3.3. Поточные линии, их элементы, параметры и классификация.
Наиболее прогрессивным методом организации основного производства является поточный метод, который соответствует принципам рациональной организации производства.
Поточное производство имеет следующие основные признаки:
расчленение производственного процесса на операции;
закрепление каждой операции за определенным рабочим местом, машиной;
одновременное выполнение всех операций;
немедленная передача предмета труда с одной операции на другую;
расположение технологического оборудования по ходу технологического процесса.
Технологическое оборудование, расположенное в последовательности выполнения технологического процесса, образует поточную линию. Расчленение производственного процесса на составные части повторяющиеся на каждом рабочем месте, вызывает необходимость постоянного перемещения предметов труда от одного рабочего места к другому, которое может осуществляться механизмами и вручную. Чтобы каждое предыдущее рабочее место непрерывно давало работу каждому последующему, необходима согласованность продолжительности выполнения операций на рабочих местах. Этим обеспечивается непрерывность производственного процесса и сокращение перерывов в движении предмета труда. В зависимости от того, как реализуются эти требования, поточные линии подразделяют на ряд видов.
По количеству машин, закрепленных за одним рабочим местом, поточные линии делятся на простые и сложные. Простой поточной линией называется такая, в которой на каждом рабочем месте используется одна машина. К сложным поточным линиям относятся такие, в которых на отдельных рабочих местах установлены не одна, а несколько однотипных машин, выполняющих определенную технологическую операцию.
По степени механизации поточные линии подразделяются на линии с преобладанием ручного труда, частично механизированные, комплексно-механизированные и автоматизированные.
По степени специализации поточные линии делятся на однопредметные и многопредметные. На однопредметных линиях вырабатывается один вид продукции, например хлеб ржаной, батоны рижские, булки городские.
На многопредметных линиях вырабатываются различные, но технологически однородные виды продукции, например, конфеты «Ласточка», «Буревестник», «Весна», сухари сливочные, ванильные, лимонные.
По степени охвата производства линии подразделяют на участковые и сквозные. Участковые поточные линии охватывают какую-либо часть производственного процесса, сквозные — весь производственный процесс.
По расположению в пространстве поточные линии могут быть горизонтальными, вертикальными и смешанными.
По способу перемещения предмета труда от одной операции к другой линии делятся на конвейерные и бесконвейерные. В конвейерных линиях в качестве транспортных средств используем транспортер, в бесконвейерных — тележки, электрокары, рольганги.
По способу поддержания ритма линии могут быть с регламентированным и со свободным ритмом. Регламентированный ритм обеспечивается применением автоматического оборудования не только на технологических, но и на перемещающих операциях, в результате чего предмет труда поступает с одного места к другому через строго определенные промежутки времени. На поточных линиях со свободным ритмом скорость передачи предмета труда определяется рабочим.
По форме поточные линии могут быть прямыми, замкнутыми, змеевидными, собирательными, П-образными и пр.
Производственные поточные линии или их совокупность образуют производственный поток, который может быть однолинейным и многолинейным. Однолинейный поток образует одна простая или сложная линия. Многолинейный поток состоит из нескольких поточных линий и может быть простым и сложным. Простой многолинейный производственный поток состоит из нескольких последовательно расположенных линий.
Сложный многолинейный поток включает в себя несколько поточных линий, расположенных последовательно и параллельно. Производственный поток может быть непрерывным и прерывным.
Прерывный поток имеет все признаки потока, но характеризуется отсутствием согласованной производительности рабочих мест потока и значительным расхождением между ритмами каждого рабочего места и заданного ритма потока. Синхронизации операций в этом случае достичь нельзя. Загрузка оборудования и рабочих мест на таких линиях недостаточно равномерна, и неизбежны простои машин и рабочих на некоторых рабочих местах.
Прерывный поток является наименее совершенной формой поточного производства, но он имеет существенные преимущества перед непоточной формой организации производства. Эти преимущества состоят в том, что резко сокращаются промежутки времени между выпуском двух готовых изделий, следующих одно за другим, или двух порций (партий) продукции.
Непрерывный производственный поток — наиболее совершенная форма организации поточного производства. Он соответствует всем признакам потока, и все рабочие места в нем согласованы по производительности. Ритмы рабочих мест равны между собой и ритму потока. Предмет труда перемещается с одной операции на другую без пролеживания.
Равенство или кратность времени выполнения каждой операции ритму поточной линии обеспечивается синхронизацией технологического процесса. В результате создается возможность организации графика параллельного вида движения предметов труда и непрерывного протекания производственного процесса. Это создает условия для непрерывной работы всех машин потока.
Для организации ритмичной работы поточных линий большое значение имеет выбор вида межоперационного транспорта.
Назначение транспортных средств в поточном производстве состоит не только в обслуживании рабочих мест, но и в поддержании заданного ритма потока путем принудительного перемещения изделий с одной операции на другую.
Средства межоперационного транспорта, применяемого на поточных линиях, разнообразны. Их можно разделить на приводные и бесприводные. Приводные средства делятся на подъемно-транспортные механизмы (например, нории в мукопросеивательном отделении хлебозавода) и конвейеры непрерывного действия (например, конвейеры, перемещающие тестовые заготовки в расстоечных шкафах и печах непрерывного действия).
Для перемещения тяжелых грузов (мешки с мукой, сахарным песком и пр., фляги, бочки) используются рольганги. Наиболее распространенное стационарное устройство для перемещения мелких изделий (конфеты, печенье, сухари) — наклонные лотки (склизы), по которым изделия перемещаются под действием собственной массы.
Организация поточных линий предъявляет особые требования как к размещению технологического оборудования, так и к выбору различного вида транспортных средств. Для поточного производства установленного ритма выбирают транспортные средства соответствующей производительности, имеющие соответствующую скорость, обеспечивающую установленный ритм Д
Скорость конвейера v (м/мин) определяется по формуле
v = t/r,
где l — шаг конвейера, м; r — ритм поточной линии, минут на единицу продукции.
Ритмичность потока или поточной линии отражает показатель затрат времени гп, который называется ритмом (тактом). Этот показатель рассчитывается по формуле
гп=В/П,
где В плановый фонд времени работы в смену (сутки), ч; П — задание потоку (поточной линии) по выработке продукции в смену (сутки), т.
Ритм потока — это промежуток времени между выпуском двух следующих одна за другой единиц готовой продукции с последней операции потока (поточной линии).
Величиной, обратной ритму, является темп потока Т:
Т=П/В.
Следовательно, темп потока характеризует его производительность. В том случае, если поток является многопредметным, выпускающим несколько видов технологически однородной продукции, величина ритма устанавливается для каждого вида продукции отдельно.
Наряду с ритмом потока (поточной линии) важнейшими характеристиками поточной линии являются ритмы рабочих мест.
Ритм рабочего места гр. м — это промежуток времени между смежными одинаковыми и повторяющимися частичными процессами труда или операциями, выполняемыми на данном рабочем месте. Он определяется как отношение:
rР. м = T/Z,
где Т — плановый фонд рабочего времени, на который рассчитано производственное задание рабочему месту, ч, смены, сут; Z — производственное задание рабочему месту, единицы продукции.
Производственное задание рабочему месту — это такое количество предметов труда, которое должно быть обработано на данном рабочем месте в единицу времени, чтобы обеспечить непрерывную работу ведущей машины. Производственное задание Z (в единицах продукции) рассчитывается по формуле
Z = qa,
где q — выработка ведущей машины потока в ту же единицу времени, единицы продукции; а — коэффициент расхождения между выработкой ведущей машины потока и выработкой данного рабочего места.
Производственное задание измеряется в тех единицах предметов труда, которые обрабатываются на данном рабочем месте. Например, производственное задание тесторазделочному отделению измеряется в количестве тестовых заготовок, тестомесильному — в количестве дежей теста, варочному отделению карамельного цеха — в тоннах карамельной массы, упаковочному отделению — в количестве коробов упакованной продукции.
Поскольку предметы труда, обрабатываемые на ведущей машине, и предметы труда, обрабатываемые на рабочих местах, по технологической готовности и массе неодинаковы, для обеспечения сопоставимости их вводится коэффициент расхождения между выработкой ведущей машины и выработкой данного рабочего места. Этот коэффициент учитывает расхождения между выработкой ведущей машины и выработкой рабочего места, возникающие в результате технологических и механических потерь в производстве, из-за разного удельного веса продуктов, обрабатываемых на данном рабочем месте, в составе готовых изделий.
Для поточных линий в пищевой промышленности характерно наличие машины, выполняющей наиболее важную и трудоемкую операцию по превращению сырья в готовый продукт. Производительность этой машины определяет производительность всей поточной линии. Такая машина называется ведущей машиной потока. Так, в хлебопекарном производстве ведущей машиной является печь, в карамельном — формующие машины (штампующие, режущие), в конфетном — отливочные и отсадочные машины, размазные конвейеры, в шоколадном — плиточные отливочные агрегаты, в масло-жировом — прессы (при прессовом методе переработки семян) и экстракторы (при экстракционном методе получения масла).
В ряде отраслей пищевой промышленности ведущим в производственном потоке является комплекс машин, а не одна машина. Так, в макаронном производстве к ведущему оборудованию относят сушильные аппараты различных конструкций в комплексе с формовочным оборудованием. В автоматических линиях сушильные аппараты составляют единое целое с прессовым оборудованием и производительность их одинакова. В скомпонованных линиях непрерывно действующие прессы работают в сочетании с непрерывно и прерывно действующими сушильными аппаратами и производительность их может быть различной.
На заводах первичного виноделия ведущим оборудованием являются прессы и емкости для размещения производимых виноматериалов, на спиртовых заводах — солодовни, бродильные чаны, брагоперегонные аппараты. Для рациональной организации потока в первую очередь необходимо обеспечение согласованности этих машин по производительности, так как этим обусловливается одинаковая продолжительность обработки предмета труда на различных машинах.
Продолжительность обработки предмета труда на данном рабочем месте или данной машине может быть равна ритму этого рабочего места или отличается от него. Разница между ритмом и продолжительностью обработки предмета труда обусловлена различием показателей, на основе которых они рассчитываются. Если ритм рассчитывается на основе производственного задания рабочему месту (машине), то продолжительность обработки t06 — на основе производительности машины:
to6 = B/N,
где В — плановый фонд времени работы в смену (сутки), ч; N — производительность машины в смену (сутки), единицы продукции.
Так как производственное задание рабочему месту не всегда соответствует производительности машины на данном рабочем месте, то и ритм не всегда соответствует продолжительности обработки предмета труда на данном рабочем месте.
В том случае, если производственное задание рабочему месту меньше производительности установленной на нем машины, ритм будет превышать продолжительность обработки. Разница между ритмом и продолжительностью обработки представляет собой время простоя или холостого хода машины, повторяющегося с каждым предметом труда.
Например, спиртовой завод располагает бродильными чанами общей вместимостью 1100 м3, позволяющими получать в сутки с 1 м3 2 дал спирта, и бражной колонной брагоперегонного аппарата производительностью 2500 дал спирта в сутки. Отсюда производственное задание брагопере-гонному аппарату составляет 2200 дал (1100-2).
Ритм рабочего места в расчете на 1 дал гр. м = 1440/2200 = 0,7 мин, продолжительность обработки 1 дал спирта t06 = 1440/2500 = 0,6 мин. При этих условиях возникнут перерывы в работе оборудования, нарушится основное требование непрерывности потока — согласованность оборудования по производительности.
В целях реализации важнейшего принципа рациональной организации производства — непрерывности — необходимо соблюдать условие, при котором продолжительность обработки предмета труда равна или кратна ритму, а производственное задание равно производительности оборудования.
Если поточная линия простая, то длительность обработки на каждом рабочем месте должна быть одинаковой, а если поточная линия сложная, то продолжительность обработки равна или кратна ритму. На тех рабочих местах, где продолжительность обработки больше ритма или кратна ему, устанавливаются дополнительные машины. Количество дополнительных машин Км.д. определяют по формуле:
Км.д.=tоб./rрм-1
Например, ритм рабочего места по завертке конфет 0,15 мин/кг, а продолжительность обработки 0,9 мин/кг. В этом случае потребуется дополнительных машин /См. д = 0,9/0,15—1=6—1 = 5.
Приведение продолжительности обработки на каждом рабочем месте в соответствие с ритмом рабочего места и ритмом потока, которое носит название синхронизации операций, связано с проведением, ряда предварительных расчетов, обеспечивающих сопоставимость этих показателей.
Синхронизация технологических операций является непременным условием организации непрерывного потока.
Синхронизация операций может осуществляться либо путем дифференциации, либо путем концентрации операций технологического процесса. Если длительность операций больше ритма, применяется дифференциация или организуются параллельно действующие рабочие места.
Для обеспечения равенства продолжительности обработки ритму применяют также комбинирование операций, т. е. совмещение выполнения двух или более операций.
Необходимое общее количество машин на каждом рабочем месте Км определяют по формулам
или
где Z — производственное задание рабочему месту на определенный период времени (смену, сутки), единицы продукции; NT.э — производительность машины на данном рабочем месте (по технико-экономической норме) за тот же период времени, единицы продукции.
Например, цех должен за год выработать 4000 т ириса. Технико-экономическая норма производительности формующе-завертывающего агрегата 180 кг/ч. Количество рабочих смен за год 488, регламентированные перерывы 0,5 ч в смену. Время работы агрегата за год 488(8—0,5) =3660 ч. Количество машин, необходимое для выполнения годового задания, /(=4000/(0,18X X 3660) =6.
Коэффициенты загрузки машин Кз могут быть определены но этому же принципу:
где п — количество машин; Км. р — расчетное необходимое количество машин; Км. п — принятое для установки в потоке количество машин.