3.2. Расчет длительности технологического цикла с учетом различных видов движения предметов труда

Во время изготовления партии п одинаковых предметов труда используют один из способов передачи с одной операции на другую (один из способов организации производственного процесса во времени или видов движения предметов труда). Различают три вида движения предметов труда по операциям: последовательный, параллельный и последовательно-параллельный.

Последовательное движение предметов труда (последовательное выполнение операций над партией деталей) заключается в том, что каждая последующая операция выполняется лишь по окончании изготовления всей партии деталей на предыдущей операции.

Длительность технологического цикла состоит из длительностей операционных циклов.

При c_i = 1 ,

где т – количество операций технологического процесса, – время обработки одного изделия на данной операции, – норма штучно-калькуляционного времени (время выполнения одной операции над одним изделием), – число рабочих мест на операции, – время изготовления одного изделия, – операционный цикл обработки партии деталей на i-й операции.

При последовательном способе выполнения робот производственный цикл партии деталей в днях рассчитывается по формуле:

где Т_см – длительность одной смены, мин; s – число смен в сутки; n – число деталей в партии; m – число операций; t_шт.к. – штучно-калькуляционное время операции (мин), рассчитанное с учетом затрат времени на переналадку оборудования; с_i – число рабочих мест, занятых выполнением операции; t_мо – время межоперационного пролеживания деталей, мин.; Т_ест – длительность естественных процессов, мин; Т_к – длительность контрольных процессов, мин; Т_тр – длительность транспортных процессов, мин.

Рисунок 3.2 – График последовательного движения партии изделий по операциям

Последовательное движение предметов труда характеризуется относительно простой организацией и отсутствием перерывов на рабочих местах работников, но зато наибольшей длительностью технологического цикла в связи с долговременным пролеживанием каждого изделия на предыдущей операции в ожидании окончания обработки всей партии (перерыв партионности).

Время ожидания определяется по формуле:

Пример. п = 54 шт., α_пар = 0

№	ti, мин
1	2
2	6
3	1
4	6
5	4
6	1
7	3

В нашем примере Т_ож = (54 – 1) ∙ 23 = 1219 мин.

Недостаток последовательного движения состоит в большой длительности технологического цикла (Т_тех = 1242 мин) не только всей партии, но и каждого изделия отдельно (1083). Поэтому такая организация производственного процесса во времени целесообразно только при малых партиях изделий и небольшой трудоемкости операций. Поэтому последовательный вид движения наиболее распространен в единичном и мелкосерийном производстве в машиностроительных и других отраслях промышленности.

Параллельное движение предметов труда состоит в том, что небольшие партии р предметов труда передают с предыдущей операции на следующую сразу после окончания их обработки на предыдущей операции. Итак, параллельное движение предметов труда (параллельное выполнение операций над партией деталей) характеризуется одновременным выполнением всех операций на различных станках и передачей деталей с одного рабочего места на следующее штуками или передаточной партией сразу по окончании их обработки на предыдущей операции, после передачи детали сразу начинают обрабатываться (рис.3.3).

Рисунок 3.3 – График параллельного движения партии изделий по операциям (t₁<t₂<t₃, t₄<t₃, n/p = 2)

При этом партия или отдельное изделие в процессе обработки не пролеживает, однако рабочие места загружены не полностью. Непрерывно осуществляется лишь максимальная по длительности операция (главная). На всех других операциях будут перерывы, которые равны

Суммарное время перерывов на всем технологическом процессе равно:

Только в синхронном процессе, когда длительность операций одинакова (t₁ = t₂ = … = t_п) или кратна , то работа на всех операциях будет проводиться без перерывов. Такой технологический процесс называют непрерывным (равнооперационным).

Длительность технологического цикла при параллельном движении предметов труда определяется по формуле:

где - время обработки одного изделия на наиболее длинной (главной) операции.

Производственный цикл партии деталей при параллельном выполнении операции рассчитывается по формуле:

Поскольку каждый предмет труда передают на следующую операцию сразу же после его обработки на предыдущей, достигается самое короткое время прохождение партии по всем операциям, однако при различной их продуктивности (если t₁ ≠ t₂ ≠ … ≠ t_п). Отметим, что наличие простоев в работе рабочих мест очень ограничивает использование этого способа движения предметов труда. Его применяют лишь при условии острого дефицита отдельных изделий или составных единиц, но чаще – на синхронизированных операциях на поточных линиях серийного и массового производства.

Последовательно-параллельное движение предметов труда определяется частичным запараллеливанием операций. Суть его состоит в том, что всю партию предметов труда п, которую обрабатывают (или собирают), разбивают на транспортные партии р, которые передают на следующую операцию несмотря на то, что обработка других транспортных партий не закончена. При этом необходимо придерживаться условия непрерывной работы на каждой операции по изготовлению всей партии п.

При последовательно-параллельном способе выполнения работ со станка на станок передается не вся партия деталей, а ее часть, называемая передаточной или транспортной партией. Таким образом, выполнение последующей операции начинается до обработки всей партии на предыдущей операции. При этом способе длительность технологического цикла сокращается благодаря наличию параллельности в выполнении операций.

Продолжительность технологического цикла при последовательно-параллельном виде движения меньше, чем при последовательном, в результате параллельности протекания каждой пары смежных операционных циклов τ_i и определяется по формуле:

,

где - отрезок времени, в течение которого смежные операции выполняются параллельно; (m-1)- количество пар смежных операций; p- число деталей в передаточной партии; t_кор – наиболее короткая операция в рассматриваемой паре смежных операций.

В производственном процессе возможны два варианта сочетания смежных операционных циклов:

1. длительность выполнения предыдущей операции меньше, чем следующей: t_i < t_i+1 ;

2. длительность выполнения предыдущей операции больше, чем следующей: t_i > t_i+1 .

Степень параллельности операционных циклов по этим вариантам будет разной. В первом случае максимальное совмещение операционных циклов можно получить в случае передачи первой транспортной партии р₁ на следующую операцию сразу после окончания работы над ней на предыдущей операции и начала обработки. Все последующие транспортные партии будут пролеживать между этими операциями и ожидать освобождения рабочего места, на котором обрабатывают предыдущую партию. На рабочих местах обеспечивается непрерывная работа.

Во втором случае для обеспечения непрерывной работы на следующей операции (i+1) необходимо ориентироваться на последнюю транспортную партию, определяя возможное время начала (окончания) ее обработки на (i+1) операции. Чтобы обеспечить непрерывную загрузку рабочего места операции (i+1), до времени начала работы над последней передаточной партией необходимо закончить работу над всеми транспортными партиями, оставаясь без каких-либо перерывов.

Необходимо обращать внимание на то, что сокращение длительности технологического цикла параллельного движения τ_i при каждом совмещении операционных циклов определяется относительно самого короткого по длительности операционного цикла обработки партии (п – р), т.е.

τ_i = (п – р) t_корi ,

где t_корi – длительность коротких операций (между двумя смежными операциями), мин.

Показателем степени параллельности прохождения операционных циклов является коэффициент параллельности α_пар , который определяется следующим образом:

,

где Т_тех – длительность технологического цикла по соответствующему виду движения предметов труда, мин, – трудоемкость обработки партии деталей, мин.

При последовательном движении предметов труда без дублирующих рабочих мест α_пар = 0 (нет никакой параллельности). Коэффициент растет с увеличением размера партии обрабатываемых изделий при параллельном и параллельно-последовательном движении предметов труда, стремясь к единице, т.е. α_пар =[0,1].

На рисунке 3.4 приведен пример последовательно-параллельного движения.

Здесь , , .

1. Продолжительность операции 3 больше продолжительности следующей за ней операции 4. В этом случае последняя передаточная партия начнет обрабатываться на операции 4 в момент времени, когда обработка всех деталей будет полностью закончена на предыдущей операции.

2. Продолжительность операции 1 равна или меньше продолжительности следующей за ней операции 2. В этом случае первая передаточная партия начнет обрабатываться на операции 2 немедленно по окончании ее обработки на предшествующей операции 1.

Рисунок 3.4 – График последовательно-параллельного движения партии изделий по операциям(t₁ < t₂ < t₃, t₄ < t₃, n / p = 2)

Производственный цикл партии деталей (в днях) при последовательно-параллельном способе рассчитывается по формуле:

.

Итак, последовательно-параллельное движение предметов труда имеет более короткий цикл, чем последовательный, при условии непрерывной работы рабочих мест на всех операциях, хотя предметы труда пролеживают на рабочих местах и количество учетно-плановых единиц увеличивается (это усложнение с точки зрения организации производства); более высокий темп имеет и работа транспортных средств. Поэтому его целесообразно использовать при обработки больших партий и при значительной трудоемкости изделий, что присуще крупносерийному производству.

При организации производственного процесса во времени по последовательно-параллельной схеме необходимо учитывать следующие особенности этого вида:

1. сокращение времени короткой операции, осуществляемой между более длительными, не только не уменьшает общей длительности производственного цикла, но может также привести и к ее увеличению;

2. увеличение длительности коротких операций по отношению к длинным (т.е. их выравнивание) может привести к сокращению длительности производственного цикла;

3. объединение нескольких коротких операций при условии, что данное объединение не приведет к более длительной операции, чем главная, также может привести к сокращению длительности производственного цикла;

При неполной последней передаточной (транспортной) партии изделий (р_ф< р) длительность технологического цикла изготовления всей партии изделий п сокращается на величину ∆Т_тех , которая при параллельном движении предметов труда равна ,

при последовательно-параллельном движении:

где t_т – трудоемкость (длительность) последней операции технологического процесса, мин; – трудоемкость (длительность) коротких операций технологического процесса, которые находятся после более длительных или операций той же длительности, мин; р – заданный размер передаточной (транспортной) партии изделий, шт., р_ф – фактический размер последней передаточной (транспортной) партии изделий ( р_ф < р), шт.

Пример. При п = 20 шт., р_1-3 = 6 шт., р₄ = 2 шт и t_i : 2, 1, 6, 3, 4, 2, 2 мин

Имеем р_ф = р₄ = 2 шт

2 + 1 + 6 + 3 + 4 + 2 + 2 = 20 мин

1 + 1 + 3 + 3 + 2 + 2 = 12 мин

1 + 3 + 2 + 2 = 8 мин

Длительность технологического цикла при параллельном движении

6∙20 + (20 – 6)∙6 = 204 мин

(6 – 2)∙2 = 8 мин

= 204 – 8 = 196 мин

Длительность технологического цикла при последовательно-параллельном движении

20∙20 – (20 – 6)∙12 = 400 – 168 =232 мин

(6 – 2)∙8 = 32 мин

= 232 – 32 = 200 мин

В случае уменьшения последней передаточной (транспортной) партии изменяется степень запараллельности смежных операционных циклов τ_i при последовательно-параллельном движении предметов труда.

Так, при р_ф < р

τ_i = (п – р)∙ t_корi при переходе с короткой операции технологического процесса на более длительную операцию ( t_i < t_i+1 ) и

τ_i = (п – р_ф)∙ t_корi при переходе с более длительной операции технологического процесса на меее длительную операцию ( t_i > t_i+1 ).

Итак, получаем

τ_1-2 = (20 – 2)∙ 1 = 18 мин, τ_3-4 = (20 – 2)∙ 3 = 54 мин

и

τ_2-3 = (20 – 6)∙ 1 = 14 мин, τ_4-5 = (20 – 6)∙ 3 = 42 мин

По сравнению с последовательным способом последовательно-параллельный и параллельный способы более экономичны, так как обеспечивают большую непрерывность процесса и короткий производственный цикл.

Последовательно-параллельный способ выполнения операций применяется в крупносерийном производстве и на серийных участках массового производства.

Способы организации производственного процесса во времени предопределяют его построение в пространстве, т.е. порядок расположения рабочих мест на производственных участках и в целом производственную структуру предприятия.