3. Количественная оценка основных показателей: гибкости и произво­дительности. Методика расчета на различных этапах проекта. Взаимосвязь между этими показателями. Надежность работы оборудования.

К основным показателям серийного переналаживаемого производства относят: 1 – производительность, 2 – гибкость, 3 – надежность работы.

Рисунок 3 – Показатели серийного производства.

Номенклатура – это количество различных типоразмеров всех обрабатываемых деталей, которые проходят через данный участок или гибкую производственную систему.

Номенклатура связана с другими показателями по выпуску деталей следующим образом:

Н(шт.) – номенклатура;

Nдет – количество деталей i-го наименования, входящих в данный типоразмер (1.1 – рычаги, 1.2 – планки, 1.3 - кронштейны);

Nг – общее количество выпускаемых деталей, когда учитывается размер партии “n”.

Рисунок 4 – Диаграмма к определению показателей ГАП

Таким образом, суммирование всех деталей по типоразмерам, по типу деталей (по виду) и по количеству одинаковых деталей в партии получим годовую программу выпуска деталей (при переналаживаемом производстве).

Технологическая гибкость определяет возможность на имеющемся технологическом оборудовании выполнять различные технологические задачи, при этом обеспечивая оптимальные режимы обработки, заданную производительность (плановую; не максимально возможную, а заданную).

Для обеспечения указанных параметров применяется соответствующее технологическое оборудование (многоцелевые обрабатывающие станка ОЦ, МС, а также другое основное оборудование с ЧПУ). Возможно применение стандартных модулей, выпускаемых промышленностью на базе станков с ЧПУ. При проектировании технологической части ГПС учитывают такую особенность:

- чем выше технологическая гибкость, заложенная в проект, тем меньше затраты на эксплуатацию данной системы. Это объясняется простотой переналадок и большим числом обрабатываемых деталей. Однако, на стоимость проекта, с увеличением гибкости оборудования, влияют также затраты на проектные работы, связанные с параллельной разработкой нескольких техпроцессов, а также конструкторской разработкой оборудования и оснастки. Поэтому производится оптимизация проекта (при выборе уровня гибкости) по стоимостным показателям.

Рисунок 5 – График зависимости стоимости проекта от уровня гибкости.

С – стоимость проектных работ, изготовления ГПС и ее эксплуатации при разработке проекта;

Г – уровень гибкости.

1 – кривая зависимости эксплуатационных расходов от уровня гибкости, заложенной в проект;

2 – расходы, обеспечивающие гибкость оборудования и затраты на изготовление ГПС.

3 – суммарная кривая, учитывающая затраты первого и второго вида.

4 – оптимальное значение гибкости.

5 – интервал допустимых значений гибкости. Вывод 1: затраты, соответствующие точке пересечения являются минимальными. Здесь получается оптимальная гибкость.

Вывод 2: в виду того, что получить конкретное значение оптимальной гибкости иногда бывает затруднительно – разработка производится в некотором интервале (“интервал допустимой гибкости”).

Количесчтвенное определение гибкости

Для количественной оценки технологической гибкости пользуются двумя показателями:

А - для приближенной оценки гибкости той или иной ГПС используют индекс гибкости:

, (1)

где: Н – номенклатура;

к – процент обновления. Это величина, показывающая долю деталей, которые дополнительно могут обрабатываться на данном оборудовании, без существенных работ по его модернизации;

n – количество деталей, входящих в партию при их серийном изготовлении.

Б - уточненный показатель гибкости, который используется после разработки технологических процессов (технологическая гибкость):

, (2)

где: tо – основное время обработки деталей i-го наименования;

tр – время переналадки (усредненное), при переходе на очередную обрабатываемую деталь (в номенклатуре);

Н – номенклатура.

Надежность

Показатель надежности ГПС неразрывно связан с эффективностью ее применения, увязан с понятиями производительности и гибкости иопределяется следующими величинами:

1 – удельная длительность настройки

, (3)

где:  - поток отказов данного станка, инструмента, приспособления и т.п., входящих в ГПС. Иначе – это количество отказов, возникающих в единицу времени (за час, за смену и т.д.).

 - параметр восстановления работоспособности. Это количество отказов, упомянутых элементов, которые могут быть устранены в эту единицу времени в реальных производственных условиях, т.е. в учетом сложности оборудования, с учетом серьезности отказа, а также с учетом имеющихся наладчиков и ремонтных служб.

2 – коэффициент готовности ГПС по показателю надежности:

, (4)

Если автоматизированное производство состоит из нескольких отдельных модулей или участков, соединенных последовательно, то указанный коэффициент рассчитывается по формуле

, (5)

где:  - коэффициент наложения потерь производительности от отказа первого модуля (или предыдущего).

Вывод: В целом надежность – это свойство системы, зависящее от надежности работы всех элементов, которые входят в эту систему.

Поэтому, для оценки надежности работы этого оборудования может быть использован такой показатель как “безотказность работы”. Он определяется как вероятность выполнения элементом ГПС своих заданных функций. Эта вероятность изменяется от 0 до 1, для сложной ГПС, используя теорию вероятности (основная теорема) записывается в следующем виде

, (6)

где: n – количество элементов, входящих в данную систему.

К для станочных обрабатывающих систем регламентируется: 0,95...0,99.

Производительность ГПС или его структурного подразделения является функцией нескольких факторов:

1. затраты основного (машинного) времени – tо, tм. Выбирается из техпроцесса, разработанного для данного ГПС.

2. затраты вспомогательного (неперекрываемого) времени tв.

3. плановые затраты времени tпл, отводимые на переналадку, ремонт и обслуживание технологического оборудования (выбирается из соответствующих нормативов на обслуживание станков).

4. затраты на восстановление работоспособности оборудования tн и других элементов системы при их недостаточной надежности.

5. затраты времени простоя ГПС tорг по организационным причинам (отсутствие заготовок, программ, инструмента, электричества и т.д.).

Производительность – этот показатель определяет целесообразность проведения автоматизации и служит основой для сравнения с существую­щими вариантами производства. Количественно он выражается как число де­талей, выпускаемых в единицу времени на данной автоматической линии или на ГПС. Его рассчитывают в не­скольких формах на различных этапах проектирования.

А. Ожидаемая производительность (цикловая). Она учитывает затраты времени, входящие в рабочий цикл данного оборудования и является обратно пропорциональной длительности рабочего цикла, т.к. в условиях се­рийного переналаживаемого производства на одном и томже оборудовании ведут изготовление различных деталей, то в формулах берут средние значе­ния рабочих циклов. Ее величину определяют как

1 1

Q_o = ---- = ---------------- , (4)

Т_ц ( t_о(м) + t_в ) _ср

где t_о(м) – машинное время на изготовление определённой детали,берётся из разработанных техпроцессов,мин;

t_в – вспомогательное неперекрываемое время, входящее в рабочий цикл берётся из нормативов, мин.

Данная формула применяется после разработки техпроцессов, но до изготовления оборудования в металле.

Среднее значение временных затрат (ср) учитывает различную трудоемкость обработки деталей заданной номенклатуры.

Б. Техническая производительность.

1

Q_т = ----------------------------- , (5)

( t_о(м) + t_в ) _ср + t_пл +t_н

где t_пл – внецикловые затраты времени, связанные с простоем обору­дования на плановые и периодические ремонты, переналадку, обслуживание. Берётся из соответствующих нормативов на данное оборудование;

t_н – затраты времени, связанные с простоем оборудования из – за его недостаточной надёжности. Данная величина является случайной, так как нельзя заранее предсказать суммарное время простоя в течение месяца. Её берут на основании статистики, полученной в результате опытной эксплуа­тации автоматической линии, данные заимствованные из опыта эксплуатации аналогичного оборудования на соседнем предприятии, можно ориентиро­ваться на данные технического паспорта на данное оборудование, где ука­зана наработка до отказа или средняя ннаработка на отказ.

В данной формуле учитываются как цикловые, так и внецикловые потери времени, поэтому данная производительность является более точной. Фор­мула используется после изготовления обрудования ГПС в металле и пробной её эксплуатации в течение месяца.

В. Фактическая производительность.

1

Qорг = ----------------------------------- , (6)

( t_о(м) + t_в ) _ср + t_пл + t_н + t_орг

где t_орг – затраты времени по организационным причинам (несвоевре­менная подача заготовок, отсутствие энергоносителя и т.п.).

Данная формула учитывает все виды затрат. Формула используется для готовой и действующей автоматической линии и ГПС по данным, соб­ранным примерно за 1 год работы.

С целю учёта затрат времени на плановое обслуживание, на восста­онвление работоспособности и учёта организационных причин, на автомати­ческих линиях и ГПС ведутся особые журналы. Особенно важно это бывает в отношении времени t _н , так как в этом случае выявляются технические недоработки и даются рекомендации по их устранению.

Соотношение между рассмотренными видами производительности очевидно:

Q_o > Q_т > Qорг.