Организация производственного процесса во времени

     Все виды движения предметов труда не учитывают длительности различного рода перерывов, возникающих на производстве. Перерывы можно разделить на группы: межоперационные (внутрицикловые), межцикловые перерывы из-за некомплектности незавершенного производства, перерывы из-за задержки выполнения части вспомогательных операций и режимные перерывы. К межоперационным перерывам относятся перерывы из-за партионности и перерывы из-за серийности загрузки оборудования, так называемые перерывы ожидания.

     Перерывы из-за партионности обусловлены самой природой работы партиями деталей. Каждая деталь, поступая на рабочее место в составе партии, пролеживает два один раз до начала обработки, ожидая наступления очереди, другой раз - после по окончании обработки, ожидая окончания обработки последней детали в партии. Например, начинается обработка партии деталей в количестве 100 штук на токарном станке, трудоемкость обработки детали - 5 мин. Восьмая деталь ждала начала обработки (пролеживала) в течение 35 мин (7 лет. * 5 мин). После выполнения операции восьмая деталь будет ждать окончания обработки последней, сотой детали в течение 460 мин (5мин * 92 дет.).

     Перерывы из-за серийности загрузки оборудования при обработке партии деталей возникают в тех случаях, когда обработка их закончена на одном рабочем месте и детали подвезены к другому рабочему месту для дальнейшей обработки Однако это рабочее место занято в данный момент обработкой партии деталей для другого серийного изделия. Например, после обработки на токарном станке партия транспортируется на рабочее место для фрезерования. Однако фрезерный станок занят обработкой партий деталей в 200 штук для другого изделия. При этом идет обработка сотой детали и продолжительность операции - 4 мин. Подвезенная партия деталей будет пролеживать у фрезерного станка 400 мин.

     Средняя величина межоперационного пролеживания определяется опытным путем и колеблется в значительных пределах. Эта величина зависит от количества операций, выполняемых на рабочем месте, т.е. от его коэффициента серийности (уровня специализации).

     Перерывы из-за некомплектности незавершенного производства происходят при комплексно-узловой системе планирования, когда готовые детали, узлы пролеживают в связи с отсутствием других заготовок, деталей, входящих совместно с первыми в один комплект.

     Плохая организация рабочих мест, несвоевременная подача материалов и инструмента, плохое качество технической документации или задержка в ее подготовке, недостатки ремонта – все это может привести к вынужденным перерывам, а, следовательно, к увеличению продолжительности производственного цикла. Режимные перерывы регламентированы режимом работы предприятия (перерывы на обед, между сменами, нерабочие смены, нерабочие дни). Эти перерывы будут наименьшими при непрерывной рабочей неделе. Перерывы связанные с режимом работы предприятия, обычно учитывают путем перевода производственного цикла, рассчитанного по затратам рабочего времени, в календарное время, соблюдая при этом соразмерность всех слагаемых цикла.

     Необходимо иметь в виду, что длительность производственного цикла всего изделия не является арифметической сумой времен циклов изготовления деталей и сборочных узлов, так как многие из них обрабатываются или собираются одновременно, иными словами параллельно.   

2 Особенности организации процессов во времени в литейных, кузнечных и сборочных цехах

     2.1 Литейное производство.

       К особенностям литейного производства относятся:

-   наличие в технологии литья физико-химических (плавка металла) и естественных (сушка форм, остывание отливок) процессов, увеличивающих длительность производственного цикла и требующих дополнительных площадей; выполнение отдельных стадий процесса требует более строгого согласования во времени, обеспечения максимального перекрытия естественных и физико-химических процессов трудовыми;

-       строгая последовательность и постоянство операций по изготовлению отливок в соответствии с принятым методом (например, при отливке в земляные формы: формовка — заливка — остывание — выбивка форм — обрубка и очистка литья). Это упрощает технологическое проектирование, но требует согласования процессов во времени;

-        наличие в производственном процессе трудоемкой и ответственной операции — формовки, от качества которой зависит результат работы всего цеха;

-     большой грузооборот (на 1 т отливок требуется переместить свыше 20 т грузов); это требует четкой организации операций и поиска путей их механизации и автоматизации;

-      повышенная загазованность атмосферы во время заливки и выбивки форм, обусловливающая необходимость принятия специальных мер по изоляции их от других операций по производству отливок.

     Перечисленные особенности литейного производства необходимо учитывать при построении производственного процесса во времени.

     Вид движения предметов труда диктует и режим работы литейного цеха, т.е. порядок выполнения отдельных операций.

     При последовательном их выполнении или ступенчатом режиме работы цеха операции литейного процесса по изготовлению одной отливки или суточной программы их разделены во времени и, как правило, выполняются в разные смены. На рис. 4.20 показан график последовательного выполнения операций литейного процесса в разные смены с одним циклом формовки в сутки. Такая организация процесса характерна для получения крупных отливок в небольших количествах. Для более мелких отливок при последовательном выполнении операций применяется ступенчатый график с двумя циклами формовки в сутки. В результате производительность цеха увеличивается вдвое при значительном сокращении длительности производственного цикла. Из рис. 3 видно, что в производственном цикле изготовления отливок при последовательном режиме работы основную долю времени занимают естественные процессы и ожидание выполнения последующих операций, поэтому длительность производственного цикла в этом случае максимальна.

     При изготовлении большого количества мелких отливок применяют параллельное движение, при котором операции разделяются не во времени, а в пространстве. Из графика организации литейного процесса (рис. 4) видно, что при параллельном выполнении операций длительность производственного цикла изготовления отливки или их партии незначительна, поскольку время ожидания сводится практически к нулю. Благодаря более высокому уровню механизации и автоматизации при массовом производстве небольших отливок значительно повышается производительность труда и снижается их себестоимость, увеличивается выпуск литья на единицу производственной площади. 

Рис.3  График работы литейного цеха и изготовления отливки А при последовательном выполнении операций 

Рис.4 График изготовления партии отливок А и работы отделений литейного цеха при параллельном выполнении операции в две смены 

     2.2 Кузнечное производство.

     Одна из особенностей ковки и штамповки — постоянство и строгая последовательность операций. В большинстве случаев процесс состоит из двух основных операций: нагрева и ковки (или штамповки), выполняемых на различных видах оборудования. Обычно первая операция — более длительная, а вторая — более короткая, так как заготовка остывает быстро, а ковочное оборудование имеет высокую производительность. Это обусловливает такую организацию процесса во времени, которая обеспечивает полное использование как нагревательного, так и кузнечно-штамповочного оборудования и сокращение длительности производственного цикла.

     Сочетание ковки с нагревом в кузнечном производстве определяет методы ковки: «отдельными выдачами» (пачками), «с подогревом» и «с одного нагрева».

     Отдельные выдачи партий заготовок в количествах, обеспечивающих полное использование вместимости печи (n_нг), загружаются для первого нагрева, после которого выполняется первая операция ковки (например, протяжка). После второго нагрева следует вторая операция ковки (например, отделка). Схема такого метода ковки партии заготовок п = п_нг приведена на рис. 5. 

Рис.5 График организации процесса ковки «отдельными выдачами» tнг1, tнг2 – время соответственно первого и второго нагрева tк1, tк2 – время ковки по первой и второй операции

     Длительность цикла изготовления всей партии поковок 

     Такой метод организации процесса ковки нерационален, так как время нагревов не перекрывается временем ковки, вследствие чего оборудование и рабочие простаивают. К тому же теряется остаточное тепло первого нагрева. Поэтому он применяется лишь при изготовлении сложных поковок в небольших количествах.

     При ковке «с подогревом» каждая заготовка по окончании первой операции сразу же помещается в печь для подогрева, продолжительность которого значительно меньше, поскольку используется остаточное тепло (рис. 6). Как видно из графика, время повторного нагрева в значительной мере перекрывается временем ковки, поэтому перерывы сокращаются, а при определенных условиях могут быть сведены к нулю.

Рис 6. График организации процесса ковки «с подогревом» ( n – 6шт ,nнг – 3шт ) 

     При ковке «с подогревом» вся партия поковок разбивается на загрузочные партии исходя из вместимости печи и необходимости обеспечить полную загрузку рабочих мест ковки. Минимальное количество заготовок в загрузочной партии

где tнг2 — продолжительность подогрева; tкб — продолжительность наиболее длительной операции ковки.

     Если время подогрева значительно меньше времени первого нагрева и вместимость печи не позволяет загружать в нее больше заготовок, чем загрузочной партии (в примере принято, что в печи может находиться одновременно не более трех заготовок), то возникают небольшие перерывы в ковке из-за ожидания окончания первого нагрева последующей загрузочной партии (t_ож).    

     Продолжительность этого перерыва (время ожидания)

     Отсюда оптимальная загрузочная партия при t ож  = О

     При изготовлении всей партии поковок общее время перерывов

     Общая длительность цикла изготовления партии поковок определяется по формуле:

     Если вместимость печи позволяет одновременно нагревать больше заготовок, чем в загрузочной партии, то перерывы (ожидания) могут быть сведены к нулю. Так, если в рассматриваемом примере допустить нагрев одновременно четырех заготовок, благодаря чему первую заготовку второй загрузочной партии можно загрузить на минуту раньше, то перерывы будут отсутствовать и продолжительность цикла будет минимальной.

     При ковке «с одного нагрева», применяемой в основном для получения мелких поковок и штамповок с небольшим числом переходов, операции выполняются последовательно. В этом случае возможно согласование работы печей и рабочих мест ковки таким образом, что время ожидания нагрева заготовок, кроме первой, будет равно нулю (рис. 7). Наименьшая длительность цикла 

где кпх — количество переходов ковки (штамповки); tki — время ковки на i-м переходе.

Наиболее  выгодный размер загрузочной партии 

Уменьшение  его приведет к перерывам в  работе и простоям из-за ожидания нагрева очередной заготовки, увеличение — к перегреву заготовок. 

Рис. 7. График организации процесса ковки « с одного нагрева » (n=6шт)

     2.3 Сборочное производство.

     Построение сборочных процессов во времени имеет особенности, обусловленные характером расчлененности изделия (машины) на отдельные сборочные элементы:

-       большинство деталей перед установкой на машину предварительно собирают в сборочные единицы, обособленные от других элементов машины; это позволяет организовать их параллельную сборку;

-    сборочные операции в отличие от заготовительных и обрабатывающих являются более однородными, легко поддаются элементарному расчленению на отдельные переходы, что дает возможность перегруппировки их в новые операции; это обстоятельство во многих случаях создает благоприятные условия для уравнивания длительности операций по отдельным рабочим местам;

-        продолжительность сборочных процессов и операций зависит не только от их трудоемкости, но и от числа рабочих, одновременно занятых их выполнением, т.е. от так называемого фронта работ; это позволяет во многих случаях уменьшить длительность цикла сборки.

     Сборочный процесс может быть организован последовательно, параллельно-последовательно и параллельно.

     Последовательная сборка машин применяется в том случае, если все сборочные работы (от первой сборочной единицы до полной сборки и испытаний) выполняет одна бригада сборщиков (рис. 8). 

Рис.8. График организации последовательной сборки двух машин (n=2)