Пример 2

Задание

Ассортимент поточной линии по выпуску одноразовой посуды составляет (по массе):

стаканы одноразовые белые, рассчитанные на упаковку

450 г молочных продуктов - 40 %

стаканы одноразовые белые, рассчитанные на упаковку

250 г молочных продуктов - 35 %

стаканы одноразовые белые, рассчитанные на упаковку

200 г молочных продуктов - 25 %

При этом стаканы одноразовые белые, рассчитанные на упаковку 200 г и 250 г молочных продуктов, производятся с печатным рисунком, а стаканы одноразовые белые, рассчитанные на упаковку 450 г молочных продуктов, производятся без печатного рисунка.

Определить расход компонентов при выпуске на этой линии стаканов одноразовых белых, рассчитанных на упаковку 450 г молочных продуктов.

Подготовка к выполнению задания

1. В основу проектируемого производства положим рецепт одного из действующих предприятий по выпуску одноразовой посуды (см. гр. 3 в табл. 2).

2. В качестве технологической схемы используем технологическую схему производства стаканов одноразовых для упаковки молочных продуктов, применяемую на том же действующем предприятии по выпуску одноразовой посуды.

Блок-схема производства стаканов одноразовых белых

для упаковки молочных продуктов:

Подготовка сырья и материалов

Дозирование

Сушка

Смешение

Экструзия

Вырубка заготовок

Термоформование

Нанесение пе- чатного рисунка

Сортировка, маркировка, упаковка

Дробление отходов и бракованных изделий

Складирование

Из этой схемы видно, что из-за высоких требований к выпускаемой продукции при производстве одноразовых стаканов используется лишь часть возникающих отходов. Остальная их часть используется при производстве других видов продукции цеха, либо реализуется другим предприятиям.

3. Установим следующие нормы потерь сырья и материалов при производстве стаканов одноразовых белых:

Сортировка, маркировка, упаковка готовой продукции 2,0 %,

Нанесение печатного рисунка 0,2 %

Термоформование 0,1 %,

Экструзия 0,2 %,

Смешение 0,1 %,

Подготовительные операции 0,1÷0,2 %.

Приведенные нормы установлены исходя из опыта работы предприятий по производству одноразовой посуды.

Нормы потерь на операции вырубки заготовок зависят от ширины используемой ленты, количества вырубаемых за один прием заготовок, площади каждой вырубаемой заготовки и некоторых других факторов и поэтому должны рассчитываться. В связи с этим нормы потерь на этой операции будут найдены в процессе выполнения задания.

4. Основным оборудованием проектируемой поточной линии

является термоформовочная машина.

Примем к установке термоформовочную машину марки «HSC-750850» (КНР), обладающую следующими характеристиками:

ширина используемой ленты 300 ÷ 660 мм

толщина используемой ленты 0,1 ÷ 2,0 мм

максимальная площадь формования 750 × 850 мм

максимальная глубина формования 120 мм

производительность 7 - 12 удар./мин

мощность установленных электродвигателей 84 кВт

рабочее давление 0,7 мПа

расход воды 170 л/мин

расход воздуха 5 000 л/мин

габаритные размеры (Д × Ш × В) 12000×2200×2200 мм

5. Примем следующие режимы проведения операций при производстве одноразовых стаканов:

Таблица 1. Режимы проведения технологических операций

при производстве стаканов одноразовых белых

Показатель	Стаканы, рассчитанные на упаковку
	450 г молочных продуктов	250 г молочных продуктов	200 г молочных продуктов
1	2	3	4
1. Производительность, удар/мин.	8	10	10
2. Количество заготовок, вырубаемых термоформовочной машиной за один удар, шт.	24	24	24
3. Ширина используемой ленты, см.	64	64	64
4. Длина ленты, находящейся под штампом в момент вырубки, см.	45	45	45
5. Толщина используемой ленты, см.	0,16	0,11	0,11
6. Диаметр вырубаемых заготовок, см.	9,5	9,5	9,5

6. Согласно нормативно-технической документации того же предприятия по выпуску одноразовой посуды:

а) Масса каждого изделия, выпускаемого поточной линией, должна составлять:

масса стакана одноразового белого, рассчитанного на упаковку 450 г молочных продуктов 10,7 ÷ 10,8 г,

масса стакана одноразового белого, рассчитанного на упаковку

250 г молочных продуктов 7,4 ÷ 7,5 г,

масса стакана одноразового белого, рассчитанного на упаковку

200 г молочных продуктов 7,4 ÷ 7,5 г.

б) Верхний диаметр каждого стакана должен составлять 95 мм.

7. Установим следующий фонд рабочего времени поточной линии:

число рабочих дней в году – 252 дня;

продолжительность рабочих суток – 16 часов (2 смены по 8 часов каждая).

Выполнение задания

I. Суточное задание поточной линии по выпуску готовой продукции.

а) Общее годовое производственное задание поточной линии.

Общее годовое производственное задание поточной линии рассчитываем по формуле (возможными невозвратными потерями на операции вырубки заготовок пренебрежем):

106  Qзад. год..  Дст. 450					+
100  Qоб. час. ст. 450  c  d  ( 1-	p1	)  (1-	p3	)
	100		100

+	106  Qзад. год.  Дст. 250							+
	100  Qоб. час. ст. 250  c  d  (1-	p1	)  (1-	p2	)  (1-	p3	)
		100		100		100

+	106  Qзад. год..  Дст. 200							= 106,
	100  Qоб. час. ст. 200  c  d  ( 1-	p1	)  (1-	p2	)  (1-	p3	)
		100		100		100

где Q_{зад. год.} – общее годовое производственное задание поточной линии (шт./год);

Д_{ст. 450,} Д_{ст. 250,} Д_{ст. 200} – доля стаканов одноразовых белых, рассчитанных на упаковку, соответственно, 450 г, 250 г и 200 г молочных продуктов в общем объеме продукции поточной линии (%).

Q_{об. час. ст. 450,} Q_{об. час. ст. 250,} Q_{об. час. ст. 200} – часовая производительность поточной линии при изготовлении стаканов одноразовых белых, рассчитанных на упаковку, соответственно, только 450 г, только 250 г и только 200 г молочных продуктов (шт./сутки);

c – число часов в рабочих сутках;

d – число рабочих дней в году;

p_1, p₂, p₃ – потери сырья и материалов, соответственно, при термоформовании, при нанесении печатного рисунка и при сортировке, маркировке и упаковке готовой продукции (%).

Часовую производительность поточной линии при изготовлении только одного какого-либо вида выпускаемой продукции можно рассчитать по формулам:

Q_{об. час. ст. 450} = 60 V_{ст. 450} K_{ст. 450}  k′,

Q_{об. час. ст. 250} = 60 V_{ст. 250} K_{ст. 250}  k′,

Q_{об. час. ст. 200} = 60 V_{ст. 200} K_{ст. 200}  k′,

где V_{ст. 450}, V_{ст. 250,} V_{ст. 200} – производительность термоформовочной машины при изготовлении стаканов, рассчитанных на упаковку, соответственно, 450 г, 250 г и 200 г молочных продуктов (удар/мин);

K_{ст. 450,} K_{ст. 250,} K_{ст. 200,} – количество заготовок для стаканов, рассчитанных на упаковку, соответственно, 450, 250 и 200 г молочных продуктов, вырубаемых термоформовочной машиной за один удар (шт.);

k′ - коэффициент использования машинного времени.

Подставив Q_{об. час. ст. 450}, Q_{об. час. ст. 250} и Q_{об. час. ст. 200} в приведенное выше уравнение получим:

106  Qзад. год..  Дст. 450					+
100  60  Vст. 450  Kст. 450  k′  c  d  (1-	p1	) (1-	p3	)
	100		100

+	106  Qзад. год.  Дст. 250							+
	100  60  Vст. 250  Kст. 250  k′  c  d  (1-	p1	)(1-	p2	)  (1-	p3	)
		100		100		100

+	106  Qзад. год..  Дст. 200							= 106,
	100  60 Vст. 200  Kст. 200  k′  c  d  ( 1-	p1	)  (1-	p2	)(1-	p3	)
		100		100		100

Примем k′ = 0,9 и подставим численные значения режимов проведения операций в полученное уравнение.

Тогда:

Qзад. год.  40  106					+
100  60  8  24  16  252  0,9  (1-	0,1	)  (1-	2,0	)
	100		100

+	Qзад. год.  35  106							+
	100  60  10  24  16  252  0,9  (1-	0,1	)  (1-	0,2	)  (1-	2,0	)
		100		100		100

+	Qзад. год.  25  106							=	106
	100  60  10  24  16  252  0,9  (1-	0,1	)  (1-	0,2	)  (1-	2,0	)
		100		100		100

Откуда: Q_{зад. год.} = 46 457 175 шт./год.

Принимаем: Q_{зад. год.} = 46 448 640 шт./год. (Принимаем задание, кратное числу заготовок, вырубаемых термоформовочной машиной за один удар, т.е. 24, числу ударов в минуту при вырубке заготовок, т.е. 8 и 10, числу рабочих часов в сутках, т.е. 16 и числу рабочих дней в году, т.е. 252).

б) Общее суточное производственное задание поточной линии.

Общее суточное производственное задание поточной линии рассчитаем по формуле:

Qзад. сут. =	Qзад. год.	,
	d

где Q_{зад. сут.} – общее суточное производственное задание поточной линии.

Qзад. сут. =	46 448 640	= 184 320 шт./сутки.
	252

в) Распределение суточного выпуска готовой продукции

по ассортименту.

Суточный выпуск отдельных видов продукции поточной линии рассчитываем по формуле:

Qзад. сут. р.=	Qзад. сут.  Др.	,
	100

где Q_{зад. сут. р.} - суточный выпуск рассчитываемого вида продукции поточной линии (шт./сутки);

Д_р. - доля рассчитываемого вида продукции в ассортименте поточной линии (%).

Так, суточный выпуск стаканов одноразовых белых, рассчитанных на упаковку 450 г молочных продуктов, составляет:

Qзад. сут. ст. 450 =	184 320  40	= 73 728 шт./сутки.
	100

Суточный выпуск готовой продукции поточной линии с распределением по ассортименту:

стаканы одноразовые белые, рассчитанные на упаковку

450 г молочных продуктов - 73 728 шт./сутки

стаканы одноразовые белые, рассчитанные на упаковку

250 г молочных продуктов - 64 512 шт./сутки

стаканы одноразовые белые, рассчитанные на упаковку

200 г молочных продуктов - 46 080 шт./сутки

Всего: 184 320 шт./сутки

II. Расчет рецепта и плотности смеси для изготовления стаканов одноразовых белых.

а) Расчет рецепта смеси в объемных частях.

Объемные части компонентов смеси рассчитываем по формуле:

Объемная часть j =	Cj	,
	γj

где C_j – количество рассчитываемого компонента в рецепте, выраженном в форме «Мас. ч. на 100 мас. ч. смеси» (мас. ч.);

γ_j – плотность рассчитываемого компонента рецепта (г/см³).

Так, для полипропилена:

Объемная часть ПП =	74	=	79,57.
	0,93

Результаты расчетов заносим в гр. 4 табл. 2.

б) Расчет плотности смеси.

Плотность смеси рассчитываем по формуле:

γсм. =	∑Cj	(г/см3),
	∑ Объемные части

Таблица 2. Расчет рецепта смеси для изготовления

стаканов одноразовых белых.

Наименование компонента	Плотность компонента, г/см3	Мас. ч. на 100 мас. ч. смеси	Объемные части
1	2	3	4
1. Полипропилен	0,93	74	79,57
2. Антистатик	1,20	3	2,50
3. Пигментный концентрат белый	1,30	5	3,85
4. Возвратные отходы	0,95	18	18,94
Итого:	-	100	104,87

где ∑C_j – сумма часовых частей всех компонентов в рецепте, выраженном в форме «Мас. ч. на 100 мас. ч. смеси» (мас. ч.);

∑объемные части – сумма объемных частей всех компонентов в рецепте.

γсм =	100	= 0,95 г/см3
	104,87

III. Суточный расход смеси, используемой при производстве стаканов одноразовых белых, рассчитанных на упаковку 450 г молочных продуктов.

а) Масса заготовки для получения одного стакана, рассчитанного на упаковку 450 г молочных продуктов.

Массу каждой заготовки для получения таких стаканов определяем по формуле:

m1 заг. 450 = V1 заг. 450  γсм. =	π  d2	 h450 γсм.,
	4

где V_{1 заг. 450} – объем одной заготовки (см³);

d – диаметр заготовки (см);

h₄₅₀ – толщина используемой ленты (см).

m1 заг. 450 =	3,14  (9,5)2	 0,16  0,95 = 10,8 г.
	4

б) Норма потерь на операции вырубки заготовок при производстве стаканов, рассчитанных на упаковку 450 г молочных продуктов.

Так как ленты, используемые при вырубке заготовок для стаканов, равномерны по толщине, норму потерь на этой операции рассчитываем по формуле:

рвыр. заг. =	Sвозвр. отх.	 100 % =
	Sисх.

= (	Sисх. – Sзаг.	)  100 % = (1-	Sзаг.	)  100 %,
	Sисх.		Sисх.

где р_{выр. заг.} – норма потерь на операции вырубки заготовок (%);

S_{возвр. отх.} – площадь возвратных отходов (площадь той части ленты, которая остается под штампом после удаления вырубленных заготовок) (см²);

S_исх. – общая площадь ленты, находящейся под штампом в момент вырубки заготовок (см²);

S_заг. – площадь вырубленных за один прием заготовок (см²).

Известно, что:

Sзаг. = S1 заг.  Κ =	π  d2  Κ	,
	4

где S_{1 заг.} – площадь одной заготовки (см²);

Κ – количество заготовок, вырубаемых за один удар (шт.);

d – диаметр заготовки (см).

Известно также, что: S_исх. = a  b,

где a – ширина используемой ленты (см);

b – длина ленты, находящейся под штампом в момент вырубки заготовок (см).

Поэтому формула для расчета нормы потерь приобретает вид:

рвыр.заг =	(1 -	π  d2  Κ	)  100 %
		4  a  b

рвыр. заг. =	(1 -	3,14  (9,5)2  24	)  100 % = 41,0 %
		4  64  45

в) Суточный расход стаканов одноразовых белых, рассчитанных на упаковку 450 г молочных продуктов, и необходимой для их производства смеси с учетом общих потерь.

Расчет осуществляем по формуле:

Qзад. сут. i =	Qзад. сут. i+1			,
	1 -	pi
		100

где Q_{зад. сут. i} - суточный расход стаканов или смеси на рассчитываемой операции (соответственно, шт./сутки или кг/сутки);

Q_{зад. сут. i+1} - суточный расход стаканов или смеси на последующей операции (соответственно, шт./сутки или кг/сутки);

p_i - потери стаканов или смеси на рассчитываемой операции (%).

Результаты расчетов заносим в табл. 3.

Таблица 3. Суточный расход стаканов одноразовых белых,

рассчитанных на упаковку 450 г молочных продуктов,

и необходимой для их производства смеси с учетом общих потерь

Наименование операции	Сортировка, маркировка, упаковка		Термо- формование		Вырубка заготовок		Экструзия		Смешение
Общие потери, %	2		0,1		41,0		0,2		0,1
Количество стаканов или смеси, подаваемой на операцию:
	73728	=	75233	=	813,3	=	1378,5	=	1381,3	=
	0,98		0,999		0,59		0,998		0,999
шт./сутки	= 75 233		= 75 308		–		–		–
кг/сутки	–		= 813,3*		=1378,5		= 1381,3		= 1382,7

* 813,3 кг/сутки = 75 308 шт./сутки  10,8 10^-3 кг/шт.,

где 10,8 10^-3 кг/шт., – масса заготовки для изготовления одного стакана одноразового белого, рассчитанного на упаковку 450 г молочных продуктов.

г) Суточный расход компонентов рецепта смеси для производства стаканов одноразовых белых, рассчитанных на упаковку 450 г молочных продуктов, с учетом общих потерь.

Суточный расход каждого компонента рецепта с учетом общих потерь определяем по формуле:

Nсут. j с учетом общ. потерь =	Qсут. с учетом общ. пот. · Cј	,
	100

где Q_{сут. с учетом общ. пот.} - суточный расход всей смеси с учетом общих потерь (кг/сутки);

C_j – количество рассчитываемого компонента в рецепте, выраженном в форме «Мас. ч. на 100 мас. ч. смеси» (мас. ч);

N_{сут. j с учетом общ. потерь} - суточный расход рассчитываемого компонента рецепта с учетом его общих потерь (кг/сутки).

Например, суточный расход полипропилена с учетом общих потерь составляет:

Nсут. ПП =	74 . 1382,7	= 1 023,2 кг/сутки.
	100

Результаты проведенных расчетов заносим в табл. 4.

Таблица 4. Расход сырья и материалов

при производстве стаканов одноразовых белых,

рассчитанных на упаковку 450 г молочных продуктов

Наименование компонента	Мас. ч. на 100 мас. ч. смеси	Суточный расход с учетом общих потерь, кг/сут.	Индивидуальные потери, %	Суточный расход с учетом всех потерь, кг/сут.	Расход на 1000 шт. стаканов, кг
1	2	3	4	5	6
Полипропилен	74	1 023,2	0,1	1024,2	13,89
Антистатик	3	41,5	0,2	41,6	0,56
Пигментный концентрат	5	69,1	0,1	69,2	0,94
Возвратные отходы	18	248,9	0,1	249,1	3,38
Итого:	100	1382,7	-	1384,1	18,77

(Для проверки правильности проведенных расчетов просуммируем расходы всех компонентов рецепта. Получившиеся 1 382,7 кг/сутки свидетельствует о том, что расчет выполнен без ошибок.

Вследствие того, что используемая нами технологическая схема производства стаканов одноразовых белых не предусматривает проведения каких-либо подготовительных операций, следующим этапом расчетов является определение расхода сырья и материалов с учетом всех потерь).

д) Суточный расход компонентов рецепта смеси для производства стаканов одноразовых белых, рассчитанных на упаковку 450 г молочных продуктов, с учетом всех потерь.

Расход каждого компонента рецепта с учетом всех потерь рассчитываем по формуле:

Nсут. j с учетом всех пот. =	Nсут. j с без учета инд. пот.				,
	1 -	pинд.
		100

где: N_{сут. j с учетом всех пот.} - суточный расход рассчитываемого компонента рецепта с учетом всех его потерь (кг/сутки);

N_{сут. j с без учета инд. пот.} – суточный расход рассчитываемого компонента рецепта без учета его индивидуальных потерь (в данном случае совпадает с суточным расходом рассчитываемого компонента рецепта с учетом общих потерь) (кг/сутки);

p_инд. - индивидуальные потери рассчитываемого компонента (%.).

Так, суточный расход возвратных отходов с учетом всех потерь составляет:

Nсут. возвр. отходов с учетом всех пот. =	248,9	=	249,1 кг/сутки.
	0,999

Результаты расчета заносим в табл. 5.

е) Расход компонентов рецепта на производство 1000 стаканов одноразовых белых, рассчитанных на упаковку 450 г молочных продуктов.

Расход каждого компонента рецепта на 1000 шт. готовой продукции определяем по формуле

Nj 1000 =	Nсут. j с учетом всех потерь. 1000	,
	Q зад. сут. р.

где Q_{зад. сут. р.} - суточный выпуск стаканов одноразовых белых, рассчитанных на упаковку 450 г молочных продуктов (шт./сутки);

N_{сут. j с учетом всех потерь} - суточный расход рассчитываемого компонента рецепта с учетом всех его потерь (кг/сутки);

1000 - единица готовой продукции (1000 шт.);

N_{j 1000} - расход рассчитываемого компонента рецепта на единицу готовой продукции (кг).

Например, расход антистатика на единицу готовой продукции составляет:

Nантистатика 1000 =	41,6 · 1000	= 0,56 кг.
	73 728

Результаты расчета заносим в табл. 5.

(Результаты расчета суммируем и полученную сумму сверяем с числом, получаемым по формуле:

Q 1000 =	Qзад. сут. с учетом всех потерь · 1000	.
	Qзад. сут. р.

где Q_{зад. сут. с учетом всех потерь} - суммарный суточный расход компонентов рецепта с учетом всех их потерь (кг/сутки);

Q₁₀₀₀ - суммарный расход компонентов рецепта на единицу готовой продукции (кг).

Q1000 =	1384,1 · 1000	= 18,77 кг.
	73 728

И при суммировании расходов компонентов рецепта, и при вычислении по приведенной выше формуле получилось одно и то же число, что свидетельствует о правильности проведенных расчетов).