Организация простого производственного процесса во времени. Основные расчетные формулы и правила построения графиков

В машиностроении изготовление деталей, как прави­ло, осуществляется не штучно, а различными партиями. Тем самым достигается экономия времени за счет нескольких фак­торов и главным образом – сокращения затрат вспомогательно­го и подготовительного времени.

Если детали запускаются в производство поштучно, одна за другой, то в этом случае все технологические операции на каж­дой детали могут быть выполнены только последовательно. При этом цикл обработки одной детали будет равен сумме про­должительности всех операций.

Время обработки партии деталей (изделий) на операции (в мин.) характеризуется операционным циклом:

, (1)

где n – размер партии деталей (изделий), шт.; t_шк – полная штучно-калькуляционная норма времени на операцию, мин.; С_i – принятое число рабочих мест на i-ой операции (фронт работы).

Длительность производственного цикла обработки деталей всегда больше технологического цикла на величину времени, затрачиваемого на транспортные и контрольные операции, естественные процессы, межоперационные перерывы и перерывы, регламентированные режимом работы.

На практике, как правило, учитываются только три основные составляющие длительности производственного цикла (Т_ц^пр): длительность технологического цикла (Т_ц^тех), длительность естественных процессов (t_e) и время межоперационного пролеживания (t_мо).

(2)

При запуске в производство деталей партиями появляется возможность варьирования. В зависимости от возможностей и целей, которые ставятся при организации производственного процесса, обработка партии деталей может осуществляться тре­мя способами: последовательно, параллельно-последовательно и параллельно.

При последовательном способе обработки вся партия дета­лей передается (транспортируется) с одной операции (рабочего места) на другую только целиком, т. е. после окончания обра­ботки всех деталей, входящих в данную партию. На рис. 1 показан процесс обработки партии деталей n, состоящей из 4 шт. Весь процесс включает три технологические операции. Штучно-калькуляционное время на соответствующих операциях составляет: t¹₁, t¹₂, t¹₃. При этом легко убедиться, что цикл обработки партии деталей (в мин.) при условии работы на каждой опе­рации одного станка будет

(3)

или в общем виде

(4)

а в случае применения на операции нескольких станков

(5)

где m – число операций в производственном процессе.

Последовательный способ обработки партии деталей наибо­лее простой. Однако при прочих равных условиях при его использовании получается наибольшая длительность производ­ственного цикла, а отсюда хуже все производные технико-эко­номические показатели, такие, как производственная мощность, большой объем незавершенного произ­водства, себе­стоимость продукции и др. Этот способ применяется в тех случаях, когда обработка изде­лий производится небольшими сериями при частой смене но­менклатуры продукции.

Рис. 1. Последовательный способ обработки партии деталей

 

Для сокращения длительно­сти цикла и достижения не­прерывности производственно­го процесса применяется па­раллельно - последовательный способ обработки партии деталей. Сущность данного способа заключается в том, что передача деталей в многооперационном производственном процессе с данного рабочего места на следую­щие при обработке партии деталей осуществляется не целиком всей партией, а определенными частями – транспортными (пе­редаточными) партиями р. Соответствующий подбор передаточ­ных партий позволяет добиться такого положения, при котором все операции выполняются над партией деталей непрерывно, что обеспечивает возможность максимальной загрузки оборудова­ния и исполнителей.

 

Рис. 2. Варианты парного сочетания операций при параллельно- последовательном способе обработки партии деталей

 

На рис. 2 использованы следующие обозначения: Т_оп – операционный цикл на данной операции; рt – время обработки транспортной партии; t – перекрываемые отрезки времени, со­ответствующие сокращению цикла по сравнению с Т_ц.пос, Т_ц.пп – длительность цикла при параллельно-последовательном способе обработки партии деталей.

Чтобы определить графически время начала обработки всей партии деталей на второй операции, необходимо вправо от точ­ки а, означавшей момент окончания предыдущей (первой) опе­рации, отложить отрезок, соответствующий времени обработки передаточной партии деталей на второй операции, а влево от точки а – отрезок, соответствующий времени обработки на вто­рой операции всех остальных передаточных партий. Полученная точка б будет фиксировать момент, когда с предыдущей опера­ции должно поступить на вторую операцию определенное число деталей, т. е. первая передаточная партия.

При построении графика необходимо соблюдать следующие правила:

а) если продолжительность последующей операции меньше предыдущей, то перед последующей операцией создается запас деталей, позволяющий выполнять эту операцию непрерывно;

б) если продолжительность последующей операции больше предыдущей, то запас деталей перед последующей операцией не создается, а транспортная партия деталей немедленно передается на последующую операцию по окончании ее обработки.

На рисунке видно, что длительность цикла при параллель­но-последовательном способе обработки партии деталей сокра­щается по сравнению с последовательным на сумму перекрыва­емых отрезков времени t_j. Следовательно,

(6)

Подставив известные значения, получим формулу

(7)

Для варианта с несколькими станками, используемыми параллельно на одной операции

(8)

Параллельно-последовательный способ обработки партии деталей применяется при сравнительно больших партиях дета­лей, операционных циклах и трудоемкости технологических опе­раций. При сочетании этих трех компонентов эффективность данного способа по сравнению с последовательным способом обработки партии деталей значительно возрастает. Как показывают расчеты, уменьшение производственного цикла происходит на 20 – 25 %.

Если ставится задача добиться в максимально возможной степени сокращения длительности цикла, пренебрегая при этом наличием некоторых перерывов в производственном процессе, например для ускорения подачи деталей на сборку, то тогда используется параллельный способ обработки партии деталей. Он характеризуется тем, что транспортные партии или даже отдельные детали (все зависит от объемов производства) пере­даются на следующие операции сразу после их обработки на данной операции.

Наиболее про­должительную из всех операций производственного процесса принято называть главной. Могут быть разные варианты расположения главной опера­ции. Она может находиться в начале или в конце процесса, или где-то между конечной и начальной операциями.

При построении графика (рис. 3) сначала прослеживается движение первой передаточной партии по всем операциям. Далее, существует такое положение, при котором при нормаль­ных условиях процесс обработки партии деталей на главной операции всегда происходит непрерывно. Поэтому на следую­щем этапе построения графика откладываются отрезки времени обработки на главной операции остальных передаточных пар­тий. Затем изображается обработка всех передаточных партий (в данном примере их осталось две) на операциях, находящих­ся после главной операции. Окончание обработки последней передаточной партии (третьей) на последней (в данном приме­ре пятой) операции означает окончание производственного про­цесса, т. е. длительность производственного цикла равна Т_ц.пар. И, наконец, наносятся отрезки времени обработки передаточ­ных партий деталей на операциях, расположенных до главной операции, исходя из необходимых сроков подачи передаточных партий на главную операцию. На рис. 3 вторая передаточная партия должна поступить на главную операцию со второй опе­рации в точке а, а на вторую операцию с первой – в точке б. Аналогично происходит по
строение и при других передаточных партиях.

Рис. 3. Параллельный способ обработки партии деталей

(9)

или

(10)

а для варианта с параллельными рабочими местами на операциях

(11)

где t_гл – время главной операции.

Расчеты свидетельствуют, что применение параллельного способа обработки партии деталей по сравнению с параллель­но-последовательным обеспечивает сокращение производствен­ного цикла на 25 – 30 %. С этих позиций преимущество парал­лельного способа несомненно. Но очевиден и его существенный недостаток, заключающийся в том, что вследствие разности в продолжительности отдельных операций на соответствующих рабочих местах возникают простои оборудования, а, следова­тельно, и исполнителей. Образуется проблема заполнения пере­рывов другими работами, что не всегда возможно, ибо другая работа, как правило, требует переналадки оборудования.

Единственным вариантом, когда процесс идет непрерывно на всех рабочих местах, является тот, при котором продолжи­тельности всех технологических операций либо равны, либо кратны друг другу. Кратность продолжительностей операций позволяет уравнять их путем увеличения на соответствующих операциях числа рабочих мест. Так, если на выполнение всех, кроме одной, операций в данном процессе затрачивается по 20 мин, а на выполнение одной – 40 мин, то достаточно на этой последней операции создать два параллельно работающих ра­бочих места, чтобы затраты времени в среднем на одну деталь были бы равны также 20 мин.

Параллельный способ применяется в крупносерийном и мас­совом производствах.

До сих пор говорилось об определении длительности произ­водственного цикла в единицах рабочего времени (минутах или часах). Однако для различных плановых расчетов необходимо знать производст­венный цикл с учетом всех перерывов, транспортных и конт­рольных операций, а также естественных процессов. Тогда рас­четные формулы примут следующий вид:

(12)

(13)

, (14)

где Т_ц^пр – производственный цикл изготовления партии деталей, дни; t_i – норма штучного времени на операцию, ч; С_i – число рабочих мест, используемых параллельно для выполнения дан­ной операции; s – число рабочих смен в сутках; q – продолжи­тельность рабочей смены, ч; t_мо – межоперационное время, ч; t_e – продолжительность естественных процессов, дни.

Рис. 4. Цикл изготовления партии деталей с учетом межоперационного времени

 

По данным формулам производственный цикл рассчитыва­ется в рабочих днях. Для изделий с большой продолжительно­стью изготовления возникает необходимость определять произ­водственный цикл в календарных днях. С этой целью устанав­ливается коэффициент f, показывающий соотношение в течение года между рабочими и календарными днями. Делением по­лученного значения цикла в рабочих днях на данный коэффи­циент получается значение цикла в календарных днях. Анало­гично производятся расчеты для кварталов и месяцев. Например

(15)

где d_р – количество рабочих дней в году, d_к – количество календарных дней в году.

С учетом вышеперечисленного формулы производственного цикла в календарных днях примут следующий вид:

(16)

(17)

(18)

В случае, если длительность естественных процессов в задаче задается в часах, то для перевода в дни ее необходимо разделить на 24. Если длительность операций задается в минутах, то для перевода в часы ее необходимо разделить на 60.

Степень параллельности работ в производственном цикле характеризуется коэффициентом параллельности.

(19)

Рис. 5. Коэффициент параллельности

При этом, если в трудоемкости изготовления учитываются только основные технологические операции, коэффициент определяется относительно технологического цикла; если же учитываются все операции, включая и вспомогательные, то коэффициент определяется относительно производственного цикла.

Коэффициент параллельности зависит от размеров партии, трудоемкости и вида движения предметов труда.

При последовательном виде движения коэффициент не зависит от величины партии (a = 1), это прямая линия, параллельная оси n, т.е. нет никакой параллельности.

При параллельно-последовательном и параллельном движении график представляет собой кривые, асимптотически приближающиеся к максимуму (a > 1), что свидетельствует о наличии параллельной обработки партий деталей, причем

a _посл < a _пп £ a _пар. (20)