Непоточный вид — движение заготовок на разных стадиях изготовления прерывается пролеживанием на рабочих местах или на складах. Не соблюдается такт выпуска. Непоточный вид организации применяется в единичном и мелкосерийном типах производства.
Ритм выпуска — количество изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, выпускаемых в единицу времени. Сущность этого термина можно установить при рассмотрении примера, когда на оборудовании (станке, линии) обрабатываются одновременно по две детали, выпускаемые каждые 20 с: ритм выпуска — 6 деталей в минуту, цикл производственной операции — 20 с, такт выпуска — 10 с.
Одним из показателей эффективности производственной деятельности подразделения завода (цеха, производственного участка) является производительность производственного процесса, осуществляемого ритмом выпуска.
Значение этого показателя зависит не только от производительности оборудования и труда рабочих, но и от уровня организации, планирования производственного процесса и управления им.
Действительно, возможности высокопроизводительных станков и труд рабочих не будут использованы полностью, если своевременно не будут поставлены заготовки, режущий инструмент и необходимая техническая документация, если не будет слаженности в работе всех звеньев производственной системы.
Такт выпуска — интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения.
При проектировании механической обработки деталей поточного производства — поточно-массового и поточно-серийного — должен быть определен такт выпуска деталей с поточной линии, т. е. промежуток времени, отделяющий выпуск с поточной линии двух следующих одна за другой деталей.
Величина такта выпуска t в (мин) при поточно-массовом производстве определяется по формуле:
где F д — действительное (расчетное) годовое число часов работы одного станка при работе в одну смену (действительный годовой фонд времени станка в часах) ; m- число рабочих смен; D- количество деталей одного наименования, подлежащих обработке в год на данной поточной линии.
Зависимость типа производства от объёма выпуска деталей приведена в таблице 1.1.
При массе детали 1,5кг и N=10000 деталей выбирается среднесерийное производство.
Таблица 1.1- Характеристика типа производства
Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой выпускаемых деталей, изготовляемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно небольшим объёмом выпуска, чем в единичном производстве.
Основные технологические признаки серийного производства:
1. Закрепление за каждым рабочим местом нескольких операций;
2. Применение универсального оборудования, специальных станков для отдельных операций;
3. Расстановка оборудования по технологическому процессу, типу детали или группам станков.
4. Широкое применение спец. Приспособлений и инструмента.
5. Соблюдение принципа взаимозаменяемости.
6. Средняя квалификация рабочих.
Величина такта выпуска рассчитывается по формуле:
где F д — действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч/см;
N — годовая программа выпуска деталей, N=10 000 шт
Далее необходимо определить действительный фонд времени. При определении фонда времени работы оборудования и рабочих принято следующие исходные данные на 2014 год при 40 часовой рабочей неделе, Fд=1962 ч/см.
Тогда по формуле (1.1)
Тип производства зависит от двух факторов, а именно: от заданной программы и от трудоёмкости изготовления изделия. На основании заданной программы рассчитывается такт выпуска изделия t В, а трудоёмкость определяется средним штучным (штучно-калькуляционным) временем Т ШТ по операциям действующего на производстве или аналогичного технологического процесса.
В серийном производстве количество деталей в партии определяется по следующей формуле:
где а — число дней, на которое необходимо иметь запас деталей, на=1;
F — число рабочих дней в году, F=253 дня.
Анализ требований к точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей детали и описание принятых методов их обеспечения
Деталь "Вал промежуточный" имеет невысокие требования по точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей. Многие поверхности обрабатываются по четырнадцатому квалитету точности.
Деталь является технологичной, так как:
1. Ко всем поверхностям обеспечивается свободный доступ инструмента.
2. Деталь имеет небольшое число точных размеров.
3. Заготовка максимально приближена к форме и размерам готовой детали.
4. Допускается применение высокопроизводительных режимов обработки.
5. Очень точных размеров нет, кроме: 6P9, 35k6, 30k6, 25k6, 20k6.
Деталь можно получить штамповкой, поэтому конфигурация наружного контура не вызывает трудностей при получении заготовки.
С точки зрения механической обработки деталь можно описать следующим образом. Конструкция детали допускает ее обработку на проход, ни что не мешает данному виду обработки. Имеется свободный доступ инструмента к обрабатываемым поверхностям. Деталь предусматривает возможность обработки на станках с ЧПУ, также и на универсальных станках, не представляет трудностей при базировании, что обусловлено наличием плоскостeй и цилиндрических поверхностей.
Делается вывод, что с точки зрения точности и чистоты обрабатываемых поверхностей данной детали в основном не представляет значительных технологических трудностей.
Также для определения технологичности детали используют
1. Коэффициент точности, КТ
где К ТЧ — коэффициент точности;
Т СР — средний квалитет точности поверхностей детали.
где Т i — квалитет точности;
n i — число поверхностей детали с данным квалитетом (таблица 1.2)
Таблица 1.2- Число поверхностей детали "Вал промежуточный" с данным квалитетом
та, кинематики формирования поверхности или соединения, параметрами технологических сред (нагрева, охлаждения, хими ческой обработки и др.)-
Аналогичным элементом для сборочного процесса является соединение - технологически непрерывный цикл формирова ния соединения двух деталей.
Технологический переход - это технологически непрерыв ный упорядоченный комплекс рабочих ходов, образующих за конченную часть технологической операции, формирующий конечные требуемые качественные характеристики данной по верхности детали или данного соединения. Выполняется одни ми и теми же средствами технологического оснащения при по стоянных технологических режимах и установке.
Рабочие ходы внутри одного перехода технологически упоря дочены. Например, нарезать резьбу в отверстии можно только после получения этого отверстия.
Прием - законченная совокупность действий, направлен ных на выполнение технологического перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Например, переход «установить заготовку» состоит из следующих приемов: взять заготовку из тары, переместить к приспособлению, установить в приспособление и закрепить.
Установ - процесс придания требуемого положения и при необходимости закрепления заготовки (детали) в приспособле нии или на основном оборудовании. Он отражает варианты объединения разных переходов на данном оборудовании.
Технологическая операция - организационно обособленная часть маршрута со всеми сопутствующими ей вспомогательны ми элементами процесса, реализуемая на определенном техно логическом оборудовании с участием или без участия людей. На операцию обычно разрабатывается вся основная технологиче ская документация.
Маршрут - упорядоченная последовательность качествен ных преобразований предметов труда в продукт труда. Напри мер, заготовки в деталь или последовательность получения из комплекта деталей сборочной единицы. Это конкретный вари ант сочетания технологических операций, который обеспечива ет получение качественных характеристик детали или сбороч ной единицы.
Рассмотренные элементы технологического и производ ственного процессов могут выполняться во времени последова тельно, параллельно или параллельно-последовательно. Совме щение указанных элементов является одним из приемов сокра щения длительности процесса.
Не следует смешивать понятие «функциональное совмеще ние элементов» и их объединение на организационной основе.
Так, многоцелевой станок традици-
онной конструкции с одним рабочим
шпинделем объединяет на конструк
тивной основе разные методы техно
логического взаимодействия (точе
ние, фрезерование и др.), но не со-
вмещает их технологически во вре
мени и по своей структуре остается
станком последовательного действия.
А, в - поверхности обра-
ПрИ н а р у ш е н и и у с л о в и я ТеХНОЛО-
ботки; 1 . 3 - рабочие ходы
гической непрерывности реализации элементов процесса происходит их разделение на части, относя
щиеся к тому же структурному уровню декомпозиции данного процесса. Рассмотрим это на примере обработки детали (рис. 1.1). Для получения требуемого качества поверхности А необходимо три рабочих хода"(/, 2, J), а для поверхности В - два рабочих хода (/, 2). Возможны следующие варианты обработки.
П е р в ы й в а р и а н т:
1) полная обработка поверхности В двумя рабочими ходами
2) полная обработка поверхности А тремя рабочими ходами (/, 2, J), что соответствует изготовлению детали в две установ ки при двух переходах, выполненных соответственно за два (/, 2) и три (/, 2, 3) рабочих хода.
В т о р о й в а р и а н т:
1) обработка поверхности В одним рабочим ходом (У);
2) обработка поверхности А двумя рабочими ходами (/, 2);
3) обработка поверхности В одним рабочим ходом (2);
4) обработка поверхности А одним рабочим ходом (J), что соответствует изготовлению детали за четыре установки при четырех переходах, выполненных соответственно в один (7), два (7, 2), один (2) и один <3) рабочих хода.
Т р е т и й в а р и а н т:
1) одновременная обработка поверхностей А и В соответ ственно за один (7) и два (7, 2) рабочих хода;
2) обработка поверхности А за два (2, 3) рабочих хода. Рассмотрим пример изготовления детали за два установа.
Первый реализован при совмещении двух переходов, выполнен ных соответственно за один (7) и два (7, 2) рабочих хода, а вто рой - за один переход при двух рабочих ходах (2, 3).
Чтобы представить все многообразие технико-организацион ных структур технологического процесса, обратимся к рис. 1.2.
Как видно, самый простой по организации технологический процесс может состоять из одной операции, которая состоит из одной установки, которая, в свою очередь, содержит один пере ход, осуществляемый за один рабочий ход. Соответственно в
Рис. 1.2. Структура технологического процесса
организационно сложном технологическом процессе каждый структурный элемент верхнего уровня содержит несколько эле ментов нижнего уровня.
При выполнении каждой операции рабочий затрачивает оп ределенное количество труда. Затраты труда при нормальной интенсивности измеряют его продолжительностью, т.е. време нем, в течение которого он расходуется.
Трудоемкость операции - количество времени, затрачива емого рабочим требуемой квалификации при нормальной ин тенсивности труда и условиях на выполнение технологического процесса или его части. Единица измерения - человекочас.
Для расчета занятости станков и их числа для выполнения данной работы служит понятие «станкоемкость». Станкоемкость - время, в течение которого занят станок или другое оборудование на изготовление детали или изделия. Единица из мерения - станкочас. Для сборочных машин используется по казатель машиноемкости выполнения операции.
Для нормирования труда и планирования производственно го процесса используется норма времени - время, установлен ное рабочему или группе рабочих требуемой квалификации, необходимое для выполнения какой-либо операции или целого технологического процесса в нормальных производственных ус ловиях с нормальной интенсивностью. Она измеряется в едини цах времени с указанием квалификации работы, например 7 ч, работа 4-го разряда.
При нормировании малотрудоемких операций, измеряемых долями минуты, более ощутимое представление о затратах време ни дает норма выработки - величина, обратная норме времени.
Норма выработки - установленное число изделий в едини цу времени (ч, мин). Единицей измерения является количество продукции в стандартных мерах (шт., кг и др.) в единицу вре мени, с указанием квалификации работы, например 1000 шт. в 1 ч, работа 5-го разряда.
Производственный цикл - промежуток календарного вре мени, определяюш^ий длительность периодически повторя ющихся процессов изготовления изделия от запуска в производ ство до получения готового изделия.
Программа выпуска - число штук изделия заданной номен клатуры или число стандартных мер некоторой продукции, под лежащей изготовлению в установленную календарную единицу времени.
Объем выпуска - число изделий, подлежащих изготовлению в установленную календарную единицу времени (год, квартал, мес).
Серия - общее число изделий, подлежащих изготовлению по неизменяемым чертежам.
Партия запуска - число штук заготовок или комплектов де- т^ей, одновременно запущенных в производство.
Такт выпуска - промежуток времени, через который пери одически производится выпуск машин, их сборочных единиц, деталей или заготовок определенного наименования, типораз меров и исполнения. Если говорят, что машину изготовляют с тактом 3 мин, то это значит, что через каждые 3 мин завод вы пускает машину.
Ритм выпуска - величина, обратная такту выпуска. Одним из показателей эффективности производственной
деятельности подразделения завода (цеха, производственного участка) является производительность производственного про цесса, осуществляемого им. Значение этого показателя зависит не только от производительности оборудования и труда рабочих, но и от уровня организации, планирования производственного процесса и управления им. Действительно, возможности высо копроизводительных станков и труд рабочих не будут использо ваны полностью, если своевременно не будут поставлены заго товки, режущий инструмент и необходимая техническая доку ментация, если не будет слаженности в работе всех звеньев про изводственной системы.
Производительность производственного процесса - это интегральный показатель деятельности всего трудового коллек тива, непосредственно участвующего в изготовлении установ ленной номенклатуры изделий. Этим показателем наиболее удобно пользоваться при оценке эффективности автоматизиро ванного производственного процесса, при выполнении которо го непосредственное участие основных рабочих минимально, но возрастает роль вспомогательного персонала завода, обеспечи вающего функционирование технологических процессов изго товления продукции.
Производительность производственного процесса оценива ется объемом продукции, измеряемым в штуках, тоннах, рублях, произведенной в единицу времени.
Повышение производительности производственного процес са может быть достигнуто тремя способами.
П е р в ы й с п о с о б заключается в интенсификации, т.е. в увеличении режимов технологических процессов и их совмеще ния по времени выполнения. Например, в процессе обработки заготовки на станке производится замена инструмента, подвоз новых заготовок и др.
В т о р о й с п о с о б состоит в увеличении продолжительно сти работы производственной системы, естественный предел - 24 ч в сут, что соответствует трехсменной работе. Это направ ление приобретает все большее значение в связи с резким ус ложнением и удорожанием производственного оборудования.
При этом следует учитывать серьезные социальные проблемы, относящиеся к негативным сторонам режима многосменной работы людей. Успешное решение этих проблем видится в ком плексной автоматизации всех производственных процессов. Очевидно, что это выдвигает серьезные научные и технические задачи, связанные с автономной работой производственных систем в автоматическом режиме и вопросами надежности и бе
с п о с о б заключается в увеличении производя
щей способности производственной системы за счет внутрен них резервов: улучшение организации ее работы и расширение технологических возможностей оборудования. Это реализуется путем модернизации существующего оборудования или приоб ретения нового оборудования, повышения производительности труда производственного персонала за счет использования со вершенных методов и способов сокращения цикла изготовле ния изделия. Например, оптимизация раскроя деталей из лис тового материала, изыскание приемов повышения точности обработки приводят к сокращению числа рабочих ходов и даже устранению дальнейшей обработки изделий на другом станке.
1.3. Типы и виды производства
Различие в программе выпуска изделий привело к условно му разделению производства на три типа: единичное, серийное и массовое.
Единичное производство - изготовление единичных непов торяющихся экземпляров продукции или с малым объемом вы пуска, что аналогично признаку неповторяемости технологиче ского цикла в данном производстве. Продукция единичного про изводства - это изделия, не имеющие широкого применения (опытные образцы машин, тяжелые прессы и т.п.).
Серийное производство - периодическое технологически непрерывное изготовление некоторого количества одинаковой продукции в течение продолжительного промежутка календар ного времени. Производство изделий осуществляется партиями. В зависимости от объема выпуска этот тип производства под разделяют на мелко-, средне- и крупносерийное. Примерами продукции серийного производства могут служить металлоре жущие станки, насосы, редукторы, выпускаемые периодически повторяющимися партиями.
Массовое производство - технологически и организацион но непрерывное производство узкой номенклатуры изделий в больших объемах по неизменяемым чертежам в течение дли тельного времени, когда на большинстве рабочих мест выпол-
няется одна и та же операция. Продукцией массового производ ства являются автомобили, трактора, электродвигатели и т.п.
Отнесение производства к тому или иному типу определяет ся не только объемом выпуска, но и особенностями самих из делий. Например, изготовление опытных образцов наручных часов в количестве нескольких тысяч штук в год будет представ лять единичное производство. В то же время изготовление теп ловозов при объеме выпуска нескольких штук можно считать серийным производством.
Об условности деления производств на три типа свидетель ствует и то, что обычно на одном и том же заводе, а нередко в одном и том же цехе, одни изделия изготовляются единицами, другие - периодически повторяющимися партиями, третьи - непрерывно.
Для определения типа производства можно использовать коэффициент закрепления операций
число различных технологических операций, выпол ненных или подлежаидих выполнению на участке или в цехе в течение месяца; М - число рабочих мест соответственно участ ка или цеха.
ГОСТ рекомендует следующие значения коэффициентов за крепления операций в зависимости от типов производства: для единичного производства - свыше 40; для мелкосерийного про изводства - свыше 20 до 40 включительно; для среднесерийно го производства - свыше 10 до 20 включительно; для крупно серийного производства - свыше 1 до 10 включительно; для массового производства - 1.
Например, если на производственном участке находится 20 единиц металлорежущего оборудования, а число операций раз личных технологических процессов, выполняемых на данном участке, равно 60, то коэффициент закрепления операций
^3.0 = 6 0: 2 0 = 3,
что означает крупносерийный тип производства.
Таким образом, тип производства с организационной точки зрения характеризуется средним числом операций, выполня емых на одном рабочем месте, а это, в свою очередь, определя ет степень специализации и особенности используемого обору дования.
Ориентировочно тип производства можно определить в зави симости от объема выпуска и массы изготовляемых изделий по данным, приведенным в табл. 1.1.
В зависимости от области использования производство под разделяется на два вида: поточное и непоточное.
Т а б л и ц а 1.1
Ориентировочные данные для определения типа производства
Число обрабатываемых деталей одного типоразмера
(массой более 10
(массой до 10 кг)
Поточное производство характеризуется
стью и равномерностью. В поточном производстве заготовка после завершения первой операции без задержки передается на вторую операцию, затем на третью и т.д., а изготовленная де таль сразу же поступает на сборку. Таким образом, изготовле ние деталей и сборка изделий находятся в постоянном движе нии, причем скорость этого движения подчинена такту выпус ка в определенный промежуток времени.
Непоточное производство характеризуется неравномерным движением полуфабриката в процессе изготовления изделия, т.е. технологический процесс изготовления изделия прерывает ся вследствие различной продолжительности выполнения опе раций, а полуфабрикаты накапливаются у рабочих мест и на складах. Сборку изделий начинают лишь при наличии на скла дах полных комплектов деталей. В непоточном производстве отсутствует такт выпуска, а производственный процесс регули руется графиком, составленным с учетом плановых сроков и трудоемкости изготовления изделий.
Каждый вид производства имеет свою область использова ния. Поточный вид организации производства встречается в массовом производстве, а непоточный присугц единичному и серийному производствам.
1.4. Основные преимущества автоматизации производства
Под автоматизацией производственных процессов (АПП) понимают комплекс технических мероприятий по разработ ке новых прогрессивных технологических процессов и созда-
нию на их основе высокопроизводительного оборудования, выполняющего все основные и вспомогательные операции по изготовлению изделий без непосредственного участия челове ка. АПП является комплексной конструктивно-технологиче ской и экономической задачей создания принципиально новой техники.
Автоматизации всегда предшествовал процесс механизации - частичной (первичной) автоматизации производственных про цессов на базе такого технологического оборудования, которым управляет оператор. Кроме того, он осуществляет контроль из делий, регулировку и наладку оборудования, загрузку-выгрузку изделий, т.е. вспомогательные операции. Механизация может достаточно эффективно сочетаться с автоматизацией конкрет ного производства, но именно АПП создает возможность обес печения высокого качества продукции при высокой производи тельности ее изготовления.
Предусматривается качественная и количественная оцен ки состояния механизации и автоматизации производствен ных процессов. Важнейший качественный показатель - уро вень автоматизации а. Он определяется отношением числа автоматизированных операций (переходов) п^^^ к общему чис лу операций (переходов), выполняемых на автомате, линии, участке «общ-
Величина а зависит от типа производства. Если в единичном производстве а не превышает 0,1 . 0,2, то в массовом она со ставляет 0,8. 0,9.
Автомат (от гр. automatos - самодействующий) - самосто ятельно действующее устройство или совокупность устройств, выполняющих по заданной программе без непосредственного участия человека процессы получения, преобразования, пере дачи и использования энергии, материалов и информации.
Последовательность выполняемых автоматом запрограмми рованных действий называют рабочим циклом. Если для во зобновления рабочего цикла требуется вмешательство рабоче го, то такое устройство называют полуавтоматом.
Процесс, оборудование или производство, не требующее присутствия человека в течение определенного промежутка вре мени для выполнения ряда повторяющихся рабочих циклов, называют автоматическим. Если часть процесса выполняется автоматически, а другая часть требует присутствия оператора, то такой процесс называют автоматизированным.
Степень автоматизации производственного процесса опреде ляется необходимой долей участия оператора в управлении этим процессом. При полной автоматизации присутствия человека в
течение определенного периода времени вообще не требуется. Чем больше это время, тем выше степень автоматизации.
Под безлюдным реэюимом работы понимают такую степень автоматизации, при которой станок, производственный учас ток, цех или весь завод может работать автоматически в течение по крайней мере одной производственной смены (8 ч) в отсут ствие человека.
Технические преимуш^ества автоматически управляемых про изводственных систем по сравнению с аналогичными система ми с ручным управлением следующие: более высокое быстро действие, позволяющее повышать скорости протекания процес сов, а следовательно, и производительность производственного оборудования; более высокое и стабильное качество управления процессами, обеспечивающее высокое качество продукции при более экономном расходовании материалов и энергии; возмож ность работы автоматов в тяжелых, вредных и опасных для че ловека условиях; стабильность ритма работы, возможность дли тельной работы без перерывов вследствие отсутствия утомля емости, свойственной человеку.
Экономические преимущества, достигаемые при использова нии автоматических систем в производстве, являются следстви ем технических преимуществ. К ним можно отнести возмож ность значительного повышения производительности труда; более экономичное использование ресурсов (труда, материалов, энергии); более высокое и стабильное качество продукции; со кращение периода времени от начала проектирования до полу чения изделия; возможность расширения производства без уве личения трудовых ресурсов.
Автоматизация производства позволяет более экономично использовать труд, материалы, энергию. Автоматическое плани рование и оперативное управление производством обеспечива ют оптимальные организационные решения, сокращают запа сы незавершенного производства. Автоматическое регулирова ние процесса предотвращает потери вследствие поломок инст рументов и вынужденных простоев оборудования. Автоматиза ция проектирования и изготовления продукции с использова нием ЭВМ позволяет значительно сократить число бумажных документов (чертежей, схем, графиков, описания и др.), необ ходимых в неавтоматизированном производстве, составление, хранение, передача и использование которых занимает много времени.
Автоматизированное производство нуждается в более квали фицированном, технически грамотном обслуживании. При этом значительно меняется сам характер труда, связанного с на ладкой, ремонтом, программированием и организацией работ в автоматизированном производстве. Эта работа требует более
Поточным называется производство , в котором в установившемся режиме над упорядоченно движущейся совокупностью однотипных изделий одновременно выполняются все операции, кроме быть может, незначительного их числа с не полностью загруженными рабочими местами.
Поточное производство в его наиболее совершенной форме обладает совокупностью свойств, отвечающих в максимальной степени принципам рациональной организации производства. Основными такими свойствами являются следующие.
Строгая ритмичность выпуска изделий. Ритм выпуска- это количество изделий, выпускаемых в единицу времени. Ритмичность - это выпуск изделий с постоянным во времени ритмом.
Такт выпуска- это промежуток времени, через который периодически производится выпуск одного или одинакового числа изделий определенного типа.
Существуют варианты поточного производства, в которых, в принципе, отсутствует ритмичность выпуска на уровне отдельных экземпляров изделий. Строгая регулярность повторения всех поточных операций- это свойство состоит в том, что все операции поточного производства определенного типа изделий повторяются через строго фиксированные промежутки времени, создавая предпосылки для ритмичного выпуска этих изделий.
Специализация каждого рабочего места на выполнении одной операции по изготовлению изделий определенного типа.
Строгая пропорциональность в длительности выполнения всех операций поточного производства.
Строгая непрерывность движения каждого изделия через все операции поточного производства.
Прямоточность производства. Расположении всех рабочих мест в строгой последовательности выполнения технологических операций поточного производства. Однако в ряде случаев по определенным причинам достичь полной прямоточности в расположении рабочих мест не удается, и в движении изделий возникают возвраты и петли.
Виды поточных линий.
Поточная линия - это обособленная совокупность функционально взаимосвязанных рабочих мест, на которой осуществляется поточное производство изделий одного или нескольких типов.
По номенклатуре закрепляемых за ПЛ изделий различают:
Однопредметные ПЛ, каждая из которых специализирована на производстве изделий одного вида
Многопредметные ПЛ, на каждой из которых одновременно или последовательно изготавливаются изделия нескольких типов, сходных по конструкции или технологии их обработки или сборки.
По характеру прохождения изделиями всех операций производственного процесса различают:
Непрерывно-поточные линии , на которых изделия непрерывно, т.е. без межоперационных пролеживаний, проходят через все операции их обработки или сборки
Прерывно-поточные линии , которых имеются межоперационные пролеживания, т.е. прерывность обработки или сборки изделий.
По характеру такта различают:
Поточные линии с регламентированным тактом , в которых такт задается принудительно с помощью конвейеров, световой или звуковой сигнализации.
Поточные линии со свободным тактом, на которых выполнение операций и передача изделий с одной операции на другую, могут производится с небольшими отклонениями от установленного расчетного такта.
В зависимости от порядка обработки на них изделий различных типов делятся на:
Многопредметные поточные линии с последовательно-партионным чередованием партий изделий различных типов, в которых каждый тип изделий монопольно обрабатывается в течении определенного периода, а обработка различных типов изделий осуществляется последовательно чередующими партиями. На линиях такого типа необходимо рационально организовать переход от выпуска изделий одного типа к выпуску другого:
одновременно на всех рабочих местах поточной линии прекращается сборка изделий нового типа. Достоинством является отсутствие потерь рабочего времени, однако это требует создания на каждом рабочем месте задела изделий каждого типа, находящихся в той стадии готовности, которая соответствует выполненной операции по данному рабочему месту.
изделия нового типа запускаются на поточную линию до момента окончания сборки партии изделий предыдущего типа, и на поточной линии в переходный период устанавливается максимальный из двух возможных тактов для старого и нового типов изделий. Однако в переходный период возможны простои рабочих на тех рабочих местах, на которых происходит сборка изделий с меньшим требуемым тактом, чем установленный в данный момент.
Групповые поточные линии, которые характеризуются одновременной обработкой на поточной линии партий изделий нескольких типов.
Иногда в статьях и на тренингах некоторые базовые производственные понятия называют по-разному. Источником путаницы, по-видимому, являются переводы зарубежной литературы людьми, не имеющими соответствующего образования. А некоторые «гуру» производственного менеджмента несут эти некорректные термины в массы. Сегодня мы хотели бы разобраться с такими понятиями, как «производственный цикл» и «такт выпуска» — с тем, что они означают, как измеряются или рассчитываются.
Мы выбрали эти два понятия, так как их то иногда и путают между собой. Но, прежде чем перейти к строгим определениям, мы хотели бы оговориться, что будем говорить только о тех типах производств, которые встречаются в мебельной промышленности .
Рассмотрим классическую простейшую последовательность прохождения деталей по производственной цепочке при изготовлении корпусов мебели : раскрой, облицовывания кромок, присадка (сверление), комиссионирование (сортировка по заказам), упаковка деталей с добавлением фурнитуры или сборка корпуса, отгрузка или складирование.
Каждая операция из данного процесса начинается только после того, как закончена предыдущая операция. Такой процесс называется последовательным. И тут мы подошли к определению цикла. В общем случае цикл – это повторяющаяся во времени последовательность событий, процессов или явлений. Для производства – это последовательность технологических операций. Суммарное время таких операций при последовательном процессе производства – это длительность цикла или время цикла.
Часто в литературе и даже в стандартах циклом называют не саму последовательность событий, а ее длительность. Например, говорят, что цикл составляет 36 часов. По нашему мнению, правильнее говорить, что длительность (или время) цикла составляет 36 часов, цикл длится 36 часов. Но не будем судить строго, гораздо важнее, чтобы циклом не называли что-то совершенно другое.
Еще раз – длительностью цикла изготовления продукции в целом или ее части называется календарный период времени, в течение которого данный предмет труда проходит все стадии от первой операции (раскроя) до отгрузки или сдачи на склад готового продукта (собранного корпуса или пакетов готовых панелей с фурнитурой).
Цикл можно изобразить графически в виде ступенчатой диаграммы — циклограммы. На рисунке 1 представлена циклограмма последовательного процесса производства детали, состоящего из 5-х операций, каждая из которых длится 10 минут. Соответственно время цикла составляет – 50 минут.
Важно заметить, что циклограмма может отображать последовательность операций по обработке как одной детали, так и последовательность изготовления изделия в целом. Все зависит от степени детализации, с которой мы рассматриваем процесс. Например, мы можем учитывать общее время монтажа шкафа, а можем разложить данный процесс на отдельные составляющие – соединение днища и верха с боковыми стенками, монтаж задней стенки, навеска фасадов. В этом случае мы можем говорить об операционном цикле. Для него может быть построена отдельная циклограмма и тогда общий производственный цикл будет состоять как матрешка – из внутренних мини-циклов.
Некоторые начинающие мебельщики допускают следующую ошибку. Желая определить производительность будущего производства и себестоимость продукции, они проводят хронометраж операций по изготовлению какого-либо изделия, суммируют полученное время и пытаются разделить длительность смены в 480 минут, на расчетную длительность цикла. Однако в реальном производстве не так все просто.
Во-первых, детали обрабатываются не по одной, а партиями. Поэтому пока не обработаются все детали из данной партии — остальные могут пролеживать в ожидании. Это так называемые партионные перерывы и их длительность необходимо учитывать при определении суммарного времени обработки.
Кроме того, закончив обработку одной детали (или партии), рабочий не выключает станок и не уходит. Он начинает обрабатывать следующую деталь (или партию). На рисунке 2 показан пример циклограммы, на которой видно, что как только деталь передается на следующую операцию, на данном рабочем месте сразу же начинается изготовление следующей детали (для этого же или другого изделия). Для наглядности периоды обработки различных деталей показаны разными цветами.
На рисунке 2 все операции длятся ровно 10 минут. Процесс обработки каждой детали (изделия) представлен цветной «лестницей», при этом к каждой ступеньке этой лестницы плотно «прижаты» ступеньки «лестницы» другого цвета, так как каждая следующая деталь обрабатывается без задержек.
А что будет, если некоторые операции будут выполнятся медленнее или быстрее других? На рисунке 3 операция 2 длится не 10, а 20 минут. И как бы мы не старались «сжать» разноцветные «лестницы», то есть циклы обработки последовательно обрабатываемых деталей (изделий), они «упираются» друг в друга наиболее длинными ступенями. А между остальными ступенями возникают зазоры – это перерывы межоперационных ожиданий.
Такие перерывы бывают двух видов. Следующая после длительной операции -быстро освобождается и простаивает в ожидании деталей. А предыдущая — ждет освобождения следующего станка. При этом на предыдущей операции ничто не мешает продолжать обработку следующих деталей, однако это создает перед медленной операцией излишки разнородных заготовок и приводит к увеличению объема незавершенного производства.
Например, какая-либо деталь требует наклейки кромочного материала только с двух продольных сторон, но при этом она имеет очень большое количество отверстий на операции присадки. Поэтому деталь, вышедшая с кромкооблицовочного станка, вынуждена ждать, пока освободится сверлильный станок. Если же кромкооблицовочный станок будет продолжать работать, то вскоре перед участком присадки возникнут горы заготовок.
Возможна и обратная ситуация – кромки облицовываются со всех четырех сторон детали, причем материалом разной толщины со скруглением углов, а на присадке необходимо сделать только пару отверстий. В результате сверлильный станок освобождается раньше и простаивает в ожидании поступления следующих деталей.
Если для обработки очередной партии деталей необходима наладка оборудования, то время на эту процедуру также необходимо учесть при подсчете длительности цикла. На некоторых производствах время наладки может длиться часы и даже сутки. Для мебельщиков это обычно несколько минут, а если применяется оборудование с ЧПУ, то время переналадки может быть практически сведено к нулю.
И, наконец, существуют перерывы между сменами, на уборку, на обед, перекуры, ночная пауза. Так как в мебельной промышленности производственный цикл обычно длится несколько дней, то такие перерывы будут также влиять на его длительность.
Длительность цикла для разных процессов — разная. Как правило, для производства корпусов требуется от 1 до 5 дней (в зависимости от партионности), для сложных изделий с разнообразием технологий и материалов (покраска, сушка, облицовывание шпоном, работа с массивом) может потребоваться 2-3 недели.
Мы описали выше простейший последовательный процесс. Однако, если мы обратимся к реальному опыту мебельных производств , то мы увидим, что готовое изделие состоит не только из корпуса, но и из фасадов, изделий из стекла, металла, декора. Данные детали изготавливаются на других участках и эти процессы могут выполняться параллельно во времени. Общее время производства в данном случае определяете наиболее длительным циклом. Как правило, это время изготовления крашенных фасадов или деталей из массива древесины.
В случае, если мы используем принцип производства “точно в срок” (Just In Time, JIT) – важно получить все детали из параллельного процесса к моменту упаковки, поэтому сложные фасады начинают изготавливать задолго до того, как в цех направляют заявку на выпуск простых в изготовлении корпусов.
Вернемся к нашему последовательному процессу изготовления корпусов. Если дизайн продукции предусматривает панели с криволинейной кромкой, то процесс усложняется. Раскрой детали проходят все вместе, но далее часть из деталей поступает на обрабатывающие центры с ЧПУ, где формируются фигурные детали, которые передаются на кромкооблицовочные станки для “криволинейки”. Также может применяться операция нестинга, когда непрямоугольные детали вырезаются непосредственно из полноформатных плит. При этом, для повышения полезного выхода к картам раскроя иногда добавляют часть прямоугольных деталей, которые потом возвращаются в поток для облицовывания прямых кромок.
Таким образом, часть операций в таком потоке выполняется последовательно, а часть – параллельно. Такой процесс называется параллельно-последовательным (иногда наоборот – последовательно-параллельным). Рассчитать время цикла для данного случая сложнее – приходится учитывать одновременную обработку и простое суммирование здесь уже не проходит. Удобнее всего расчет осуществлять на основе анализа циклограмм процессов. В более сложных случаях – строится сетевая модель процесса.
Вернемся к циклограмме на рисунке 2. Очевидно, что на выходе производственного процесса каждые 10 минут мы получаем готовую деталь или изделие. Это время, называется тактом выпуска. Это интервал между изготовлением данной и следующей детали (комплекта, пакета, изделия). В приведенном примере такт совпадает с длительностью каждой из 5 операций.
Если операции отличаются по времени, то такт определяется наиболее медленной из них. На рисунке 3 – такт диктует операция 2. То есть, не смотря на то, что все операции кроме второй длятся 10 минут, готовые изделия мы сможем получать только через каждые 20 минут.
Величина обратная такту выпуска называется ритмом. Это количество деталей, выпускаемых в единицу времени.
Говоря от такте и ритме необходимо всегда понимать о каких единицах мы говорим – отдельных деталях, партиях, комплектах для одного изделия, комплектах для одного заказа.
Тактом также может называться интервал времени между выпуском сменных (дневных) заданий. Если проанализировать продвижение сменного задания по участкам, то как правило можно увидеть, что этот объем деталей перемещается неравномерно, растягиваясь в пространстве и иногда перемешиваясь с деталями из других заявок. Очень важно добиться такого четкого ритма производства, чтобы в каждый день недели было понятно, в какой зоне цеха должны находиться детали, запущенные в производство в определенный день.
Таким образом, на вопрос быстро ли работает производство мы не можем дать однозначного ответа. На выходе мы можем иметь очень короткий такт – условно говоря, каждый шкаф может покидать фабрику ежеминутно. Но при этом в производстве этот же самый шкаф может «зависать» до нескольких недель. А может быть короткий цикл, то есть то, что мы напилили утром – вечером уже отгружено в виде готовой продукции. Однако количество продукции, выпускаемой за день, может оказаться незначительным.
Строгие определения такта, ритма и цикла можно посмотреть в ГОСТ 3.1109 82. Однако, важно не слово в слово помнить определение того или иного термина, а понимать его смысл и роль в оценке технологического процесса.
Основным условием эффективности производственной системы является ритмичность отгрузки продукции в соответствии с потребностью заказчика. В данном контексте основным мерилом ритмичности является время такта (отношение доступного времени к установленной потребности заказчика в продукции). В соответствии с тактом происходит последовательное перемещение заготовок с процесса на процесс, а на выходе появляется готовое изделие (либо партия). Если с расчетом доступного времени больших сложностей не возникает, то с определением количества запланированных изделий ситуация не однозначна.
В современных производственных условиях крайне сложно встретить монономенклатурное предприятие, которое бы производило всего лишь одно наименование продукции. Так или иначе, мы имеем дело с выпуском какой-либо номенклатуры изделий, которые могут быть как однотипными, так и совершенно различными. И в этом случае простой пересчет количества изделий для определения объема производства не приемлем, так как изделия разного вида не могут смешиваться и учитываться в рамках общего количества.
В некоторых случаях для облегчения учета и понимания общей динамики производительности предприятия используют некие качественные показатели, которые в той или иной мере присущи производимым продуктам. Так, например, готовые изделия могут учитывать в тоннах, квадратных, кубических и погонных метрах, в литрах и т.д. При этом план выпуска в этом случае задается в этих показателях, что с одной стороны, позволяет устанавливать конкретные, оцифрованные показатели, а, с другой стороны, теряется связь между производством и потребностью заказчика, который желает получить к определенному сроку продукцию согласно номенклатуре. И зачастую возникает парадоксальная ситуация, когда план в тоннах, метрах, литрах выполнен за отчетный период, а заказчику отгрузить нечего, так как нужных изделий нет.
Для того чтобы осуществлять учет и планирование в едином количественном показателе, при этом не теряя связь с номенклатурой заказа, целесообразно применять натуральный, условно-натуральный либо трудовой способы измерения объема выпуска.
Натуральный метод, когда выпуск подсчитывается в штуках выпускаемой продукции, применим в ограниченных условиях производства одно вида изделий. Поэтому в большинстве случаев применяется условно-натуральный метод, суть которого сводится к приведению всего многообразия однотипных изделий к некоторой условной единице. В роли качественного показателя, по которому будут соотноситься изделия, может выступать, например, жирность для сыра, теплоотдача для угля и др. Для производств, где сложно однозначно выделить качественный показатель для сравнения и учета продукции используется трудоемкость изготовления. Расчет объема производства по трудоемкости изготовления каждого вида продукции называется трудовым способом.
Сочетание трудового и условно-натурального методов измерения объема производства в соответствии с определенной номенклатурой наиболее точно отражает потребности большинства промышленных производств в учете и планировании.
Традиционно в качестве условной единицы выбирается типичный представитель (наиболее массовый) производимой продукции с наименьшей трудоемкостью. Для расчета переводного коэффициента (k у.е.i ) соотносятся технологически трудоемкости i -го изделия номенклатуры и того изделия, которое принято в качестве условного:
k у.е.i — коэффициент перевода в условные единицы для i -го изделия;
Тр i — технологическая трудоемкость i -го изделия, нормо-час;
Тр у.е. — технологическая трудоемкость изделия принятого в качестве условной единицы.
После того как для каждого изделия определены свои коэффициенты перевода в условные единицы, необходимо определить количество для каждой из позиций номенклатуры:
ОП у.е. — объем производства условных единиц, штук;
— сумма произведений коэффициента перевода в условные единицы для i
-го изделия и запланированного объема производства i
-го изделия;
n — количество позиций в номенклатуре.
Для иллюстрации методики рассмотрим пример, в котором необходимо изготовить три вида изделий (см. табл. 1). При пересчете в условные единицы план выпуска составит 312,5 штук изделий А.
Таблица 1. Пример расчета
|
Изделие |
Количество, шт. |
Трудоемкость, нормо-час |
Количество у.е., шт. |
|
Исходя из понимания общего объема производства в планируемом периоде, уже можно производить расчет времени такта (основного показателя для синхронизации и организации производственных потоков) по известной формуле:
ВТ у.е. - время такта для условной единицы, минут (секунд, часов, дней);
ОП у.е. — объем производства условных единиц, штук.
Необходимо отметить, что непременным условием использования трудового метода является обоснованность используемых в расчетах норм, их соответствие фактическим затратам времени. К сожалению, в большинстве случаев данное условие не может быть выполнено по различным причинам, как организационного, так и технического характера. Поэтому использование именно трудового способа может давать искаженную картину динамики объема производства.
Однако, применение трудового метода в рамках расчета условной единицы измерения планового выпуска не имеет столь жесткого ограничения. Использование даже завышенных нормативных показателей, в случае если завышение носит системный характер, ни коим образом не отражается на результатах вычислений (см. табл. 2).
Таблица 2. Применимость метода при завышенных нормах
|
Кол-во, шт. |
Труд-ть нормативная, нормо-час |
k у.е. i |
Кол-во у.е., шт. |
Труд-ть фактическая, нормо-час |
k у.е. i |
Кол-во у.е., шт. |
|
Как видно из приведенного выше примера итоговое значение объема выпуска не зависит от «качества» используемого нормативного материала. В том и другом случае объем производства в условных единицах остается неизменным.
Расчет доступного времени для выбранной номенклатуры
В дополнение к условно-натуральному методу предлагается подход к определению доступного времени для выбранной номенклатуры производимых изделий в том случае, если расчет времени такта производится не для всего объема производства. В этом случае возникает потребность выделения из общего доступного времени доли, которая будет использована для производства выбранного продукта.
Для расчета общего запланированного объема производства используется трудовой метод исчисления производительности труда, как для всего объема производства, так и для той номенклатуры, время такта которой в дальнейшем предполагается установить:
ОП тр — объем производства в трудовом измерении, нормо-час (человеко-час);
Тр i — нормативная трудоемкость i -го изделия, нормо-часов (человеко-часов);
ОП i — план выпуска i -го изделия;
k в.н. i — коэффициент выполнения норм.
Важным является то, что в данном случае используется коэффициент выполнения норм с целью обеспечения соответствия расчетных данных реальным возможностям производства. Данный коэффициент может исчисляться как по каждому виду изделий, так и для всего объема производства.
ДВ i — доступное время для i -го изделия;
ОП тр i — объем производства i -го изделия в трудовом измерении, нормо-час (человеко-час);
ДВ — общее доступное время, мин. (час., дней).
Для проверки общее доступное время складывается из расчетных долей для каждой номенклатуры, определенных планом производства:
Таблица 3. Пример расчета доступного времени
|
Изделие |
План выпуска, шт. |
Труд-ть, нормо-час |
Кэфф-т выполнения норм |
План выпуска, нормо-час |
Доступное время |
|
Номенклатура 1 | |||||
|
Изделие 1.1. | |||||
|
Изделие 1.2. | |||||
|
Изделие 1.3. | |||||
|
Номенклатура 2 | |||||
|
Изделие 2.1. | |||||
|
Изделие 2.2. | |||||
|
1483 |
1500 |
ОП 1 = 100 × 2,5 × 1,1 + 150 × 2 × 1,1 + 200 × 1,5 × 1,1 = 935 нормо-час
ОП 2 = 75 × 3 × 1,1 + 125 × 2,2 × 1,1 = 548 нормо-час
час.
час.
В итоге, рассчитаем время такта для Номенклатуры 1, в качестве условной единицы примем Изделие 1.3.:
шт.
Данные подходы к расчету основных производственных показателей дают возможность достаточно оперативно и близко к реальности произвести основные вычисления по определению целевого времени такта. И в тех случаях, когда присутствует обширная номенклатура типовых изделий, указанные методы дают возможность балансировать и синхронизировать производство на основе существующих данных о времени цикла каждого из процесса и установленного потребительским спросом времени такта.
Характеристика производства
Режим работы и фонды времени
Режим работы включает в себя количество рабочих дней в году, за исключением выходных и праздничных дней, с двумя сменами в сутки, т.к. разрабатывается автоматизированный участок. Полный календарный годовой фонд времени показывает число часов в году 24 363=8670ч.
Исключая выходные и праздничные дни, из расчета пятидневной рабочей недели длительностью 41 час, получим номинальный фонд времени ФН=4320ч.
Учитываем простои оборудования на ремонт, ФД - действительный годовой фонд времени работы оборудования при 2-х сменной работе.
ФД = 3894 час.
Определение такта выпуска
Для обоснования организации производственного процесса и определения типа производства, необходимо рассчитать средний производственный такс - и среднее штучное время - Тш.ср. изготовления изделия на основных операциях.
Такт выпуска определяется по формуле:
(мин/шт) (3.3.1)
где Фд = 3894 час;
Nг = 20000шт - годовая программа выпуска деталей;
фс = 3894 60/20000 = 11,7 мин/шт
Определение типа производства
Тип производства можно определить по численному значению коэффициента закрепления операция, расчет которого производится по ГОСТ 3.11.08-74. Приближенно тип производства может быть определено по величине коэффициента - Кс
где Тшт.ср - среднее штучное время изготовления изделия, определяется по данным действующего техпроцесса.
Тшт.ср. = 71,43/17 = 4,2 мин.
Кзо =11,6/4,2=2,7
1< Кс?10 - крупносерийное производство
Анализ технологичность конструкции детали «Ведущий вал»
Технологичность - свойство изделия, согласно которому конструкция детали должна соответствовать применению наиболее прогрессивных методов обработки или сборки при изготовлении.
Рациональные конструкции машин, обеспечивающие необходимые эксплуатационные требования не могут быть созданы без учета трудоемкости и материалоемкости их изготовления. Соответствие конструкции машин требованиям трудоемкости и материалоемкости определяют технологичность конструкции. При объективной оценке технологичности конструкции машин, их деталей и узлов, учитывают ряд положительных факторов, определяющих технологичность конструкции.
При объективной оценке технологичности конструкции машин, их деталей и узлов, учитывают ряд положительных факторов, определяющих технологичность конструкции. К ним относится:
Оптимальная форма детали, обеспечивающая изготовление заготовки с наименьшим припуском и наименьшим количеством обрабатываемых поверхностей;
Наименьший вес машины;
Наименьшее количество материала, применяемого в конструкции машин;
Взаимозаменяемость деталей и узлов с оптимальным значением полей допуска;
Нормализация (стандартизация) и унификация деталей, узлов и их отдельных конструкторских элементов.
Основные требования по технологичности конструкции деталей машиностроения излагается в литературе.
Конструкции детали должны состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов (КЭД) или быть стандартной в целом. Детали должны изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок. Размеры детали должны иметь оптимальную точность. Шероховатость поверхностей должна быть оптимальной. Физико-химические и механические свойства материала детали, её жесткость, форма, размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления (включая процессы отделочно-упрочняющей обработки, нанесения антикоррозийных покрытий и т.п.), а также хранения и транспортировки.
Базовая поверхность детали должна иметь оптимальные показатели точность и шероховатости поверхности, которые обеспечивают требуемую точность установки, обработки и контроля.
Заготовки для изготовления деталей должны быть получены рациональным способом с учетом материала, заданного объема выпуска и типа производства. Метод изготовления деталей должен обеспечивать возможность одновременного изготовления нескольких деталей. Конструкция детали должны обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления.
Отработку технологичности детали «Ведущий вал» на технологичность проведем в соответствии с Методическими указаниями .
