Организация и планирование машиностроительного производства (произв

гическим циклом. Для обработки партии однородных предметов труда при различных видах движения производственный цикл в календарных днях

где к — коэффициент для перевода рабочих дней в календарные (к « 260/365 « 0,7); Тсм — длительность смены, ч; f — число рабочих смен, сут.

Сравнительный анализ эффективности видов движения партий пред­ метов труда по операциям позволяет выявить преимущества и недостатки каждого из них и установить условия их рационального применения.

Наиболее длительными технологический и производственный циклы получаются при последовательном виде движения. В этом случае про­ должительность цикла прямо пропорциональна величине партии п и нор­ мам времени t. С учетом этого последовательный вид движения рацио­ нально применять при небольших партиях и непродолжительных опера­ циях. Как правило, наименьшая длительность цикла — при параллель­ ном виде движения, но при этом возможны перерывы в работе на рабочих местах, которые снижают эффективность такой организации цикла.

Расходы на транспортировку при параллельно-последовательном и параллельном видах движения больше, чем при последовательном, за счет увеличения числа транспортных партий (при последовательном виде величина транспортной партии равна обрабатываемой). Следова­ тельно, чтобы сократить транспортные расходы, параллельный и парал­ лельно-последовательный виды движения предметов труда более целесо­ образно использовать в случаях, когда рабочие места расположены по ходу операций технологического процесса, т.е. при предметном принци­ пе организации участков, цехов (см. п. 2.2.5).

При организации участков и цехов по технологическому принципу часто более эффективным оказывается использование последовательно­ го вида движения партий деталей по операциям. Во многих случаях виды движения комбинируются, т.е. на малотрудоемких операциях применяют

последовательный вид, а на трудоемких — более совершенные, особенно если партии достаточно велики.

Таким образом, последовательный вид движения партий предметов труда предпочтительнее использовать в единичном и мелкосерийном производствах при технологическом принципе создания цехов и участ­ ков; параллельно-последовательный и параллельный — в серийном и массовом производствах, а также в единичном и мелкосерийном в Усло­ виях ГАП.

2.2.3. Расчет и анализ производственного цикла сложного процесса

В условиях машиностроительного производства наиболее характерным примером сложного производственного процесса может служить процесс создания машины. Он включает изготовление всех дета­ лей, сборку всех сборочных единиц (узлов, агрегатов, механизмов), сбор­ ку, отладку и контроль готового изделия. В сложном производственном процессе могут использоваться виды движения предметов труда по опе­ рациям: последовательное, параллельно-последовательное или парал­ лельное. Для условий единичного производства в едином цикле, как пра­ вило, объединяются процессы изготовления и сборки, а также проектиро­ вания изделия и подготовки его производства.

Сложный производственный процесс может включать большое коли­ чество операций, простых процессов, поэтому определение и оптимиза­ ция производственного цикла сложного процесса требует не только боль­ ших затрат времени, но и нередко использования ЭВМ. Построение сложного производственного процесса во времени проводится, чтобы оп­ ределить производственный цикл, координировать отдельные простые процессы, получить исходную информацию для планирования производ­ ства, в частности для определения календарного времени опережения за­ пуска в производство по отношению к сроку выпуска.

Структура производственного цикла сложного процесса определяет­ ся составом операций и связями между ними. Состав операций зависит от номенклатуры деталей, сборочных единиц и технологических процессов изготовления и сборки. Взаимная связь операций и процессов обусловли­ вается схемой сборки изделия и производственными условиями. Схема сборки изделия в виде веерной диаграммы представлена на рис. 2.7. На ее основе производственный цикл сложного процесса может быть изобра­ жен в виде ленточного (циклового) или сетевого графиков (гл. 1.8). На рис. 2.8, а представлен цикловой график, построенный для условий, когда изготовление деталей и сборка не лимитируются составом оборудования

Рис. 2.7. Веерная (иерархическая) схема сборки изделия

Д — деталь, С б — сборны е единицы , И — и зделие

ный граф (сетевой график), с по­ мощью которого можно оптимизировать весь комплекс работ по выбранному критерию.

В качестве критерия оптимизации производственного цикла Тел = f(Ti, кпар, Тпср) можно принять его минимальное значение. В этой за­ висимости Ti — производственный цикл i-ro простого процесса; knap— коэффициент параллельности работ сложного процесса; Тпер— пе­ рерывы между простыми процессами.

Коэффициент параллельности может быть принят на основании опы­ та выполнения предыдущих работ с учетом типа производства, конструк­ торских и технологических особенностей изготовляемой машины.

Сократить цикла сложного производственного процесса можно как за счет уменьшения циклов простых процессов, так и путем увеличения сте­ пени параллельности их выполнения или уменьшения (устранения) пере­ рывов между ними.

2.2.4. Пути и эффективность сокращения производственного цикла

Основные пути сокращения производственного цик­ ла — снижение затрат труда на основные технологические операции, со­ кращение затрат времени на транспортные, складские и контрольные операции.

Снижение трудоемкости основных технологических операций воз­ можно за счет совершенствования конструкции и технологии, в частно­ сти повышения уровня технологичности машины. Изменения в конструк­ ции деталей машины для получения более простых с технологической точки зрения поверхностей, повышение уровня унификации конструк­ ций, выбор рациональной заготовки — все это может заметно сократить трудоемкость технологических операций. Замена металла пластически­ ми массами часто экономит время на операциях резания. Операции реза­ ния в металлообработке можно заменить более прогрессивными и эконо­ мичными методами пластической деформации металлов, например с по­ мощью прокатки или прессования.

Сокращение трудоемкости достигается путем использования более совершенного инструмента, применения эффективной специальной и унифицированной оснастки, механизации и автоматизации процессов. Использование управляющих ЭВМ позволяет выбирать оптимальные ре­ жимы обработки, также сокращая время на выполнение операций. Суще­ ственно сократить производственный цикл можно, снизив время естест­ венных процессов. Так, естественное охлаждение может быть ускорено при внедрении принудительной циркуляции воздуха.

Наиболее эффективный путь совершенствования процессов транс­ портировки, складирования и контроля — это их совмещение по времени с процессами обработки и сборки, как это делается, например, в роторных автоматических линиях. Современные методы контроля и диагностики с применением лазерных и радиационных установок, высокочувствитель­ ных контактных датчиков позволяют вести непрерывный контроль за хо­ дом технологического процесса и качеством выпускаемой продукции. Статистические методы контроля качества продукции и регулирования

технологических процессов дают возможность перейти от сплошного контроля к выборочному, снижают объемы контрольных операций, пре­ дупреждают возникновение брака, устраняя тем самым причины, увели­ чивающие производственный цикл. Механизация и автоматизация внут­ рицехового транспорта не только сокращает время на перемещение объ­ ектов производства, но и поддерживает строгий его ритм, что также сни­ жает или полностью устраняет межоперационные пролеживания предметов труда.

Повышение степени параллельности выполняемых работ является одним из существенных организационных путей сокращения длительно­ сти производственного цикла. Применительно к одной детали этот под­ ход может осуществляться за счет многоинструментальной обработки, концентрации операций. Повышение уровня концентрации операций приводит к созданию малооперационной технологии на базе специально­ го или агрегатного оборудования. При организации обработки партии одинаковых деталей эффективна замена последовательного вида движе­ ния деталей по операциям на параллельно-последовательный и парал­ лельный. Уменьшение транспортной партии также сокращает производ­ ственный цикл. В условиях поточного производства, где оборудование расположено по ходу технологического процесса и объединено механи­ зированными или автоматизированными транспортными устройствами, в большинстве случаев целесообразна поштучная передача.

При обработке на участке или линии разных деталей длительность со­ вокупного производственного цикла будет во многом устанавливаться порядком их запуска в обработку. Оптимизация производственного цик­ ла при обработке деталей нескольких наименований за счет определения очередности их запуска относится к задачам составления расписания. Не­ которые методы решения этих задач позволяют получить минимальный производственный цикл. К таким методам относятся полный перебор, ли­ нейное и динамическое программирование и др. Их применение ограни­ чивается возможностью найти решение для небольшого количества дета­ лей и операций. Так, задача Веллмана—Джонсона решается методом ли­ нейного программирования для п деталей, обрабатываемых на двух стан­ ках.

При решении этой задачи первой запускается в обработку деталь, имеющая минимальное время на первой операции, последней — деталь, обрабатываемая минимальное время на второй операции. Исключая эти детали из очереди, решение продолжают по этому же правилу. Для при­ мера рассмотрим матрицу трудоемкости для пяти деталей, обрабатывае­ мых на двух станках (табл. 2.2). В соответствии с правилом Веллма­ на—Джонсона порядок запуска деталей в обработку будет 5,1,3,4,2.

В зависимости от охвата стадий жизненного цикла изделия различа­ ют комплексную и специализированную структуру предприятия.

Комплексная структура ориентируется на относительно большую часть цикла «идея — производство — потребление». Такая структура ха­ рактерна для научно-производственных организаций. Она включает на­ учно-исследовательские подразделения, цехи или производственные подразделения основного, вспомогательного и обслуживающего произ­ водства. Организации этого типа часто несут полную ответственность за разработку, производство и эксплуатационное обслуживание техники.

При специализированной структуре предприятие сосредоточивается на отдельной стадии жизненного цикла изделия, как правило, на выпуске продукции и включает все необходимые для этого подразделения.

Производственная структура машиностроительного предприятия оп­ ределяется характером выпускаемой продукции, ее сложностью, типом производства, прежде всего номенклатурой и объемом выпуска, форма­ ми взаимосвязи с другими предприятиями (уровнем кооперирования).

В зависимости от конечной продукции, выпускаемой предприятием, различают предприятия, специализирующиеся на выпуске готовых изде­ лий, деталей и узлов или заготовок. Соответственно этому они имеют предметную, узловую и детальную или технологическую специализа­ цию.

П р е д п р и я т и я п р е д м е т н о й с п е ц и а л и з а ц и и мо­ гут иметь полный технологический цикл и включать заготовительные, обрабатывающие, сборочные цехи или производства. При развитых фор­ мах кооперирования нет необходимости в существовании некоторых производственных подразделений. Так возникли предприятия механо­ сборочного типа, получающие заготовки по кооперации, или сборочного, ведущие лишь общую сборку изделий. Создание механосборочных и сбо­ рочных предприятий повышает уровень специализации производства, способствует увеличению объемов выпуска, а, следовательно, и повыше­

всего выпускают узлы и детали общемашиностроительного назначения, например подшипники, поршневые кольца и др. Продукция п р е д ­ п р и я т и й т е х н о л о г и ч е с к о й с п е ц и а л и з а ц и и , вы­ пускающих литье, поковки, сварные заготовки, имеет, как правило, мень­ шую себестоимость по сравнению с продукцией заготовительных цехов заводов с полным технологическим циклом.

Под производственной структурой подразделения предприятия пони­ маются состав участков, линий, рабочих мест, служб и формы связи меж­ ду ними. Участки, линии, рабочие места могут быть специализированы по технологическому или предметному принципу.

При технологическом принципе специализации участки, например, включают рабочие места и оборудование, предназначенные для выполне­ ния отдельных технологических операций: участки токарной, фрезерной обработки^ зубонарезных и зубошлифовальных станков и др. Номенкла­ тура деталей, обрабатываемых на таких участках, разнообразна, что наи­ более характерно для предприятий единичного и мелкосерийного произ­ водства (рис. 2.9, а).

При предметном принципе специализации создаются участки, линии и другие производственные подразделения, за которыми закреплено из­ готовление ограниченной номенклатуры деталей или изделий. Обору­ дование подбирается в соответствии с технологическим процессом и располагается в последовательности выполняемых операций, т. е. ис­ пользуется принцип прямоточное™. Такое формирование участков наиболее характерно для предприятий серийного и массового производ­ ства (рис. 2.9, б).

Если на участке комплектно выполняются вся сборка изделия или его составной часта, полная обработка детали или некоторой их группы, то такой участок называется предметно-замкнутым. Детали или изделия для участка подбираются на основании их классификации, позволяющей ор­ ганизовать типовой или групповой технологический процесс. Этот прин­ цип заложен в создание многопредметных поточных линий и гибких ав­ томатизированных производств.

Предметный принцип создания внутрицеховых подразделений имеет существенные преимущества по сравнению с технологическим.. Сокра­ щаются транспортные перевозки и затраты на транспортировку, более полно загружается оборудование, которое работает по тщательно состав­ ленному плану-графику, повышается ответственность исполнителей за

качество выпускаемой продукции, оцениваемое по конечному результа­ ту. В то же время технологический принцип построения внутрицеховых производственных подразделений имеет свои преимущества, а иногда может быть и более эффективным: возможна взаимозаменяемость обору­ дования, имеющего единое технологическое назначение, более высока профессиональная квалификация руководителей участков, что определя­ ется однотипностью оборудования, и т.д. Поэтому в зависимости от про­ изводственных условий технологический принцип создания цехов и уча­ стков может быть использован даже для серийного производства. Однако в большинстве случаев предметный принцип значительно сокращает производственный цикл и обеспечивает меньшую себестоимость продук­ ции.

Создание цехов и участков, специализированных на выпуске ограни­ ченной номенклатуры изделий, целесообразно лишь при больших объе­ мах их выпуска. Только в этом случае загрузка оборудования будет дос­ таточно полной, а его переналадка, связанная с переходом на выпуск дру­ гого объекта производства, не будет вызывать больших потерь времени. Развитие гибких автоматизированных систем позволяет в серийном, мел­ косерийном и даже в единичном производстве создавать участки, линии, цехи, специализирующиеся на изготовлении широкой номенклатуры де­ талей, узлов, изделий при небольших объемах выпуска и оптимально ис­ пользующие при этом все преимущества предметного принципа.

Структурным звеном производственного участка является рабочее место. Расположение рабочих мест определяется планировкой участка, линии, цеха. В условиях автоматизированных производств часто осуще­ ствима не только горизонтальная, но и вертикальная планировка цехов. Так возникают «технологические этажи» (заготовительный, механообра­ батывающий, сборочный). Такой пространственной планировке пред­ приятия, его цехов, участков способствует широкое использование транспортных лифтов, подъемников, непрерывных средств гравитацион­ ного транспорта.

Для многопредметных линий, участков задача планировки сводится к тому, чтобы определить места расположения оборудования на выделен­ ных для этого площадках.

При этом необходимо соблюдать выбранный критерий оптимально­ сти. Для машиностроительных производств, где обрабатываются тяже­ лые детали или собираются сложные и крупногабаритные изделия, в ка­ честве критерия оптимальности принимают минимальные суммарные за­ траты на транспортировку, соответствующие минимальному грузопото­ ку. Как правило, это обеспечивает и минимальный производственный цикл.

Задача формулируется следующим образом: за участком закреплены п деталей с объемом выпуска Nj в единицу времени, масса одной детали i-ro наименования Ggj. Для каждой детали задан технологический про­ цесс, определяющий порядок прохождения ими рабочих мест. Суммар­ ный грузооборот участка при j-м варианте расположения оборудования (j-й вариант планировки).

где ljQ— общая длина транспортного пути за весь цикл изготовления i-й детали при j-й планировке.

Минимальную величину грузопотока можно определить методами математического программирования. При большой трудоемкости задачи можно использовать эвристические методы, например методы последо­ вательного улучшения вариантов. Оптимизация планировок для условий многономенклатурного производства позволяет сократить производст­ венный цикл, снизить затраты на транспортировку и себестоимость про­ дукции.

ГЛАВА 2.3. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ФОРМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

2.3.1. Непоточные формы организации производственного процесса

В условиях единичного, мелкосерийного и серийного произ­ водства применяются главным образом непоточные формы организации производственного процесса. Широкая номенклатура выпуска и неболь­ шое количество изготовляемой продукции в пределах каждой номенкла­ турной позиции плана не позволяют обеспечить полную загрузку рабо­ чих мест и их узкую специализацию. Требование универсальности реали­ зуется следующими путями:

• организацией производства с групповым расположением оборудо­ вания (технологический принцип специализации), когда на каждой одно­ именной группе оборудования выполняются аналогичные технологиче­ ские операции (сверлильные, токарные, фрезерные и т.п.); технологиче­ ский процесс строится по принципу дифференциации операций, а взаи­ мосвязь операций отражается в маршрутном технологическом процессе;