическая модернизация, второй и третий - стратегическая.

При обосновании тактической модернизации сравним следующие альтернативы:

1.эксплуатация действующего оборудования и его ремонт и модернизация;

2. ремонт и модернизация действующего оборудования и его замена.

Условие целесообразности осуществления ремонта и модернизации оборудования при анализе первой альтернативы можно сформулировать в виде

где - величина текущих издержек, связанных с эксплуатацией оборудования после проведения его модернизации; КЗ м, КЗ р - затраты на модернизацию и ремонт оборудования, совмещенный с модернизацией соответственно.

Анализируя вторую альтернативу, рассмотрим связанные с новым оборудованием показатели амортизации, ликвидационной стоимости, налога на имущество. Условия целесообразности осуществления ремонта и модернизации оборудования в этом случае можно представить в виде

где - амортизационные отчисления в году t по модернизированному оборудованию; - среднегодовая стоимость модернизированного оборудования в году t.

На первый взгляд, данные формулы не учитывают изменения качественных характеристик машин после модернизации или ввода новых (производительность, быстродействие и т.п.). Однако это не так. Эти характеристики в конечном итоге проявляются через капитальные затраты (или затраты на ремонт), необходимые для доведения качественных параметров машин кондиций. Последние учитываются либо напрямую, через затраты на модернизацию, ввод нового оборудования, либо в составе затрат на эксплуатацию оборудования (Р).

Для полного исследования альтернатив данного анализа недостаточно. Необходимо рассмотреть варианты отложенной модернизации на один, два и более временных периодов (лет).

Условие целесообразности обложенной модернизации можно сформулировать следующим образом:

Это характеризует упущенную выгоду от откладывания модернизации и возможность хозяйственного использования высвобождаемых вследствие откладывания модернизации средств. Завершая анализ тактической модернизации, необходимо исследовать тенденции изменения себестоимости выпускаемой продукции.