1.2.5. Производственный цикл

Производственным циклом называется совокупность основных и вспомо­гательных операций, повторяющихся при обработке изделия или партии изде­лий в периодическом производственном процессе.

В некоторых простейших случаях, когда предмет труда сохраняет свою агрегатную основу от запуска сырья до выхода готовой продукции, объектом изучения можно делать производственный цикл всего предприятия. Чаще всего предмет труда в процессе обработки неоднократно изменяется. К примеру, в металлургии он проходит превращения концентрат → огарок → штейн → медь с попутным получением тепла (горячей воды, воздуха), шлаков, сернистого газа, пылей. Производственный цикл предприятия оказывается состоящим из ряда субциклов. В этом случае объектами изучения и проектирования принима­ются локальные циклы, обычно на рабочих местах или переделах (участках). Например, цикл конвертирования или цикл изготовления катодных основ при электролизе меди.

Основным показателем цикла является его длительность Т_ц, которая складывается из длительности основных, вспомогательных операций и регла­ментированных перерывов с учетом последовательности и параллельности их выполнения.

Различают рабочий период цикла – суммарное время основных и неперекрывающихся вспомогательных операций; общую длительность цикла, равную рабочему периоду плюс время регламентированных внутрисменных перерывов; календарную длительность цикла, равную общей длительности плюс время междусменных перерывов. (Понятие календарной длительности имеет смысл в отношении циклов, которые не укладываются в смену). Отношение рабочего периода к общей длительности цикла называется коэффициентом рабочего пе­риода цикла. Рассмотрим изложенное на примере (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Наименование операции	Назначение операции	Длительность, мин
1. Загрузка сырья 2. Настройка аппарата 3. Обработка изделия 4. Личные надобности работника 5. Передача на следующую ступень 6. Завершающая обработка 7. Выгрузка готового изделия	Вспомогат. неперекрыв. Регламентиров. перерыв Основная Регламентиров.перерыв Вспомогат. неперекрыв. Основная Вспомогат. неперекрыв.	7 5 12 2 3 10 4
Итого		43

Общая длительность цикла равна 43 мин. Рабочий период цикла составляют операции № 1, 3, 5, 6, 7, суммарная длительность которых 36 мин. Соответственно коэффициент рабочего периода цикла К_р.п = 36/43 = 0, 84.

От длительности производственного цикла зависит объем незавершенного производства.

Время между выпуском очередных изделий (партий изделий) называется тактом. Понятие такта применяется как для циклических, так и непрерывных процессов, если в последних продукция выдается порциями, например из плавильной печи, домны. Понятие такта не применяется в непрерывных процессах, если продукция выдается непрерывно, например концентрат из флотационной линии. Циклические процессы, при которых продукция выдается с большой частотой, например руда или другие материалы при грохочении, при исследовании следует рассматривать как непрерывные.

Величина такта влияет на производительность производственного процесса:

Р = , (1.4)

где Р – производительность производственного процесса в единицах изделия;

Т – время чистой работы (основные и неперекрывающиеся вспомогательные операции);

в – количество изделий в физических единицах, выпускаемых за один такт;

R – длительность такта.

Нетрудно заметить сходство данной формулы и формул (1.2) и (1.3), по которым подсчитывается производительность непрерывных и периодических процессов. Формулы (1.2) и (1.3) предусматривали выдачу продукции через определенные интервалы времени, по сути эти интервалы представляют собой такт. В примере, иллюстрирующем формулу (1.2), такт был равен 20 мин, а в примере к формуле (1.3) он равнялся 25 мин. Время чистой работы при периодических процессах подсчитывалось как Т = Т_см – (t_пз + t_регл).

Формула для определения величины такта в зависимости от заданной производительности является обратной к предыдущей и при непрерывных процессах имеет вид

R = . (1.5)

При периодических процессах такт в зависимости от производительности определяется по формуле:

R = (1.6)

Условные обозначения см. формулы (1.2), (1.3).

Практикум. Рассчитать такт на примере производственного процесса, выполняемого на двух последовательно работающих агрегатах (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Агрегат (ступень)	Операция	Продолжительность, мин
1-й	1. Подготовка к работе 2. Загрузка сырья 3. Обработка 4. Передача изделия на 2-й агрегат	10 20 30 10
2-й	5. Обработка 6. Выгрузка продукции	30 10

Продолжительность смены Т_см = 480 мин, подготовительно-заклю-чительных операций t_пз = 20 мин, ремонтного обслуживания t_рем = 20 мин. Плановая производительность участка Р = 40 т/см., партия выгрузки продукции в = 8 т.

Рассчитаем продолжительность ступеней τ₁ и τ₂, цикла Т_ц и такта R:

τ ₁ = 10 + 20 + 30 + 10 = 70 мин;

τ ₂ = 30 + 10 = 40 мин;

Т_ц = τ ₁ + τ ₂ = 70 + 40 = 110 мин;

мин.

Для отображения и расчета цикла применяются линейные календарные графики, получившие название циклограмм. По оси ординат графика показы­ваются операции цикла, по оси абсцисс – время. Для рассматриваемого при­мера циклограмма приведена на рис. 1.10,а.

Рис. 1.10. Циклограммы производственного процесса:

− обработка 1-го изделия; − обработка 2-го изделия

Производственный процесс организуется так, что запуск следущего изделия происходит не после полного окончания изготовления предыдущего, а раньше, после того как высвобождается ступень, занятая предыдущим изделием. Образуется перекрытие, когда одновременно изготавливаются два изделия: предыдущее и последующее. Графически соотношение между тактом R, длительностью цикла T_ц и перекрытием П показано на графике ступенчатости (рис. 1.10,б). При известных значениях длительности цикла T_ц и такта R формула для нахождения величины перекрытия получает вид

П = T_ц – R . (1.7)

Обратная формула для определения такта, исходя из длительности цикла и перекрытия:

R = T_ц – П. (1.8)

В результате перекрытия такт получается меньше длительности цикла.

Чем больше перекрытие, тем короче такт и, следовательно, выше производительность процесса.

Между обработкой последовательных изделий на ступенях могут иметь место паузы J_i , где i – номер ступени. Так, на рис. 1.10,б видно, что на первой ступени имеется пауза J₁ = 18 мин, на второй – J₂ = 48 мин. Получается другая формула для определения такта (дающая одинаковый результат с предыдущей):

R = τ_i + J_i, (1.9)

где τ_i – длительность обработки изделия на i-й ступени;

J_i – пауза между обработкой последовательных изделий на i-й ступени.

Возможны ситуации, когда процесс целиком протекает в одном оборудовании, т.е. представляет одну ступень (например, конвертирование). Здесь перекрытие невозможно, и величины такта и цикла равны между собой. В такой ситуации для увеличения производительности процесса нужно сокращать продолжительность цикла (одновременно в такой же мере сократится продолжительность такта).

В остальных случаях оптимизация производственных процессов в целях увеличения производительности осуществляется путем сокращения такта. Последнее, как видно из формулы (1.9), может достигаться как за счет сокращения продолжительности ступеней τ_i , так и за счет уменьшения пауз J_i.

Поскольку паузы на разных ступенях не одинаковы, в первую очередь оптимизация производится за счет ступени, где пауза минимальна. В рассматриваемом примере – это первая ступень. Так, если паузу на этой ступени сократить до нуля, величина такта составит

R = τ_i + J_i = 70 + 0 = 70 мин.

График ступенчатости после оптимизации приведен на рис. 1.10,в. Перекрытие после оптимизации составит (см.формулу (1.7))

П = T_ц – R = 110 – 70 = 40 мин.

Следующий этап оптимизации – уменьшение продолжительности самой долгой ступени (в примере – это 1-я ступень). В частности, это можно сделать за счет сокращения пауз между операциями обработки в пределах одной ступени (так называемых межоперационных пауз). Для оптимизации можно также провести выравнивание продолжительности ступеней.

Источниками сокращения продолжительности пауз и ступеней являются совершенствование техники, технологии, применение передовых методов и приемов организации труда и производства, сокращение межоперационных и междусменных перерывов. Прирост производительности процесса в результате уменьшения такта подсчитывается по формуле

К_пр = , (1.10)

где К_пр – прирост производительности производственного процесса, %;

R₁, R₂ – продолжительность такта до и после оптимизации.

Так, в результате предложенной на рис. 1.10,в оптимизации прирост произ­водительности составит

К_пр =

В натуральном выражении производительность участка после оптимизации составит 40 × (100 + 25,7)/100 = 50,3 т/см.

(Изложенная в этом параграфе методика оптимизации производственного цикла была в свое время разработана К. Адамецким для условий прокатного производства).

Если по условиям производства увеличение выпуска продукции не требуется, сокращение длительности такта позволяет эффективнее использовать рабочее время персонала и оборудования. За счет высвобождаемого времени можно дозагрузить персонал другой работой или ввести дополнительные нерабочие смены, отключить неиспользуемое оборудование, провести его техосмотр и наладку. Величина высвобождаемого времени t _высв равна произведению количества тактов за смену на величину сокращения такта. Количество тактов за смену можно найти делением сменной производительности процесса на ко­личество продукции, выдаваемое за один такт. В результате получаем

t _высв = , (1.11)

где Р – сменная производительность процесса, нат.ед.;

в – количество продукции, выдаваемое за один такт, нат.ед.;

R₁ , R₂ – продолжительность такта до и после оптимизации (соответственно).

Пример: сменная производительность процесса 40 т, за один такт 8 т, продолжительность такта до оптимизации 88 мин, после оптимизации 70 мин.

t _высв = мин.

Как видно, уменьшение такта при сохранении производительности процесса высвобождает 90 мин в течение смены (или один день в неделю).

Для более четкой организации производства на рабочем месте кроме циклограмм, в которых показывается время выполнения операций, могут быть построены гармонограммы, в которых отображается деятельность каждого рабочего в отдельности. Так, перед отправкой на переплавку отходы производства (скрап, обрезь и др.) пакетируются с помощью пресс-мащины. На рис. 1.11 в верхней части приведена циклограмма работы пресса пакетирования отходов, в нижней – гармонограмма работы двух обслуживающих пресс рабочих: машиниста и подсобника.

Рис. 1.11. Графики пакетирования отходов:

− работа пресса; − работа машиниста; − работа подсобника