Производственный процесс и типы производств

Рис. 7.11. Схемы движения изделий по поточным линиям:  
а — разветвляющаяся; б — зигзагообразная; в — П-образная;  
г — Т-образная; д — замкнутая; е — многоуровневая.

Транспортные средства в поточном производстве

В поточном производстве применяются  разнообразные транспортные средства (табл. 7.3).

Таблица 7.3

Классификация транспортных средств в поточном производстве

Признак

Характеристика

Назначение

Транспортеры

Конвейеры

Вид привода

бесприводные:

приводные:

автономные:

склизы  желобы  тележки

с электроприводом, гидроприводом, пневмоприводом

промышленные роботы, роботрейлеры с бортовыми компьютерами и программным управлением

Принцип действия

Механические транспортеры. Пневмотранспорт. Гидротранспорт. Электромагнитный транспорт. Волновой. Гравитационный. На воздушной  подушке

Конструкция

Транспортеры и конвейеры:  ленточные, роликовые, шнековые, пластинчатые, цепные, тележечные, тросиковые (с тянущей шайбой), спутниковые (палетные)

Расположение в пространстве

Горизонтально замкнутые

Вертикально замкнутые

Подвесные

Смешанные (комбинированные)

Непрерывность действия

Непрерывные

Пульсирующие

Функция

Распределительные конвейеры

Рабочие конвейеры

В машиностроении и приборостроении  широко применяются конвейеры —  транспортные средства, служащие для  транспортировки изделия или  транспортировки и выполнения на нем рабочих операций и регламентирующие ритм работы поточной линии, то есть, играющие организующую роль в потоке. Если конвейер служит для перемещения изделий  и поддержания ритма работы линии  путем четкого адресования изделий по рабочим местам, он называется распределительным, если он служит и местом выполнения операции — называется рабочим.

Основы расчета и организации  поточных линий

При проектировании и организации  поточных линий выполняются расчеты  показателей, определяющих регламент  работы линии и методы выполнения технологических операций.

Такт поточной линии — промежуток времени между выпуском изделий (деталей, сборочных единиц) с последней операции или их запуском на первую операцию поточной линии.

Исходные данные расчета такта:

- производственное задание на  год (месяц, смену); 
- плановый фонд рабочего времени за этот же период; 
- планируемые технологические пооперационные потери.

Такт поточной линии рассчитывается по формуле

r = F_д / Q_вып,

где r — такт поточной линии (в мин.); 
F_д — действительный годовой фонд времени работы линии в планируемом периоде (мин.); 
Q_вып — плановое задание на тот же период времени (шт.).

F_д = D_раб Ч d_см Ч T_см Ч k_пер Ч k_рем,

где D_раб — число рабочих дней в году; 
d_см — количество рабочих смен в сутки; 
T_см — продолжительность смены (в мин.); 
k_пер — коэффициент, учитывающий планируемые перерывы; 
k_рем — коэффициент, учитывающий время плановых ремонтов.

k_пер = (Т_см - Т_пер) / Т_см,

где Т_пер — время планируемых внутрисменных перерывов; 
k_рем — рассчитывается аналогичным способом.

Классификация поточных линий приведена  в табл. 7.4

Таблица 7.4

Классификация поточных линий

№ п/п	Признак	Характеристика
1	Степень механизации технологических  операций	1.1. Механизированные  1.2. Комплексно-механизированные  1.3. Полуавтоматические  1.4. Автоматические  1.5. Гибкие интегрированные
2	Количество типов   одновременно обрабатываемых   и собираемых изделий	2.1. Однономенклатурные (обработка изделия одного наименования)  2.2. Многономенклатурные (обработка изделий нескольких наименований одновременно или последовательно)
3	Характер движения изделий   по операциям   производственного процесса	3.1. Непрерывно-поточные (все операции  синхронизированы во времени,  т.е. равны или кратны такту  линий)  3.2. Прерывно-поточные (перерывы в ходе производственного процесса и невозможность синхронизировать технологические операции во времени)
4	Характер работы конвейера	4.1. С рабочим конвейером, когда  операции выполняются без снятия  изделия с конвейера  4.2. С распределительным конвейером, когда конвейер осуществляет доставку изделия на рабочее место, а операция выполняется со снятием изделия с конвейера  4.3. С непрерывно движущимся конвейером  4.4. С пульсирующим конвейером

При неизбежных технологических потерях (планируемом выходе годных), такт r рассчитывается по формуле

r = F_д / Q_зап,

где Q_зап — количество изделий, запускаемых на поточную линию в планируемом периоде (шт):

Q_зап = Q_вып Ч k_зап,

где k_зап — коэффициент запуска изделий на поточную линию, равный величине, обратной коэффициенту выхода годных изделий (a); k_зап = 1/a.

Выход годных изделий в целом  по поточной линии определяется как  произведение коэффициентов выхода годных по всем операциям линии

a = a1 Ч a2 Ч ... Ч an.

Ритм — это количество изделий, выпускаемых поточной линией в единицу времени.

Расчет количества оборудования поточной линии ведется по каждой операции технологического процесса:

или ,

где — расчетное количество оборудования (рабочих мест) на i-й операции поточной линии; 
t_штi — норма штучного времени на i-ую операцию (в мин); 
k_запi — коэффициент запуска детали на i-ю операцию.

Принятое количество оборудования или рабочих мест на каждой операции W_пi определяется путем округления расчетного их количества до ближайшего большего целого числа.

Коэффициент загрузки оборудования (рабочих  мест) определяется как

.

Количество оборудования (рабочих  мест) на всей поточной линии

,

где ч_оп — число операций технологического процесса.

Явочное количество рабочих (Р_яв) равно количеству рабочих мест на поточной линии с учетом многостаночного обслуживания:

,

где k_мо — коэффициент многостаночного обслуживания;

,

где S Р_i — численность рабочих участка.

Общее число рабочих на поточных линиях определяется как среднесписочное:

,

где Р_сп — среднесписочное число рабочих поточной линии; 
d — процент потерь рабочего времени (отпуска, болезни и т.д.); 
d_см — количество смен.

Скорость движения конвейера (V):

- при непрерывном движении конвейера  V=L / r; 
- при пульсирующем движении конвейера V= L/ t_тp,

где L — расстояние между центрами двух смежных рабочих мест, то есть шаг конвейера (м); 
t_тp — время транспортировки изделия с одной операции на другую.

Задел — производственный запас материалов, заготовок или составных частей изделия для обеспечения бесперебойного протекания производственных процессов на поточных линиях.

Различают следующие виды заделов:

- технологический; 
- транспортный; 
- резервный (страховой); 
- оборотный межоперационный.

Технологический задел (Z_т) — детали (сборочные единицы, изделия), находящиеся непосредственно в процессе обработки:

,

где — число рабочих мест на каждой операции; 
n_i — количество деталей, одновременно обслуживаемых на i-м рабочем месте.

Транспортный задел (Z_тр) — количество деталей, находящихся в процессе перемещения между операциями и расположенных в транспортных устройствах.

При непрерывном движении конвейера

Z_тр =L_ркР / V,

где L_рк — длина рабочей части конвейера (м); 
V — скорость движения конвейера (м/мин); 
Р — количество изделий в операционной партии (шт).

При периодической транспортировке

Транспортный технологический  заделы зависят от параметров оборудования, тех. процессов.

Резервный (страховой) задел создается для нейтрализации последствий, связанных со случайным характером выхода изделия в брак, перебоев в работе оборудования и др.

где Т_переб — время возможного перебоя поступления изделий с данной операции на операцию, подлежащую страхованию (мин); 
r — такт поточной линии (мин).

Оборотный межоперационный  задел на линии — количество заготовок (деталей, сборочных единиц), находящихся между операциями линии и образующихся вследствие различной производительности смежных рабочих мест для выравнивания работы линий. Размер межоперационного задела постоянно колеблется от максимума до нуля и наоборот. Максимальная величина межоперационного оборотного задела определяется разностью производительностей смежных операций:

,

где Т_совм — время совместной работы оборудования на обеих операциях (в мин); 
— количество оборудования на подающих и потребляющих смежных операциях, работающего в период Т_совм (шт); 
t_штi — норма времени выполнения операции.

Синхронизация — процесс выравнивания длительности операции технологического процесса согласно такту поточной линии. Время выполнения операции должно быть равно такту линии или кратно ему.

Методы синхронизации:

- дифференциация операций; 
- концентрация операций; 
- установка дополнительного оборудования; 
- интенсификация работы оборудования (увеличение режимов обработки); 
- применение прогрессивного инструмента и оснастки; 
- улучшение организации обслуживания рабочих мест и т.д.

7.7. Организация автоматизированного  производства

Высшей формой поточного производства является автоматизированное производство, где сочетаются основные признаки поточного  производства с его автоматизацией. В автоматизированном производстве работа оборудования, агрегатов, аппаратов, установок происходит автоматически  по заданной программе, а рабочий  осуществляет контроль за их работой, устраняет отклонения от заданного процесса, производит наладку автоматизированного оборудования.

Различают частичную и комплексную  автоматизацию.

При частичной автоматизации рабочий полностью освобождается от работ, связанных с выполнением технологических процессов. В транспортных, контрольных операциях при обслуживании оборудования, в процессе установки — полностью или частично сокращается ручной труд.

В условиях комплексно-автоматизированного производства технологический процесс изготовления продукции, управление этим процессом, транспортировка изделий, контрольные операции, удаление отходов производства выполняются без участия человека, но обслуживание оборудования — ручное.

Основным элементом автоматизированного  производства являются автоматические поточные линии (АПЛ).

Автоматическая поточная линия — комплекс автоматического оборудования, расположенного в технологической последовательности выполнения операций, связанный автоматической транспортной системой и системой автоматического управления и обеспечивающий автоматическое превращение исходных материалов (заготовок) в готовое изделие (для данной автолинии). В АПЛ рабочий выполняет функции наладки, контроля за работой оборудования и загрузки линии заготовками.

Основные признаки АПЛ:

- автоматическое выполнение технологических  операций (без участия человека); 
- автоматическое перемещение изделия между отдельными агрегатами линии.

Автоматические комплексы с замкнутым циклом производства изделия — ряд связанных между собой автоматическими транспортными и погрузо-разгрузочными устройствами автоматических линий.

Автоматизированные участки (цехи) включают в себя автоматические поточные линии, автономные автоматические комплексы, автоматические транспортные системы, автоматические складские системы; автоматические системы контроля качества, автоматические системы управления и т.д. Примерная структура автоматизированного производственного подразделения приведена на рис. 7.12.

Рис. 7.12. Структурный состав автоматизированного  производственного подразделения

В условиях постоянно изменяющегося  нестабильного рынка (тем более  многономенклатурного производства) важной задачей является повышение гибкости (многофункциональности) автоматизированного  производства, с тем чтобы максимально  удовлетворить требования, нужды  и запросы потребителей, быстрее  и с минимальными затратами осваивать  выпуск новой продукции.

Методы повышения гибкости автоматизированных производственных систем:

- использование автоматизированных  систем технической подготовки  производства (САПР); 
- применение быстропереналаживаемых автоматических поточных линий; 
- применение универсальных промышленных манипуляторов с программным управлением (промышленных роботов); 
- стандартизация применяемого инструмента и средств технологического оснащения; 
- применение в автоматических линиях автоматически переналаживаемого оборудования (на базе микропроцессорной техники); 
- использование переналаживаемых транспортно-складских и накопительных систем и т.д.