Организация производства на предметно-замкнутом участке (ПЗУ)

ПЗУ производят полную обработку деталей, в результате чего получают законченную продукцию (обработанную деталь). На практике различают: участки с одинаковыми или однородными технологическими процессами или маршрутами движения деталей; участки разнообразных деталей, сходных по конфигурации и операциям обработки; участки деталей, сходных по габаритам и операциям обработки. Чтобы организовать работу таких участков, необходимо рассчитывать следующие нормативы:

· размеры партии деталей (n_норм);

· периодичность запуска партии деталей в производство (R_j);

· число партий по каждому j-му наименованию деталей (Х_j);

· количество единиц оборудования по каждой операции (С_пр.i) и коэффициента его за­грузки (К_з.i);

· продолжительность производственного цикла обработки партии деталей каждого на­именования (T_ц.j);

· пооперационно - подетальный стандарт-план;

· мощность участка (М_уч) и загрузку оборудования по производственной программе;

· нормативы заделов (Z_j);

· нормативы незавершенного производства (Н_ср.j).

Исходными данными для расчета вышеприведенных нормативов являются: программа выпуска деталей каждого наименования (N_j), технологический процесс и нормы времени обра­ботки деталей каждого наименования по конкретной операции (t_шт.ij) и нормы подготови­тельно-заключительного времени (t_п.з.ij) по каждой операции, допустимые потери времени на переналадку и плановые ремонты оборудования (а_об), число рабочих дней в плановом периоде (Д_р), продолжительность рабочей смены (t_см.), режим работы участка (К_см).

Определение размера партии деталей по каждому j-му наименованию включает:

а) определение расчетного (минимального) размера партии деталей j-гo наименования

б) корректирование расчетной величины путем учета ряда существенных производст­венных факторов и установление нормативного размера партии n_н.j.

В практике применяются следующие упрощенные методы расчета размеров партий: расчет размера партии по ведущей операции; по суммарному подготовительно-заключительному и штучному времени на все операции; по минимальной загрузке рабочих мест.

При расчёте размера партии по ведущей операции рассчитывают размер для той операции для которой отношение t_п.з.i / t_шт.i будет наибольшим. Этот размер партии принимается и для всех остальных операций по данной детали:

шт., (2.4)

где – норма подготовительно заключительного времени, мин;

а – процент допустимых потерь на переналадку оборудования (выбирается в пределах 2-12% в зависимости от типа производства: 0.02-0.05 – для крупносерийного; 0.03-0.08 – для среднесерийного; 0.05-0.12 – для мелкосерийного).

Можно рассчитать размер партии деталей и по суммарному подготовительно-заключительному и штучному времени на все операции, т.е.:

(2.4.1)

где m – число операций, выполняемых по детали j-го наименования.

После расчета размера партии следует провести ее корректировку. После корректировки размер партии деталей должен быть больше или меньше месячного выпуска деталей в целое число раз (кратно размеру месячного выпуска).

Периодичность повторения партии (периодичность запуска) деталей j-го наименования (R_j) в производство рассчитывают по формуле:

(2.5)

где – дневная программа выпуска детали j-го наименования.

Число партий по каждому j-му наименованию деталей (X_j) определяют по формуле:

(2.6)

Расчетное число единиц оборудования по каждой i-й операции (C_р.i) определяют по формуле:

(2.7)

где Н – номенклатура обрабатываемых деталей, шт.;

F_э – эффективный фонд времени работы оборудования за установленный период, ч.

Расчет количества оборудования можно также производить, заменяя реальную многономенклатурную программу приведенной. Для определения приведенной программы всю номенклатуру заданных цеху изделий разбивают на группы, в каждую из которых входят изделия, сходные по конструкции и технологии изготовления. За ПЗУ могут закрепляться детали одной или нескольких типогрупп. В каждой группе намечается типовое изделие-представитель, по которому ведут все последующие расчеты. В качестве представителей обычно принимаются основные изделия данной группы, занимающие наибольшую долю в производственной программе. Общая годовая трудоемкость изделий-представителей должна составлять значительную величину от общей годовой трудоемкости изделий данной группы. Приведенную программу N_пр (программу типовой детали) рассчитывают по формуле:

(2.4.2)

где – штучная норма времени на j-ю деталь, мин.;

- штучная норма времени на типовую деталь, мин.

В дальнейшем расчет оборудования ведут по операциям типовой детали, используя для этого формулу 2.7. Все остальные расчеты по определению параметров ПЗУ ведут, используя реальные программы деталей.

Как правило, расчетные величины C_рi получают дробными числами, их необходимо округлить в сторону ближайшего целого числа, принимаемого в дальнейшем за принятое количество рабочих мест по i-й операции C_прi. При этом допускается 10% перегрузка рабочего места. Например, если C_рi = 1.1. (или 2.2), то принятое количество оборудования C_прi принимается равным 1 (или 20. Перегрузку рабочих мест устраняют путем совершенствования технологии, механизации и оснащения рабочих мест приспособлениями во время отладки производственного процесса на участке. Определяют как расчетное, так и принятое общее количество рабочих мест на участке:

(2.8)

Коэффициент загрузки рабочих мест (оборудования) на каждой i-й операции K_з.i и средний коэффициент загрузки рабочих мест на участке K_з.ср определяют по формулам:

(2.9)

где m – число операций по данному технологическому процессу.

Расчет числа единиц оборудования по операциям и коэффициента его загрузки рекомендуется вести в табличной форме (табл. 2.5 в примере 2.2).

Оптимальное значение среднего коэффициента загрузки для серийного производства должно соответствовать условию 0.75 ≤ K_з.ср ≤ 0.85. минимально допустимая загрузка рабочего места должна быть не ниже 65%. Для ликвидации “узких” перегруженных мест проводят следующие мероприятия:

· увеличивают количество оборудования, обеспечивая оптимальную загрузку;

· увеличивают количество смен с 2-х до 3-х, при этом

F_э = 5600 час * К_п.о

· пересматривают технологию с целью уменьшения t_шт.

«Широкие» или недогруженные места можно ликвидировать путем их догрузки работой с других участков. На участках внутри цехов детали, сборочные единицы в процессе изготовления перемещают между рабочими местами (технологическим оборудованием) и между кладовыми (складами) и участ­ками и с одного участка на другой. Для этих целей используют различные транспортные средства: для межоперационной транспортировки - скаты, склизы, лотки, желоба, для межцеховой транспорти­ровки - электрокары, электрические и ручные тележки, робоэлектрокары, транспортеры различного типа и другие транспортные средства (приложение 8).

Одним из основных факторов при выборе транспортного средства для межцеховой транспор­тировки является грузоподъемность. Поэтому необходимо учитывать размеры партий и вес обрабатываемых деталей.

Количество транспортных средств прерывного (циклического) действия (тележки, робоэлектрокары и др.) определяют по формуле:

(2.10)

где - количество транспортных операций по каждой детали (перевоз материалов на заготовительную операцию, заготовок на участок механической обработки, готовых деталей на склад и др.);

N_j - программа запуска деталей j -го наименования (сборочных единиц), шт.;

Q_j - вес одной детали j-го типоразмера (из исходных данных - норма расхода материала на одно изделие), кг;

q - грузоподъемность транспортных единиц, кг;

К_ис - коэффициент использования грузоподъемности транспортных средств (в пределах 0, 6-0, 75):

К_см - число рабочих смен в сутки;

L_ср - среднее расстояние между пунктами, м (в пределах 80-150 м);

V_ср - средняя скорость движения транспортного средства, м/мин (в пределах 50-100 м/м ин);

t_з - время на загрузку транспортного средства за каждую операцию, мин (в пределах 5-10 мин);

t_р - время на разгрузку транспортного средства за каждую операцию, мин (в пределах 5-10 мин).

Для построения стандарт-плана необходимо рассчитать длительность операционного цик­ла каждой партии деталей j-го наименования. Расчет ведется по формуле:

(2.11)

Расчет по каждой i-й операции каждого наименования деталей рекомендуется вести в табличной форме (табл. 2.6 в примере 2.2).

Стандарт-план строится на определенный период времени в соответствии с периодом чередования­ партий деталей j-го наименования. Исходя из установленного срока изготовления партии деталей j-гo наименования на календарный план наносится время операционных циклов обработки каждой партии деталей j-го наименования по операциям производственного процесса, начиная с последней и кончая первой (в порядке, обратном ходу технологического процесса), без учета за­грузки оборудования. Далее производят закрепление j-x наименований деталей за каждым стан­ком и устанавливают последовательность их обработки, строят график. При этом необходимо обеспечить наиболее полную загрузку оборудования и занятость рабочих-станочников.

На этом же графике строят собственно стандарт-план, где должны быть представлены стан­дартные сроки выполнения всех операций обработки партий деталей каждого j-го наименования.

После построения графика строят уточненный график технологического цикла обработки деталей каждого наименования с учетом загрузки рабочих мест. При этом необходимо стремиться к тому, чтобы время цикловых операций графика являлось проекциями графика. По этому гра­фику определяют продолжительность технологического цикла партий каждого наименования, опе­режение запуска-выпуска, время пролеживания партий деталей в ожидании высвобождения оборудо­вания от обработки предыдущей партии и длительность совокупного производственного цикла изго­товления комплекта партий деталей (T_ц.к) закрепленных за ПЗУ.

Длительность совокупного производственного цикла изготовления деталей, закрепленных за участком, представляет собой время от начала обработки партии деталей первой R₁-ой очереди запуска на первую операцию технологического процесса до окончания обработки партии дета­лей последней R_q-ой очереди запуска на последней m -й операции.

При обработке на участке или линии разных деталей длительность совокупного производст­венного цикла во многом зависит от порядка (очередности) запуска деталей в обработку и при­нятой формы организации технологического процесса.

Для получения минимальной длительности совокупного производственного цикла необхо­дима оптимизация порядка запуска партий деталей в производство. Цель оптимизации - со­кращение суммарной длительности производственного цикла обработки деталей разных наиме­нований. В качестве критерия оптимизации порядка запуска деталей в производство принята минимальная длительность совокупного производственного цикла обработки деталей всех на­именований, закрепленных за участком min T_ц.к.

Разработаны два метода оптимизации порядка запуска деталей в производство: укруп­ненный (метод Петрова) и детальный или матричный (метод Колобова). Перечисленные ме­тоды относятся к методу перебора. Укрупненный метод предусматривает, что все операции технологического процесса объединяются в две группы. В каждую группу входит m/2 опе­раций, где m - количество операций техпроцесса, т. е. матрица сжимается до двух операций. Первая группа включает операции с первой по m/2, вторая группа включает операции с m/2 по m-ю операцию. Время выполнения операций, входящих в соответствующую группу, суммиру­ется отдельно по каждому наименованию деталей. При нечетном числе операций время выполнения средней операции по всем деталям учитывается дважды: в первой и во второй группе операций.

Оптимальный порядок запуска деталей разных наименований определяется методом пе­ребора j-х наименований деталей с выбором детали, имеющей минимальную суммарную дли­тельность выполнения соответствующей группы операций. Если минимальная суммарная дли­тельность относится к первой группе операций, то деталь данного наименования запускается в производство в первую очередь R₁ следующая деталь с минимальной суммарной длительно­стью выполнения первой группы операций запускается во вторую очередь R₂ и т. д. Если мини­мальная суммарная длительность операций относится ко второй группе, то деталь этого наиме­нования запускается в производство последней R_q-й очереди; следующая деталь с минималь­ной суммарной длительностью выполнения второй группы операций запускается в предпослед­нюю (q-l) - ю очередь R_q-1, и т. д.

Зафиксированная деталь по одной из групп операций в дальнейшем исключается из рас­смотрения. И так - до перебора всех наименований деталей. Указанный алгоритм оптимиза­ции не всегда дает правильное решение о порядке запуска деталей в производство.

Матричный (детальный) метод оптимизации порядка запуска деталей предусматривает перебор всех возможных вариантов очередности запуска деталей.

Форма организации производства деталей на многономенклатурном участке (парал­лельная или параллельно-последовательная) также оказывает влияние на длительность со­вокупного цикла. При отсутствии синхронизации технологического процесса возникают про­стои оборудования и пролеживание деталей, что увеличивает длительность цикла изготовления каждого наименования деталей.

При параллельной форме организации технологического процесса (т. е. параллельном виде движения деталей по операциям) партия деталей каждого j-гo наименования после завер­шения i-й технологической операции передается на следующую (i + 1)-ю операцию и сразу об­рабатывается, если рабочее место не занято выполнением этой операции по обработке деталей (j - 1) -го наименования. На каждой операции могут иметь место простои оборудования C_j и пролеживание деталей d_j.

При параллельно-последовательной форме организации технологического процесса пар­тия деталей j-гo наименования обрабатывается на каждой операции непрерывно, без простоев оборудования. Непрерывность выполнения технологических операций обеспечивается тем, что выполнение (i + 1) технологической операции начинается с того времени, которое обеспечивает непрерывную обработку всех наименований деталей, закрепленных за данным участком. Поэтому начало обработки всех деталей сдвигается вправо как минимум на суммарную величину простоев оборудования на каждой операции по обработке каждого наименования деталей. При параллельно-последовательном виде движения имеет место пролеживание деталей; простои оборудования образуются перед началом обработки всех наименований деталей.

Длительность совокупного производственного цикла деталей разных наименований, обраба­тываемых по однонаправленному технологическому маршруту (без учета времени наладки обору­дования и транспортирования деталей) при разных формах организации производственного про­цесса (параллельной и параллельно-последовательной) Т_ц.к можно определять графически или по формуле:

(2.12)

- время обработки на i-й операции партии деталей первой очереди запуска, мин;

- время обработки на последней m-й операции партии деталей j-го наименования, мин;

П_с - суммарное время простоев оборудования, мин.

Матричный метод определения времени простоев оборудования. Для определения времени простоев оборудования требуется построение системы матриц, содержащих информацию о времени обработки партий деталей tⁿ_ji (матрица MD) и времени простоев оборудования. Время выполнения i-ой операции по обработке партии деталей j-го наименования пред­ставляется матрицей:

MD = || tⁿ_ij ||; tⁿ_ij ≥ 0, j=1, q; i=1, m. (2.13)

По результатам пошаговых расчетов матрицы MD строится матрица МА значений пара­метра a_kf = t_{i, j+1} – t_{i+1, j}: количество строк - (m-l) строка, количество столбцов - (q-l) столбец. Расчет значений a_kf осуществляется в соответствии с соотношением времени обработки на смежных операциях партий деталей смежных наименований по порядку запуска их в производство.

(2.14)

По результатам пошаговых расчетов матрицы МА строится матрица МС, элементы ко­торой характеризуют время простоев оборудования. Правила составления матрицы МС зависят от формы организации производственного процесса партий деталей разных наименований, закрепленных за участком.

При параллельном виде движения к матрице А применяется следующий порядок расчета. Построчно анализируем элементы матрицы А: если элемент матрицы А-число отрицательное, то в соответствующую строку-столбец матрицы С записываем ноль, а в матрице А значение этого элемента со знаком минус суммируем построчно со следующим элементом; если элемент матрицы А-число положительное, то в соответствующую строку-столбец матрицы С также записываем ноль, а положительное число переводим в нижнюю строку того же столбца мат­рицы А и суммируем с находящимся там элементом матрицы. Такой алгоритм построения мат­рицы С используется до последней строки матрицы А. Сумма положительных чисел последней строки матрицы С соответствует суммарному времени простоев оборудования, т. е. значению параметра П^пар_с

При параллельно-последовательном виде движения к матрице А применяется следую­щий порядок расчетов. Суммируем построчно элементы матрицы А: если элемент матрицы А­ число отрицательное, то в соответствующую строку - столбец матрицы С записываем ноль; в матрице А значение этого элемента со знаком минус суммируется со следующим элементом данной строки; если элемент матрицы А - число положительное, то его значение записывается в соответствующую строку-столбец матрицы С. Сумма построчных положительных значений элементов матрицы С характеризует время простоя оборудования на соответствующей i -й опе­рации П_сi Сумма значений П_сi. соответствует суммарному времени простоев оборудования, т. е. значению параметра П^n-n_c.

Средний размер заделов по каждому j -му наименованию деталей определяют по формуле:

(2.15)

Величину незавершенного производства без учета затрат труда на предыдущих стадиях обработки деталей рассчитывают по формуле:

(2.16)