Производственный цикл

Поскольку все, без исключения, дискретные производственные процессы следует охарактеризовать такими существенными признаками, как структурная организация и способ организации движения предметов труда (ПТ) от операции к операции, то по первому признаку в наиболее общем случае будем различать сложные и простые процессы.

Сложным будем называть дискретный производственный процесс, включающий хотя бы одну операцию, назначение которой состоит в образовании одной сборочной единицы (изделия) из двух или более деталей (сборочных единиц). Формально структура такого процесса может быть представлена ориентированным графом сетевой структуры (рис. 3.1 и рис. 3.2) [10, c.9-10]

Рис. 3.1. Структурная схема сложного производственного процесса

Рис. 3.2. Граф сложного производственного процесса ( · - вершина, отражающая операцию; ® - ребро, отражающее межоперационную связь по материальному потоку)

Таким образом, в сложном процессе на каждую операцию для сборки (сварки, клепки) может поступать несколько ПТ различного наименования, обработанных или собранных в других ЧПП, предшествующих по технологическому маршруту данному. Его структура может включать как сложные ЧПП более низкого уровня, так и простые процессы.

Простым называется дискретный производственный процесс, в котором обрабатываются ПТ только одного наименования. Примеры простых процессов: изготовление втулок, валов, шестерен и других деталей. К простым относятся также производственные процессы сборки, регулировки и испытаний сборочных единиц и изделий. Формально структура простого процесса может быть отражена линейным графом (рис. 3.3 и 3.4) [10, c.11]

Рис. 3.3. Структурная схема простого производственного процесса

Рис. 3.4. Граф простого производственного процесса

Наиболее распространенной является следующая классификация. Различают три основных вида организации производственных процессов во времени.

1 Последовательный, характерный для единичной или партионной обработки или сборки изделий.

2 Параллельно-последовательный, используемый в условиях прямоточной обработки или сборки изделий.

3 Параллельный, применяемый в условиях поточной обработки или сборки.

При последовательном виде движения производственный заказ - одна деталь, или одна собираемая машина, или партия деталей (серия машин) - в процессе их производства переходит на каждую последующую операцию процесса только после окончания обработки (сборки) всех деталей (машин) данной партии (серии) на предыдущей операции. В этом случае с операции на операцию транспортируется вся партия деталей одновременно. При этом каждая деталь партии машины (серии) пролеживает на каждой операции сначала в ожидании своей очереди обработки (сборки), а затем в ожидании окончания обработки (сборки) всех деталей машин данной партии (серии) по этой операции.

На рис. 3.5 представлена диаграмма технологического процесса, состоящего из четырех операций различной продолжительности. Каждая операция выполняется на одном станке. Все эти станки может обслуживать один рабочий, который после окончания операции на четвертом станке возвращается к первому станку [8, c.33].

Рис. 3.5. Последовательный технологический цикл, состоящий из четырех технологических операций с номерами i = 1, 2, 3, 4, обслуживаемых рабочим I в течение промежутка времени F

Параллельно-последовательный вид движения предметов труда характеризуется тем, что процесс обработки деталей (сборки машин) данной партии (серии) на каждой последующей операции начинается раньше, чем полностью заканчивается обработка всей партии деталей (сборки машин) на каждой предыдущей операции. Детали передаются с одной операции на другую частями, транспортными (передаточными) партиями k. Накопление некоторого количества деталей на предыдущих операциях перед началом обработки партии на последующих операциях (производственный задел) позволяет избежать возникновения простоев.

Параллельно-последовательный вид движения предметов труда позволяет значительно уменьшить продолжительность производственного процесса обработки (сборки) по сравнению с последовательным видом движения. Применение параллельно-последовательного вида движения экономически целесообразно в случаях изготовления трудоемких деталей, когда длительности операций процесса значительно колеблются, а также в случаях изготовления малотрудоемких деталей крупными партиями (например, нормалей мелких унифицированных деталей и т.д.).

На рис. 3.6 представлен график параллельно-последовательного технологического цикла изготовления партии деталей величиной n, разбитой на две транспортные (передаточные) партии, каждая из которых содержит k единиц деталей [8, c.34-35].

 

Рис. 3.6. Параллельно-последовательный

 технологический  цикл: τ - время прослеживания

передаточной партии до момента ее

запуска на вторую операцию

 

При параллельном виде движения обработка (сборка) каждой передаточной партии на каждой последующей операции начинается немедленно после окончания предыдущей операции. Этим параллельный технологический цикл отличается от параллельно-последовательного, в котором передаточная партия может некоторое время пролеживать до запуска на следующую операцию. Общая продолжительность процесса обработки (сборки) партии деталей (серии машин) значительно уменьшается по сравнению с тем же процессом, выполняемым последовательно, а в некоторых случаях и параллельно-последовательно. В этом заключается существенное преимущество параллельного вида движения, позволяющего значительно сократить продолжительность производственного процесса.

График параллельного цикла изготовления партии деталей показан на рис. 3.7. Партия деталей величиной n, разбита на три транспортные (передаточные) партии, каждая из которых содержит k единиц деталей. Рабочие с номерами I - IV закреплены за станками 1 - 4 соответственно. Рабочие специализируются только на одной технологической операции и от станка к станку не переходят [8, c.36].

Рис. 3.7. Параллельный технологический цикл, партия деталей состоит из трех передаточных партий k

Подводя итог вопросу, подчеркнем, что обычно используется один из трех видов движения предметов труда по операциям: последовательный, параллельный, параллельно-последовательный.

При последовательном движении обработка партии одноименных предметов труда на каждой последующей операции начинается лишь тогда, когда вся партия прошла обработку на предыдущей операции. При параллельном движении передача предметов труда на последующую операцию осуществляется поштучно или транспортной партией сразу после обработки на предыдущей операции. При параллельном виде движения длительность производственного цикла значительно сокращается. При параллельно-последовательном виде движения предметы труда передаются на последующую операцию по мере их обработки на предыдущей поштучно или транспортной партией. При этом время выполнения смежных операций частично совмещается таким образом, что партия изделий обрабатывается на каждой операции без перерывов.

Наименьшая длительность производственного цикла имеет место при параллельном виде сочетания операций. Однако его применение требует равенства или краткости продолжительности операций, иначе возникают простои оборудования, ухудшение использования рабочего времени, межоперационное пролеживание предметов труда. Поэтому его использование предполагает детальную разработку технологического процесса, тщательную синхронизацию операций, что возможно в большинстве случаев в массовом, крупносерийном производстве. При достаточно высокой степени стандартизации деталей и узлов, внедрении групповых методов обработки он может эффективно применяться и в мелкосерийном, а иногда и индивидуальном производстве.

Последовательный вид сочетания операций является наименее эффективным. Используется он в мелкосерийном и индивидуальном производстве, где затруднено применение групповых методов обработки. Параллельно-последовательный вид сочетания операций имеет наибольшее распространение при изготовлении одноименной продукции, неравномерной мощности оборудования и частичной синхронизации операций.

4. Расчет  длительности производственного  цикла

Без научно обоснованного расчета длительности производственного цикла нельзя правильно составить производственную программу предприятия и цехов, определить технико-экономические показатели деятельности. Длительность производственного цикла влияет на сроки подготовки производства новой продукции, оборачиваемости оборотных средств, является важной величиной при организации оперативно-производственного планирования, материально-технического снабжения и т.д.

В общем виде длительность производственного цикла определяется по формуле [6, с.97]:

Тц = Тврп + Твпр, (4.1)

где Тврп - время рабочего процесса;

Твпр - время перерывов.

Во время рабочего периода выполняются технологические операции [6, с.97]:

Тврп = Тшк + Тк + Ттр + Те, (4.2)

где Тшк - штучно-калькуляционное время;

Тк - время контрольных операций;

Ттр - время транспортирования предметов труда;

Те - время естественных процессов (старения, релаксации, естественной сушки, отстоя взвесей в жидкостях и т.п.).

Сумму времен штучного, контрольных операций, транспортирования называют операционным временем (Топр) [6, с.98]:

Топр = Тшк + Тк + Ттр. (4.3)

В операционный цикл Тк и Ттр включены условно, так как в организационном отношении они не отличаются от технологических операций, штучно-калькуляционное время рассчитывается по формуле [6, с.98]:

Тшк = Топ + Тпз + Тен +Тото, (4.4)

где Топ - оперативное время;

Тпз - подготовительно-заключительное время при обработке новой партии деталей;

Тен - время на отдых и естественные надобности рабочих;

Тото - время организационного и технического обслуживания (получение и сдача инструмента, уборка рабочего места, смазка оборудования и т.п.).

Оперативное время (Топ) в свою очередь состоит из основного (Тос) и вспомогательного времени (Тв) [6, с.98]:

Топ = Тос + Тв, (4.5)

Основное время - это непосредственное время обработки или выполнения работы.

Вспомогательное время:

Тв = Ту + Тз + Ток, (4.6)

где Ту - время установки и снятия детали (сборочной единицы) с оборудования;

Тз - время закрепления и открепления детали в приспособлении;

Ток - время операционного контроля рабочего (с остановкой оборудования) в ходе операции.

Время перерывов (Твпр) обусловлено режимом труда (Трт), межоперационным пролеживанием детали (Тмо), временем перерывов на межремонтное обслуживание и осмотры оборудования (Тр) и временем перерывов, связанных с недостатками организации производства (Торг) [6, с.99]:

Твпр = Тмо + Трт + Тр + Торг. (4.7)

Время межоперационного пролеживания (Тмо) определяется временем перерывов партионности (Тпар), перерывов ожидания (Тож) и перерывов комплектования (Ткп) [6, с.99]:

Тмо = Тпар + Тож + Ткп. (4.8)

Перерывы партионности (Тпар) возникают при изготовлении изделий партиями и обусловлены пролеживанием обработанных деталей до готовности всех деталей в партии на технологической операции.

Перерывы ожидания (Тож) вызываются несогласованной длительностью смежных операций технологического процесса.

Перерывы комплектования (Ткп) возникают при переходе от одной фазы производственного процесса к другой.

Таким образом, в общем виде производственный цикл выражается формулой [6, с.100]:

Тц = Топр + Те + Тмо + Трт + Тр + Торг. (4.9)

Свои особенности на исчисление ДПЦ оказывает и характер организации движения предметов труда.

При последовательном способе движения ДПЦ обработки партии запуска традиционно рассчитывается формуле [11, с.8]:

Тц1 = n  ti , (4.10)

где Тц1 - ДПЦ при последовательном способе движения ПТ;

n - размер  партии запуска;

ti - штучно-калькуляционное время i-й операции;

i - номер  операции (i = 1, 2, 3,.., m).

В некоторых случаях формула (2.10) приводится в модифицированном варианте, а именно [11, с.8]:

Тц1 = n     , (4.11)

где K1i - количество рабочих мест, занятых выполнением i-й операции.

При параллельном способе движения ПТ для случая, если t1=t2=t3= ..= tn, ДПЦ обычно рассчитывается по формуле [11, с.13]:

Тц2 =   ti + t*(n - 1), (4.12)

В случае, если в рассматриваемом процессе длительности операций не равны между собой, то ДПЦ предлагается рассчитывать по формуле [11, с.13]:

Тц2 =   ti + tгл*(n - 1), (4.13)

где tгл - штучно-калькуляционное время самой продолжительной операции (ее обычно называют главной операцией).

Формула для расчета ДПЦ при параллельно-последовательном способе движения ПТ имеет вид [11, с.18]:

Тц3 =  ti + (n-1) * (  tбi -   tмi ), (4.14)

где mм - количество “меньших операций”;

mб - количество “больших операций”;

tбi - продолжительность “больших операций”;

tмi - продолжительность “меньших операций”.

Также предлагается рассчитывать ДПЦ по формуле [11, с.18]:

Тц3 =  ti+(n-1)*( tmaxi -  tmini )+(n-1)*tгл, (4.15)

где tmaxi - максимальная из двух длительностей смежных операций;

tmini - минимальная из двух длительностей смежных операций.

Существует и такая формула [11, с.19]:

Тц3 = n   ti - (n-1)  tкорi, (4.16)

где tкорi - штучно-калькуляционное время на “короткой”, т.е. менее трудоемкой, из двух смежных операций.

В случае, если размер передаточной партии больше 1, то предлагается формула вида [11, с.19]:

Тц3 = n  ti - (n-nп)  tкорi . (4.17)

Таким образом, ДПЦ - показатель, характеризующий время, необходимое для обработки партии запуска ПТ одного наименования в ЧПП, рассматриваемом в качестве элемента производственной системы более высокого порядка. Время обработки партии запуска обусловлено как длительностью отдельных операций, так и способом организации движения ПТ, который, в свою очередь, характеризуется размерами партии запуска и передаточных партий, наличием различного рода производственных заделов.

Поскольку любая производственная система является сложным образованием, включающим множество взаимосвязанных элементов, функционирование которых подвергается воздействию случайных факторов (внутренних и внешних), то методика расчета ДПЦ должна их учитывать. В связи с этим и существует много вариантов расчета длительности цикла, задача в данном случае сводится к выбору оптимальной формулы.