Организация автоматизированного производства

Комплексно-механизированное и автоматизированное поточное производство – это система машин, оборудование, транспортных средств, обеспечивающая строго согласованное во времени выполнение всех стадий изготовление изделий, начиная от получения исходных заготовок и кончая контролем готового изделия и выпуска продукции через равные промежутки времени. Конечное свое выражение процесс автоматизации производства находит в создании автоматических линий, цехов и заводов автоматов.

Автоматическая поточная линия (АПЛ) – это система согласованно работающих и автоматически управляемых машин, расположенных по ходу технологического процесса, транспортных и контрольных механизмов, выполняющих весь цикл операций по обработке, контролю и перемещению деталей. Автоматические станочные линии зависят от вида исходных материалов (заготовок), габаритов, массы и технологической сложности изготовляемых изделий.

Прогрессивная область техники – робототехника. Основным видом применяемой робототехники является робот. Робот – это механизм, предназначенный для выполнения, главным образом, вспомогательных операций производственного процесса (установка, снятие, манипуляция предметом, кантовка, поворот, контроль и др.), осуществляемых автоматически по заданной программе и траектории движения исполнительных механизмов без участия человека. Применение роботов в машиностроении способствует то, что на предприятиях большинство действий рабочих движений по изготовлению изделий носят чисто манипуляционный характер, не требующий затрат умственного труда. Промышленные роботы имеют перед человеком преимущество в скорости и точное ими выполнение однообразных операций, манипулятор может осуществлять такие движения, которые человек не может выполнять физически

5. ОРГАНИЗАЦИЯ НЕПОТОЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ (СЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО)

 

 

В машиностроении преобладают предприятия с серийным типом производства. В серийном производстве номенклатура изготавливаемых изделий или оказываемых услуг более или менее стабильно и регулярно повторяется в программе выпуска. Число выполняемых в цехах деталеопераций значительно превышает количество рабочих мест, требующихся для изготовления заданной продукции, что предопределяет необходимость изготовления деталей (сборочных единиц) на рабочих местах партиями в порядке чередования с другими деталями, изготавливаемыми на тех же рабочих местах.

Важнейшей задачей оперативно-календарного планирования в этих условиях является установление и обеспечение периодичности изготовления изделий в соответствии с производственным заданием.

Ритмичная работа предприятия, отдельных его цехов и участков с минимальными материальными и трудовыми затратами возможна только в условиях соблюдения строгого календарного режима запуска – выпуска и передвижения деталей и сборки по операциям производственного процесса. Календарный режим движения деталей и узлов определяется производственными календарно-плановыми нормативами. Правильный расчет этих нормативов позволяет создать надежные предпосылки взаимно согласованной ритмичной работы во всех звеньях производства и одновременно обеспечить лучшее использование основных и оборотных фондов, способствует росту производительности труда и тем самым снижает себестоимость продукции.

Расчеты календарно-плановых нормативов в серийном производстве включают:

- определения размера партии деталей;

- определение периодичности запуска-выпуска партии деталей, узлов;

- определение продолжительности производственных циклов обработки партии деталей;

- построение календарных планов-графиков работы производственных участков;

- расчет заделов.

Ведущее место в оперативно-производственном планировании в серийном производстве принадлежит определению размера партий деталей и периодичности их запуска в обработку.

В организации производства под партией понимается определенное количество одинаковых заготовок, полуфабрикатов, деталей, узлов обрабатываемых или собираемых на каждой операции непрерывно с однократной затратой времени (подготовительно заключительного).

Организация работы партиями дает:

- сокращение затрат подготовительно-заключительного времени на штуку;

- повышение производительности труда рабочего за счет приобретения устойчивых навыков в результате многократного повторения одних и тех же приемов труда;

- упрощается организация и планирование производства за счет сокращения количества объектов планирования, учета.

Однако работа партиями имеет и ряд недостатков:

- работа партиями затрудняет организацию и планирование равномерного производства, т.к. партии разного размера имеют различную ритмичность;

- длительность производственного цикла и величина незавершенного производства увеличивается с увеличением размера партии, появляются дополнительные задержки в производстве и дополнительные издержки, связанные с увеличением оборотных средств.

Из всего приведенного выше можно сделать вывод о том, что всякое изменение размера партии изделий приводит к противоречивым экономическим результатам. Поэтому нельзя неограниченно ни уменьшать, ни увеличивать размер партии, необходимо найти его оптимальный размер.

Расчет размера партии деталей можно произвести различными методами:

- определение экономически выгодного размера, обеспечивающего минимальные затраты на изготовление одной штуки;

- расчет партии по допустимому проценту подготовительно-заключительного времени и др.

- расчетный размер партии корректируется.

Корректировка должна отвечать следующим условиям:

- число различных размеров партий на участках и в цехах должно быть максимально ограничено, т.к. размер партии предопределяет периодичность производства, то этот размер должен быть принят в соответствии с принятой системой периодичности повторения производства;

- партия должна быть кратна месячному выпуску. Это способствует ритмичности и упрощает оперативно-производственное планирование

 

где – расчетная или принятая величина партии, в шт.; – среднедневное потребление деталей, в шт.; – периодичность повторения, в днях.

Обычно кратность берется:

партий в месяц.

- размер партии должен быть кратен тому количеству деталей, которое определяется стойкостью технологической оснастки (особенно инструментальной);

- размер партии должен быть таким, чтобы производственные и складские площади былидостаточны для хранения изделий или деталей,особенно крупногабаритных, во время межоперационных перерывов;

- размер партии должен быть кратен или равен размеру партий в смежных цехах по всему циклу;

- размер партии должен обеспечить загрузку станков и рабочих не мене чем на смену;

- при определении величины партии следует принимать во внимание металлоемкость деталей, чтобы учесть возможность материально-технического снабжения, а также предотвратить необоснованный рост незавершенного производства вследствие установления недопустимо крупных партий.

Размер партии следует определять с завершающей стадии техпроцесса:

- главная сборка – изделий;

- узловая сборка – узлов;

- изготовление деталей – деталей;

- изготовление заготовок – заготовок.

При определении экономически выгодного размера партии, должна быть решена задача наименьшей себестоимости изготовления изделия. Сущность этого метода состоит в том, что изменение величины партии различноотражается на отдельных частях стоимости обработки.

Часть затрат изменяется с изменением величины партии, другие не зависят от ее величины, (рис.5.1.).

 

 

где – затраты на обработку не зависящие от величины партии (зарплата, материал, топливо, энергия и т.д.); – затраты зависящие от размера партии (затраты связанные с наладкой и переналадкой оборудования).

С другой стороны с ростом размера партии прямо пропорционально ей увеличивается цикл и размеры незавершенного производства (рис.5.2).

Расходы на 1 шт

 

Рис. 5.1. Зависимость затрат на обработку от размера партии

незавершенное производство

С

Рис.5.2. Зависимость незавершенного производства от размера партии

 

Оптимальный размер партии находится построением суммарной параболической кривой, (рис.5.3).

Суммарная кривая

С

незавершенное производство

 

Рис. 5.3. Зависимость затрат производства от размера партии

 

Из графика видно, что оптимальный размер партии соответствует точке пересечения прямой и гиперболы, т.е. когда сумма затрат на наладку и потерь от связывания средств будет наименьшая.

Метод определения экономически выгодного размера партии изделий достаточно сложен, поэтому на практике пользуются упрощенным расчетом, определяя размер партии по формуле

где – размер партии ведущей (с наибольшей длительностью операции) детали; – подготовительно-заключительное время (время на наладку, оформление документации, включение партии в график выпуска, учет и контроль движения партии в технологическом процессе и т.п.), мин. на партию деталей; – норма штучного времени мин/шт.; – процент допустимых потерь на переналадку оборудования. Значение тем меньше, чем меньше число операций в технологическом процессе изготовления детали и ее себестоимость. Например, в машиностроении для изготовления детали с числом операций до 10 и наименьшей себестоимостью рекомендуется принимать равным 2%. Для процесса с 20 операциями и высокой себестоимостью детали значение рекомендуется устанавливать на уровне 8%.

В основе комплектности и равномерности производства лежит принцип периодичности, т.е. периодическое повторение производства одних и тех же предметов через равные промежутки времени. Эти промежутки называют периодами повторения производства. При партионном производстве периодом повторения называется отрезок времени между запуском в производство или выпуском двух смежных партий одних и тех же предметов.

Период повторения зависит от размера партии «» и масштаб выпуска предметовпо программе и не зависит от трудоемкости и длительности производства.

В массовом производстве период совпадает с тактом производства, т.к. здесь этот период равен отрезку времени между выпуском двух смежных деталей.

Обозначим: – период повторения производства; – число штук деталей в партии; такт выпуска готовых деталей, соответствующий программе выпуска.

Согласно определению в массовом производстве , а в серийном в «» раз больше, т.е.

Если сопоставить и , то полученная величина показывает количество партии, которые всегда должны находиться в производстве, чтобы обеспечить равномерную работу и планируемый выпуск продукции

Пример: 1 случай (рис.5.4) ;

;

 

Рис. 5.4. График движения партии деталей при

 

Из графика видно, что длительность цикла занимает только часть периода повторения, равную . Производство в данном случае характеризуется прерывностью. предметы вовсе отсутствуют в производстве.

2 случай (рис.5.5) ; ;

 

 

 

Рис. 5.5. График движения партии деталей при

В этом случае в производстве всегда должна находится одна партия предметов, т.е. после окончания обработки над одной партией, начинается производство второй партии.

3 случай (рис.5.6) ; ; ;

 

 

 

Рис.5.6. График движения партии при

 

В 3 случае при в производстве всегда должны находится две партии данных предметов. Производство каждой партии начинается еще до того, как заканчивается предыдущая. Обе партии находятся в разных стадиях обработки.

Из графиков видно, что во всех отрезках движение предметов и объем выполненной работы одинаковы, т.е. при ритмичном повторении запуска выпуска партии предметов каждого наименования выполняется основное условие равномерности производства.

Содержание и методы построения календарного плана видоизменяются в широких пределах в зависимости от степени неизменности производственных условий. Но сущность и целевое назначение разработки календарного плана является неизменными.

Укрупненная схема движения продукции в процессе производства показана на рис.5.7.

Техника планирования заключается в том, чтобы установить такую систему сроков движения планируемой детали по операциям и стадиям техпроцесса, чтобы обеспечить своевременное поступление ее в готовом виде на стадию сборки в точке «».

 

время

Заготов. стадия

а

в

Обработочная стадия

с

d

Узлов. сборка

Гл сборка

е

f

о

р

 

Рис.5.7. Схема движения продукции в процессе производства

 

 

Решение этой задачи состоит из совокупности расчетов и построений:

1. Расчет и построение плана или графика производственного цикла сборки (главной) изделия и определение срока подачи к началу соответствующего этапа готового узла;

2. Расчет длительности производственного цикла сборки узла и определение срока (в точке е) подачи готовой детали;

3. Построение плана движения детали по операциям обработки и заготовки и определение длительности нахождения ее на этапах и .

4. Определение длительности межцеховых перерывов в производстве.

График позволяет получить по детали данные о календарных опережениях каждой стадии ее технологического процесса как по отношению к последующей стадии, так и по отношению к сроку выпуска готового изделия. Так отрезки и показывают опережения заготовительной операции по отношению механической обработки () и срок выпуска готового изделия .

Календарный план производства изделия в целом является сочетанием графиков-планов изготовления отдельных деталей.

Как правило, календарные планы разрабатываются по стадиям производства, т.е. в разрезе цехов, причем календарный план цеха охватывает только те изделия и детали, которые проходят в процессе своего производства через данный цех. Если в программу цеха включены изделия разных наименований, то и календарный план цеха должен охватить путем целесообразного сочетания во времени по объему работ весь комплекс частей от различных изделий подчиняя это сочетание принципу комплектности производства. Календарный план разрабатывается, в первую очередь, для завершающей сборочной стадии, затем для обработочной и заготовительной. Техника построения календарного плана для цеха или участка должна отвечать следующим требованиям:

- обеспечение своевременного начала производства и сроков выпуска по каждой позиции плана;

- соответствие планируемой системы, сроков, пропускной способности оборудования и площадей;

- соответствие планируемой системы сроков установленных планом по труду численности и квалификации производственных рабочих.

Порядок составления плана следующий:

1. Исходя из конечного срока изготовления партии предметов в данном цехе, на календарном плане графически наносят все операции, начиная с последней и кончая первой;

2. Каждая операция изображается графически в виде отрезка линии, длина которой, выраженная в рабочих днях;

3. Каждая операция на графике проверяется в отношении возможности выполнения в установленные сроки путем нанесения ее на плане загрузки соответствующего рабочего места. Для этой цели параллельно с календарным планом строится график загрузки всех рабочих мест или рабочих участка. Сроки начала и конца каждой операции в календарном плане должны совпадать со сроками этих операций в плане загрузки соответствующего рабочего места;

4. В связи с этим первоначально установленные в календарном плане сроки выполнения операций корректируется, и окончательно определяются только в процессе планирования загрузки рабочих мест. В результате этого взаимное расположение технологических операций данной партии предметов может получить в календарном плане самый различный вид сочетания.

Необходимыми предпосылками составления стандарт-плана являются: строгое закрепление детале-операций за рабочими местами, баланс загрузки и пропускной способности оборудования, расчет периодичности запуска-выпуска партий.

Периодичность устанавливается единая для всего участка. Строить стандарт-план следует, соблюдая условия:

1. Партию деталей запускать в обработку сначала смены и загружать станок по возможности на всю смену;

2. Применять по возможности параллельно-последовательный вид движения;

3. Предусматривать некоторый резерв времени в загрузке станков.

Одним из важнейших вопросов организации серийного производства является расчет заделов. Заделы в серийном производстве принято различать по месту их образования. Выделяют две их взаимосвязанные разновидности:

- цикловые заделы, которые включают партии узлов, деталей или заготовок, запущенные в производство, но еще не законченные обработкой на той или иной технологической стадии и находящиеся в цехах, на производственных участках;

- складские межцеховые заделы в составе уже изготовленных заготовок, деталей или сборочных единиц, ожидающие дальнейшей обработки на последующей стадии производства или постепенно потребляемые в процессе узловой или монтажной сборки.

Цикловые заделы, находящиеся в процессе обработки в каждый данный момент времени определяются по формуле

 

 

где – цикловой задел по предметам труда – го наименования, шт.; – длительность производственного цикла изготовления или сборки деталей – го наименование, дн.; – среднесуточная потребность сборки в деталях – го наименования, шт.

Расчет циклового задела может основываться на ранее установленных нормативных величинах периодичности изготовления партий соответствующих деталей и длительности производственного цикла их обработки.

Нормативные цикловые заделы на любую дату можно определить непосредственно из календарных графиков работы производственных участков.

Складские заделы устанавливаются для необходимости создания резерва на случай возможного опоздания изготовления очередной партии. При равномерном расходовании деталей для питания дальнейших технологических стадий производства складской задел рассчитывается по формуле

где – складской задел по предметам труда – го наименования, шт.; – величина партии предметов труда – го наименования цеха-поставщика и цеха-потребителя соответственно; – страховой задел предметов труда – го наименования.

Складские заделы могут устанавливаться методом статистического моделирования на основе данных фактических отклонений в сроках изготовления предметов труда в условиях данного производственного участка.

Нормативная величина переходящих цикловых и складских заделов на 1-е число месяца может быть точно определена на основе конкретного графика, определяющего календарные сроки запуска и выпуска партий деталей по отдельным участкам (цехам). Нормативная величина незавершенного производства включает цикловой и складской заделы. В стоимостном выражении она определяется по формуле

где - незавершенное производство по предмету труда – го наименования, руб.; – себестоимость предмета труда – го наименования, руб.; – коэффициент нарастания затрат при изготовлении предметов труда – го наименования (в укрупненных расчетах ).