Практически любой конкретный технологический процесс можно рассматривать как часть более сложного процесса и совокупность менее сложных технологических процессов. Любой технологический процесс изготовления готовых изделий (автомобиль, холодильник, электродвигатель) можно разбить на более простые технологические процессы (технологические процессы изготовления заготовок, поковок, отливок, штамповок, обработка их резанием, закалка, окраска и т. д.). В свою очередь простые технологические процессы могут быть разбиты на элементарные. Элементарный технологический процесс - это простейший процесс, дальнейшее упрощение которого приводит к потере характерных признаков технологического процесса. Поэтому наиболее наглядную структуру технологического процесса можно представить на примере элементарного технологического процесса, обладающего одним рабочим ходом и комплексом вспомогательных ходов и переходов.
Основные элементы технологических операций: установ, переход, вспомогательный переход, рабочий ход, вспомогательный ход и позиция.
Установ - законченная часть операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или собираемой сборочной единицы.
Переход - законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке.
Вспомогательный переход - законченная часть операции, не сопровождаемая обработкой, но необходимая для выполнения данной операции (подача заготовки, ее установка и снятие обрабатываемой детали) или рабочего хода (замена инструмента, его настройка и др.).
Рабочий ход - это законченная часть операции, непосредственно связанная с изменением формы, размеров, структуры, свойств, состояния или положения в пространстве предмета труда (в соответствии с назначением технологического процесса). Рабочий ход - это главная (основная) часть технологического процесса. Все его остальные части по отношению к рабочему ходу являются вспомогательными.
Вспомогательный ход - законченная часть перехода, состоящая ич однократного перемещения инструмента относительно заготовки, но не сопровождаемая изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, однако необходимая для выполнения рабочего хода (подвод инструмента к заготовке, отвод инструмента).
Позиция - фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции, например, обработка в поворотном приспособлении.
Выбор того или иного технологического процесса зависит от типа производства. В зависимости от производственной программы и характера изготавливаемой продукции различают три типа производства: единичное, серийное и массовое.
Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление или ремонт которых, как правило, не предусматриваются. Изготовление продукции либо не повторяется вовсе, либо повторяется через неопределенный промежуток времени (индивидуальные заказы). Сюда относятся производство особо крупных уникальных машин и оборудования, прокатных станов, тепловых и гидравлических турбин, прессов, станков специального назначения, космических станций, ремонт автомобилей, инструмента и оборудования.
Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. В зависимости от количества изделий в партии или серии различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Серийным производством выпускаются машины и изделия ограниченного применения: компрессоры, насосы, металлорежущие станки, тепловозы, электровозы, экскаваторы, летательные аппараты, подъемно-транспортные машины и др.
Массовое производство характеризуется большим объемом выпускаемых изделий, непрерывно изготавливаемых или ремонтируемых продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция. Массовым производством изготавливают широко используемые машины и изделия, такие как автомобили, тракторы, комбайны, электродвигатели, холодильники, приборы, часы, подшипники, велосипеды, мотоциклы, стиральные машины, электролампочки и т. п.
Важной характеристикой для типа производства является коэффициент закрепления операции:
Kз.о. = О/Р,
где О - число различных технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению па предприятии и течение месяца; Р – число рабочих мест на предприятии.
При Kз.о. = 20...40 производство мелкосерийное; при Kз.о. = 10...20 – среднесерийное; при Kз.о. = 1...10 – крупносерийное. Для единичного производства Kз.о. не регламентируется; для массового производства Kз.о. =1.
Расчленение технологического процесса позволяет выявить его элементы, протекающие наиболее медленно, оценить пути и стоимость их ускорения, проанализировать особенности затрат труда и возможные варианты его экономии. Выбор наиболее экономичных и рациональных операций - один из путей повышения эффективности производства. Вез изучения сущности технологического процесса и наиболее полно характеризующих его параметров невозможно выявить факторы, оказывающие самое благоприятное воздействие на его развитие. Все параметры, используемые для характеристики технологических процессов, можно объединить в три группы.
К первой группе параметров относятся те, которые характеризуют индивидуальные особенности конкретных технологических процессов. Это могут быть параметры собственно технологического процесса (давление, температура, скорость обработки, состав сырья и т. п.), технические характеристики оборудования, схемы компоновки оборудования и др. Данная группа параметров позволяет выделить конкретный технологический процесс из ряда однотипных, но не дает возможности проследить его развитие под действием различных факторов.
Ко второй группе параметров относятся те, которые характеризуют ряд однотипных технологических процессов: энергоемкость, фондоемкость, расход различных видов материальных ресурсов на единицу продукции и металлоемкость, параметры производительности и т. п. Параметры данной группы дают возможность сравнивать различные наборы однотипных технологических процессов между собой, но не позволяют выявить закономерности развития всего ряда однотипных технологических процессов.
Итак, параметры обеих групп позволяют достаточно полно охарактеризовать конкретный технологический процесс и ряд однотипных технологических процессов. Однако они не могут быть использованы для выявления закономерностей развития технологических процессов в общем виде, а это необходимо для изучения динамики развития производственных систем и научно-технического развития в целом.
Параметрами третьей группы, которые обладают наибольшей общностью, а следовательно, могут быть использованы для выявления закономерностей развития технологических процессов, является живой и прошлый труд, затрачиваемый внутри технологического процесса.
В любом производственном процессе имеют место затраты живого и овеществленного труда. Совершенствование любого технологического процесса осуществляется при повышении эффективности использования прошлого труда и снижении затрат живого труда. Для характеристики технологического процесса необходимо знать соотношение живого и овеществленного труда а данном процессе.
Целесообразность этих параметров объясняется и тем, что они связаны с такой основополагающей характеристикой, как производительность труда.
Одним из относительных показателей соотношения живого и овеществленного труда в конкретном технологическом процессе является технологическая вооруженность, представляющая собой долю технологических фондов, приходящихся на одного работающего в данном технологическом процессе:
В = Фг/К,
где В - технологическая вооруженность труда, руб/чел. в год; Фг - технологические фонды, руб. в год; К - количество работающих в технологическом процессе, человек.
Технологические фонды - это годовые затраты прошлого труда в технологическом процессе. Они определяются как сумма годовых амортизационных отчислений от стоимости оборудования, занятого в технологическом процессе, и всех годовых технологических затрат в этом процессе, за исключением затрат на предмет труда.
Итак, в основе любого промышленного производства лежит технологический процесс, под которым понимают совокупность операций по добыче и переработке сырья или материалов в полуфабрикаты или готовую продукцию. Каждый технологический процесс может быть расчленен на определенное число типовых технологических звеньев или операций и представлен в виде технологической схемы. В технологической схеме способ производства излагается в форме последовательного описания операций, протекающих в соответствующих аппаратах, машинах или ином оборудовании.
В основе разнообразных способов переработки сырья лежат физические, механические и химические процессы, различающиеся между собой характером качественных изменений и превращений вещества. Так, использование физических и механических процессов для переработки сырья характеризуется изменением состояния (твердое, жидкое газообразное), внешней формы и физических свойств. Главную группу механических процессов составляют процессы переработки металлических и неметаллических материалов в изделия. К ним относятся: процессы формообразования литьем и пластической деформацией; изготовление неразъемных соединений сваркой, пайкой, клепкой; обработка конструкционных материалов резанием; механосборочные процессы и др. Например, из древесины изготовляют мебель; из металлов штамповкой, резанием, литьем, сваркой, ковкой и другими методами обработки - всевозможные детали машин и аппаратов; из смеси цемента и волокнистых отходов асбеста - шифер, водопроводные трубы, облицовочные плиты и различные асбестоцементные безобжиговые строительные изделия.