2 Обоснование проектного варианта

2.1 Обоснование типа производства и поточных линий

В соответствии с ГОСТ 3.1109-74 тип производства определяется при следующих значениях коэффициента закрепления операций К_ЗО: массовый – 1; крупносерийный – от 1 до 10; серийный – от 10 до 20; мелкосерийный – от 10 до 40; единичный – свыше 40. Величина К_ЗО характеризует, сколько наименований операций закрепляется за одним рабочим местом. При предметной специализации величина К_ЗО определяется количеством закрепленной номенклатуры за одной поточной линией (предметно-замкнутым участком).

Каждый студент получает k–й вариант индивидуального задания, в котором определены номера двух i–х деталей и годовая программа их выпуска А_i. Нормы оперативного времени t_ij на i–ю деталь по j–м операциям [1,таблица 4] позволяют сформировать однопредметную прерывную поточную линию (ОППЛ) – базовый вариант, а после некоторых преобразований, предусмотренных методическими указаниями, студент добивается условий функционирования однопредметной непрерывной поточной линии (ОНПЛ) – проектный вариант.

По деталям рассчитывается показатель относительной трудоемкости по следующей формуле:

где К_ВН – коэффициент выполнения норм (в курсовой работе К_ВН = 1).

Если показатель относительной трудоемкости больше 200 или меньше 100, то руководитель уточняет заданную величину программы годового выпуска деталей А_i.

2.2 Расчет параметров поточной линии

Ключевым параметром ОППЛ и ОНПЛ является такт r_i. Такт поточной линии – промежуток времени между двумя очередными выпусками деталей. Величина такта определяется как отношение годового действительного фонда работы поточной линии F_д, мин, или F_дч, ч к годовой программе выпуска деталей А_i по следующей формуле:

где F_cm – сменный фонд времени, мин (F_cm = 480 мин или 8 ч);

T_n – время регламентированных перерывов (40 мин – детали 2-го класса точности; 35 мин – детали 3-го класса точности; 30 мин – детали 4-5 классов точности; 25 мин – детали 6-7 классов точности);

K_cm – количество рабочих смен в сутках, K_cm =2;

D_p – количество рабочих дней в текущем году при условии пятидневной рабочей недели за минусом праздничных, попадающих на рабочие дни;

D_r – количество рабочих дней простоев поточной линии в плановых ремонтах, D_r = 20 или 22.

Принимается D_r = 20, если суммарная ремонтная сложность механической части 0,7∑R_МЧ и электрической части 0,3∑Rэч на основании данных из таблицы 4 [1,Ч. 2], приходящихся на одну операцию поточных линий, не превышает 12,5 е.р.с. В противном случае D_r = 22.

По операциям ОППЛ расчетное и принятое количество оборудования определяется по следующим формулам:

Величина Cn_ij принимается как ближайшее целое в большую сторону, если дробная часть Сp_ij > 0,10. В противном случае величина Cn_ij равняется целой части Сp_ij. По операциям и в целом по поточной линии рассчитывается коэффициент загрузки оборудования по следующим формулам:

Результаты расчетов параметров по ОППЛ вносятся в таблицу 1.

Таблица 1 – Показатели расчета оборудования

Наименование j–х операций по i–м деталям	Величина параметров ОППЛ, ОНПЛ
	tij, tij	Cpij, Cpij	Cnij, Cnij	Kзij, Kзij
Операции по детали 1
Итого по детали 1		Cp1, Cp1	Cn1, Cn1	Kз1, Kз1
Число кранов на линии детали 1, если m1  20 кг			Cк1, Cк1	-
Итого по детали 1		Cp1, Cp1	Cn1, Cn1	Kз1, Kз1
Операции по детали 2
Итого по детали 2		Cp2, Cp2	Cn2, Cn2	Kз2, Kз2
Число кранов на линии детали 2, если m2  20 кг			Cк2, Cк2	-
Всего по двум деталям		Cp, Cp	Cnij, Cn	Kзij, Kз
Всего кранов на линиях, если по каждой mi  20 кг			Cк, Cк	-

Базовый вариант ОППЛ переводится в ОНПЛ путем проведения синхронизации. Синхронизация – это процесс согласования длительности операций с тактом поточной линии, чтобы длительности всех операций в пределах допустимого отклонения оказались равны или кратны целому числу тактов.

Предварительно по i-м ОППЛ определяют j-е операции, соответствующие требованиям ОНПЛ, если по ним соблюдается следующее условие:

или

Если это условие не соблюдается, то по таким операцим проводится синхронизация в следующей последовательности:

1) объединение смежных однотипных операций с одинаковыми моделями станков;

2) расчленение операций на два перехода, если Cn_ij  2;

3) стимулирование напряженной работы рабочих;

4) установка средств технологического оснащения (СТО);

5) модернизация станков.

Первый и второй варианты не требуют дополнительных затрат, они только уменьшают или увеличивают число операционных позиций и проводятся, если прямо реализуют синхронизацию или существенно ее улучшают.

При принятии третьего варианта синхронизации – стимулирование на j-й операции – рабочему предусматривается коэффициент доплат К^н.=0,12, что обеспечивает сокращение нормы ручного времени t_рij=t_ij - t_мij на 0,1 (10 %).

При принятии четвертого варианта синхронизации – установка СТО на j-й операции увеличивается цена станка P^o_ij на 0,2 (20 %), мощность его электродвигателя W_ij на 0,1 (10 %) и ремонтная сложность механической и электрической части станка на 0,1 (10 %), что обеспечивает сокращение нормы машинного времени t_мij на 0,2 (20 %).

При принятии пятого варианта синхронизации – модернизация – на j-й операции увеличивается цена станка P^o_ij на 0,6 (60 %), мощность его электродвигателя W_ij на 0,2 (20 %) и ремонтная сложность механической и электрической части станка на 0,3 (30 %), что обеспечивает сокращение нормы оперативного времени t_мij на 0,25 (25 %).

Варианты проведения синхронизации по j-м операциям ОППЛ приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Показатели обоснования и принятия решений вариантов синхронизации

Потребная величина рассинхронизации П	Возможная величина синхронизации В результате мероприятий
	Стимулирование напряженной работы		Установка СТО	Модернизация станков
(СПij – CPij) / (CПij -1)	∆ КВнij = 0,1(tij - tмij) /tij		∆КВсij = 0,2 tмij / tij	∆КВмij = 0,25
(СПij – CPij) ri	∆tВнij = 0,1(tij - tмij)		∆tВсij = 0,2 tмij	∆tВмij = 0,25 tij
∆СПij = СПij – CPij	∆СВнij = 0,1(tij - tмij)/ ri		∆СВсij = 0,2 tмi / ri	∆CВмij = 0,25 tij /ri
Принятие решения вариантов синхронизации
Стимулирование	П < В	–		–
Установка СТО	П > В	П < В		–
Модернизация	П > В	П > В		П < В

Если по i-й ОППЛ на j-й операции даже для варианта модернизации станка не обеспечивается требуемое условие синхронизации (П < В), то на таких операцих предусматривается одновременное проведение сначала модернизации и стимулирования, потом – модернизации и установки СТО, а далее – модернизации, стимулирования и установки СТО.

Если при одновременном проведении модернизации, стимулировании и установке СТО синхронизация на j-й операции не обеспечивается (П < В), то процесс синхронизации прекращается и принимается тот вариант (иногда даже и исходный), у которого достигается наименьшая рассинхронизация.

В результате синхронизации на i-й ОППЛ по j-м операциям число принятых станков С_Пij в преобразуемой i-й ОНПЛ снижается на ∆С_ij станков. Предусматриваются два возможных варианта снижаения количества станков на ∆С_ij:

1) максимально возможное использование потенциала синхронизации, при котором мероприятия синхронизации проводится на каждом станке j-й операции;

2) Минимально необходимое использование потенциала синхронизации, при котором мероприятия синхронизации на j-й операции проводится только на станках, обеспечивая их число на единицу.

Расчет сокращения числа станков по j-м операциям в результате максимального использования потенциала синхронизации проводится на основании таблицы 3, а минимально необходимого потенциала – на основании таблицы 4.

Таблица 3 – Расчет максимально возможного сокращения числа станков по j-м операциям в результате синхронизации

Наименование показателя оценки синхронизации	Сокращение числа станков по операциям (принимается целая часть от расчетной величины)
Коэффициент снижения нормы времени	∆Сij = ∆ КВij Срij - ∆СПij
Сокращение нормы времени	∆Сij = ∆tВij / ri - ∆СПij
Относительное снижение нормы времени	∆Сij = ∆СВij - ∆СПij

Таблица 4 – Расчет минимально необходимого числа станков, подлежащих синхронизации, при их сокращении по операциям на единицу

Наименование показателя оценки синхронизации	Число станков синхронизации при их сокращении на единицу (принимается от расчетной величины до ближайшего целого в большую сторону)
Коэффициент снижения нормы времени	ССij = ∆СПij (СПij –1) /∆ КВij Срij
Сокращение нормы времени	ССij = ∆СПij ri (СПij –1) / ∆tВij
Относительное снижение нормы времени	ССij = ∆СПij (СПij –1) /∆СВij

Для j-х операций, по которым проведены мероприятия синхронизации в ОНПЛ, условно принимается, что C_Пij = C_Рij.

После синхронизации результаты расчета параметров оборудования по ОПНЛ сводятся в таблицу 1.

Численность основных производственных рабочих по ОНПЛ и ОППЛ определяется по следующим этапам.

Этап 1. Определение по операциям расчетной и принятой нормы многостаночного обслуживания. Расчетная величина нормы многостаночного обслуживания по линиям определяется по следующим формулам:

- для ОНПЛ К_Зij 1;

- для ОППЛ

где tm_ij – норма машинного времени обработки детали, мин./шт.;

К_зап – коэффициент запаса (0,95 - обрабатывающие центры, робототехнические комплексы; 0,90 – станки с ЧПУ, многошпиндельные автоматы и полуавтоматы; 0,85 – остальные станки).

Принятая норма многостаночного обслуживания Hn_ij численно равна целой части величины Hp_ij и не должна превышать Cn_ij.

Этап 2. Закрепление за рабочими оборудования (рабочих мест) и расчет их загрузки по операциям.

Численность производственных рабочих по операциям определяется по следующей формуле:

При расчете численности производственных рабочих вычисленное отношение (Cn_ij/Hn_ij) принимается как целочисленное значение. Если Cn_ij = 5, а Hn_ij = 3, то на каждую смену принимается двое рабочих (первый с Hn_ij =3, а второй с Hn_ij =2).

По операциям ОППЛ с неполной загрузкой оборудования рассматриваются два варианта возможного использования совместителей: 1) все единицы оборудования на операциях, обслуживаемых многостаночником, загружаются одновременно и имеют одинаковый Кз_ij;

2) вся недогрузка концентрируется на одной единице оборудования, тогда относительная загрузка его равна дробной части Cp_ij , а остальные имеют полную загрузку.

По ОППЛ в таблице 4 для операций с (Cn_ij - Cp_ij) > 0 выбирают сочетание из двух или максимум из трех операций, при котором обеспечивается более полная загрузка рабочего – совместителя с допустимой перегрузкой не более 10 %.

Этап 3. Определение численности рабочих по линиям.

По каждой линии численность осноных производственных рабочих вычисляется суммированием их по операциям. Для ОППЛ дополнительно по каждому рабочему – совместителю указываются смежные операции j, j+1 и количество обслуживаемых им станков С_j, С_j+1. Результаты расчета сводятся в таблицу 5.

Таблица 5 – Численность основных производственных рабочих

Наименование j–х операций по i–м деталям	Величина параметров по ОППЛ, ОНПЛ
	Cnij, Cnij	Hpij, Hpij	Hnij, Hnij	Чпрij, Чпрij
…
Итого по детали 1
…
Итого по детали 2
Всего по цеху (участку)

Численность вспомогательных рабочих вычисляется с помощью норм обслуживания. Норма обслуживания – это количество единиц оборудования, рабочих или производственных единиц, которое должно обслуживаться одним работником соответствующей квалификации при определенных организационно-технических условиях. Расчетная численность вспомогательных рабочих определяется по следующей формуле:

где Vo_k – объем обслуживания по k–м вспомогательным профессиям за смену (в объем ремонтного обслуживания для слесарей и электромонтеров дополнительно включается ремонтная сложность принятых консольно-поворотных кранов механической части R_мчк = 5 е.р.с. и электрической части R_эчк = 3 е.р.с.);

Ho_k –норма обслуживания в единицах объема обслуживания на

одного k-го вспомогательного рабочего [1, таблица 1].

Численность k-х вспомогательных рабочих Ч_nвk принимается как ближайшее целое в большую сторону, если дробная часть Ч_pвk > 0,10. В противном случае она равняется целой части Ч_pвk. При установлении численности вспомогательных рабочих допускается совмещение профессий по близким функциям. Численность слесарей-трубопроводчиков Ч_сл-тр и слесарей-сантехников Ч_сл-с/т после расчетов потребной площади цеха (участка).

Результаты расчета по вспомогательным рабочим сводятся в таблицу 6.

Таблица 6 – Численность вспомогательных рабочих

Наименование k-х профессий вспомогательных рабочих	Величина параметров по ОППЛ, ОНПЛ
	Раз-ряд	Объем обслуживания Vоk, Vоk	Норма обслуживания Hok	Численность рабочих, чел.
				Чpвk, Чрвk	Чnвk,, Чпвk
Наладчик		CnнKcm	Hoн	Чpн	Чnн
…	…	…	…	…	…
Итого

Расчетная численность служащих (руководителей, специалистов и технических работников) определяется по нормам управляемости [1, таблица 2]. Норма управляемости – это разновидность нормы обслуживания на одного руководителя, измеренная численностью непосредственно подчиненных ему работников. Численность руководителей определяется сначала по основной, а потом по вспомогательной деятельности снизу-вверх: бригадир, сменный мастер, старший мастер и т. д. Далее определяется численность специалистов, а потом – руководителей бюро. При установлении численности служащих допускается совмещение профессий по близким функциям. Расчетная численность служащих определяется по k-м профессиям по следующей формуле:

где Vу_k – объем управления (численность подчиненных, закрепленная за k–м служащими);

Hу_k – норма управляемости служащих по k-й профессии.

Численность служащих по k-м профессиям Ч_nсk принимается как ближайшее целое в большую сторону, если дробная часть величины Ч_pсk > 0,10. В противном случае она равна целой части Ч_pсk . Результаты расчетов сводятся в таблицу 7.

Таблица 7 – Расчет численности служащих

Наименование профессии служащих	Величина параметров по ОППЛ, ОНПЛ
	Разряд	Объем управления, Vуk , Vуk	Норма управляемости, Hуk	Численность служащих, чел.
				Чpсk., Чpсk	Чnсk , Чnсk
…	…	…	…	…	…
Итого служащих

Если расчет численности линейного персонала завершается на старшем мастере или начальнике участка, то организационная структура управления безцеховая, а если на начальнике цеха, то – цеховая.

Численность работающих цеха (участка) по категориям и их структура по ОППЛ и ОНПЛ на основании данных таблиц 5–7 сводятся в таблицу 8.

Таблица 8 – Численность работающих по категориям и их структура по базовому и проектному вариантам

Наименование категорий работающих	Численность, чел.	Структура, в % к итого
Основные производственные рабочие
Вспомогательные рабочие
Служащие
Итого работающих		100

На основании норм площадей [1, таблица 3] и принятой производственной структуры рассчитывается потребная площадь цеха (участка) в таблице 9. Сначала определяется производственная без площади рабочих мест слесарей-трубопроводчиков S_п^- и служебно-бытовая без площади рабочих мест слесарей-сантехников S_сб^-, с помощью которых определяется расчетная численость слесарей-трубопроводчиков Ч_сл-тр и слесарей-сантехников Ч_сл-с/т по формулам:

где Н^об- норма обслуживания и Н^S – норма площади для слесарей.

Таблица 9 – Расчет потребной площади и объема зданий цеха (участка)

Наименование вида площади здания цеха (участка)	Число элементов	Норма на элемент, м 2	Всего площади, м 2 (гр.2 × гр.3)
1	2	3	4
1 Основная производственная	Спij, Спij	Нosj	Soij, Soij
2 Вспомогательная	Чв/2, Чв/2	Нвs	Sв, Sв
3 Помещения для складирования		Нскs	Sск, Sск
Итого производственной площади			Sп, Sп
Объем производственного здания при заданной высоте от 6 до 8 м			Vп, Vп
4 Служебные помещения	Чс, Чс	12	Sс, Sс
5 Бытовые помещения	Чр, Чр	1,5	Sб. Sб
Итого площади служебно-бытовой			Sсб. Sсб
Объем здания служебно-бытового при заданной высоте от 3 до 4 м			Vсб, Vсб
Всего площади цеха (участка)			S, S

Расход основных материалов за год рассчитывается по таблице 10.

Таблица 10 – Годовой расход основных материалов по цеху (участку)

Номер детали	Годовой выпуск Ai, шт.	Норма расхода mi, кг/шт.	Расход на го-довой выпуск тi Ai, кг	Чистый вес детали mдi, кг/шт.	Вес деталей в годовом выпуске mдi Аi, кг	Вес отходов в годовом выпуске (mi– mдi) Аi, кг
1
2
Всего по цеху (участку)

Расход электроэнергии двигательной Эдв рассчитывается по таблице 11.

Таблица 11 – Расчет годового расхода электроэнергии двигательной

Номер операции	Величина параметров по ОППЛ и ОНПЛ
	Wij;Wij	Коэффициент использования		Fдч	Спij;Спij	Эдв и Эдв, кВт-ч/год (гр.2 гр.3гр.4  гр.5 × гр.6)
		по мощности КWij	по времени KTij
1	2	3	4	5	6	7
…
Итого по детали 1
Итого по детали 2
Всего по цеху (участку)
В таблице 11 принять следующее: Wij – мощность электродвигателей станков [1, таблица 4], консольных кранов Wкк = 0,3 кВт; KWij – коэффициенит использования по мощности: автоматы, полуавтоматы – 0,90; револьверные, протяжные, зубообрабатывающие, резьбообрабатывающие, фрезерные – 0,80; токарные, карусельные, строгательные, долбежные, сверлильные – 0, 70; расточные, шлифовальные и прочее оборудование – 0,60; станки с ЧПУ, РТК, ОЦ – 0,75. KTij – коэффициент использования по времени: по станкам ОППЛ KTij = [tмij/ Спij] /rj, по станкам ОНПЛ K Tij = [tмij/ Спij] /rj, по прочему оборудованию KTij = 0,5.

Потребный объем в ремонтах оборудования и транспортных средств определяется в единицах ремонтной сложности (е.р.с.) (таблица 12).

Таблица 12 – Расчет ремонтной сложности оборудования

Номер операции, j	Величина параметров по ОППЛ, ОНПЛ
	Количество оборудования	Число е.р.с.		Суммарое число е.р.с. оборудования
		механичская часть	электрическая часть	механическая часть (гр.2  гр.3)	электрическая часть (гр.2  гр.4)
1	2	3	4	5	6
	Cn1j, Cn1j	r1jмч, r1jмч	r1jэч, r1jэч	R 1jмч. R 1jмч	R 1jэч, R 1jэч
	Cк1, Cк1	rк1мч, rк1мч	rк1эч. rк1эч	R к1мч, R к1мч	R к1эч, R к1эч
Итого по детали 1				R 1мч. R 1мч	R 1эч, R 1эч
Итого по детали 2				R 2мч, R 2мч	R 2эч , R 2эч
Всего по цеху (участку)				R мч, R мч	R эч , R эч

3 Расчет единовременных затрат цеха (участка)