книги из ГПНТБ / Карлик, Е. М. Специализация и поточные методы производства

Следовательно, при известном Т0К/ всегда можно опре­

где /(ф — возмещаемая часть капитальных затрат за фак­ тический период выпуска данной продукции, руб.; — фактический период производства данного объема про­ дукции, год.

Невозмещенная часть капитальных вложений с учетом дополнительных затрат, которые необходимы для пере­ стройки поточной линии (например, изготовление новых типов технологических тележек для конвейеров), закла­ дывается в расчет срока их окупаемости при изготовле­

изготовления продукции данного объема по сравниваемым вариантам, руб.

Вышеизложенное проиллюстрируем на конкретном примере одного из заводов.

Для сборки и монтажа нескольких приборов была спроектирована и изготовлена многопредметная непрерывно-поточная линия. Сумма дополнительных капитальных затрат по изготовлению технологиче­ ского и транспортного оснащения для этой поточной линии составила ДК 3 — 8 000 руб., а условно-годовая экономия Э с = 1 980 руб. Та­

ким образом, расчетный срок окупаемости составил

8000

краем 1980 года.

Через 6 мес. после начала эксплуатации поточной линии про­ дукция была снята с производства, а затраченные капитальные вложе­ ния остались невозмещенными.

Руководством завода было принято решение об использовании транспортного и технологического оснащения этой поточной линии для производства другой продукции, выпуск которой был организован раньше на немеханизированном потоке. Расчеты показали, что условно­ годовая экономия при переводе изготовления этой продукции на меха­ низированный поток составит 5 С|[ = 2 840 руб.

187

Одновременно с этим для приспособления конвейера к новым ус­ ловиям работы потребовалось дополнительно затратить 500 руб., т. е. Кд0П = 500 руб. Расчетный срок окупаемости капитальных за­ трат, оставшихся невозмещенными, с учетом новых дополнительных затрат определяется:

Ввиду того, что выпуск новой продукции прогнозировался на срок не менее четырех лет, а нормативный срок окупаемости для по­ добных линий составляет до трех лет, организация этой линии была признана экономически целесообразной.

Вариант изготовления продукции на поточной линии желательно сравнивать с показателями изготовления аналогичной продукции на других поточных линиях и совершенно необходимо такое сравнение, когда себе­ стоимость продукции по рассматриваемому варианту до­ вольно высока, а иногда и больше, чем изготовление подобной продукции на других линиях. В этих случаях соизмеряется себестоимость и капитальные вложения по каждому анализируемому варианту с помощью приве­ денных затрат. Приведенные затраты по сравниваемым вариантам помогают судить о целесообразности той или иной разработки поточной линии.

гибкие поточные линии, перестройка которых в условиях нестабильной программы выпуска и часто меняющейся номенклатуры должна выполняться в короткие сроки при минимальных затратах. Предложенная методика опреде­ ления сроков окупаемости проектируемых поточных ли­ ний в условиях нестабильного выпуска продукции может

ПРИ П Р ОЕК ТИ РОВАНИ И И ОРГАНИЗАЦИ И ПОТОЧНЫ Х ЛИНИЙ

Одной из основных причин, которые препятствуют широкому внедрению поточных линий, является слож­ ность проектирования потоков в условиях мелкосерий­ ного и серийного производства особенно на механической обработке деталей большой номенклатуры.

188

Часто обработка деталей на многопредметных поточ­ ных линиях'требует применения различных технологи­ ческих процессов, разнообразного оборудования, оснастки

иинструмента. Процесс обработки характеризуется на таких линиях многочисленными связями рабочих мест. Так, например, при обработке 10 деталей на потоке число различных вариантов запуска составляет около 3,5 млн.,

апри 30 деталях — 227. 1030 вариантов [66]. Совершенно очевидно, что решение такой задачи при немеханизиро­ ванных методах связано с большими затратами времени

итруда, а оптимальное решение ее невозможно практи­ чески при любых затратах труда.

Применение математических методов с использованием ЭВМ позволяет значительно ускорить проектирование многопредметных поточных линий механической обра­ ботки деталей. Выбор оптимальных технологических про­ цессов является очень важной и весьма трудоемкой рабо­ той. Проектируя технологию изготовления той или иной детали вручную, технологу приходится обрабатывать большой объем информации, который характеризует про­ цесс производства и его конкретные условия. На это затрачивается много времени и труда. Но большая трудо­ емкость и сложность разработки технологических про­ цессов не дают возможности проверить различные варианты для выбора оптимального процесса.

Применение ЭВМ позволяет не только ускорить раз­ работку технологических процессов, но выбрать оптималь­ ный их вариант. Ряд НИИ успешно работает в этой об­ ласти и достиг положительных результатов, в том числе Институт технической кибернетики АН БССР.

Значительных затрат труда и времени требует норми­ рование технологических процессов. Сущность нормиро­ вания с использованием ЭВМ состоит в том, что для рас­ чета норм в нее вводят нормативные данные, необходимые для расчета всех элементов норм, а также данные об

условиях, при которых выполняется операция. Затем по соответствующей программе выполняется расчет необ­

их точность.

Наконец, одним из важных этапов проектирования поточных линий механической обработки является опре­

189

деление оптимальной очередности запуска деталей в обра­ ботку на линии, для чего создается математическая мо­ дель, описывающая производственный процесс.

Построение плана загрузки рабочих мест на групповых поточных линиях в условиях серийного и мелкосерийного производства является наиболее сложной и трудно ре­ шаемой задачей. Поэтому оптимальные календарные гра­ фики загрузки рабочих мест обычно не разрабатываются. Эта загрузка регламентируется главным образом субъек­ тивным опытом цеховых планировщиков. Между тем даже при незначительном числе деталей самый опытный планировщик не в состоянии правильно оценить и охва­ тить процесс их производства в целом.

Правильное построение календарного плана обработки деталей способствует значительному улучшению экономии производства на линии. Это достигается за счет создания условий, обеспечивающих высокую степень непрерывности загрузки рабочих мест и ускорение производственного процесса.

Решение этой задачи, учитывающее сложность взаимо­ связи факторов при построении календарного плана за­ грузки может быть осуществлено только на основе эко­ номико-математических методов и электронно-вычисли­ тельной техники.

Первая попытка математической формализации задачи построения оптимального календарного плана обработки деталей применительно к наиболее простому частному случаю была сделана в 1950 г. проф. С. А. Соколицыным; В. А. Петровым в 1951 г. был внесен ряд уточнений в ре­ зультаты, полученные С. А. Соколицыным. .Эти выводы применительно к случаю обработки деталей с одинаковыми технологическими маршрутами стали справедливы для любого количества операций и при занятости на них не только по одному, но и по нескольку станков-дубле­ ров [70].

Установленные правила по определению очередности деталей были проверены с точки зрения минимизации складских остатков незавершенного производства [70]. Тогда же был разработан и предложен простой алгоритм расчета совокупной длительности цикла обработки всех деталей и даны рекомендации по учету при построении оптимального календарного плана ряда основных пла­ ново-организационных ограничений.

190

Исследования, выполненные с помощью ЭВМ «Урал-2», показали, что предложенные ранее правила определения оптимального варианта очередности запуска деталей в об­ работку справедливы лишь для частного случая — об­ работки деталей с одинаковыми технологическими марш­ рутами [71]. Был найден общий метод решения задачи, справедливый для одно- и разнонаправленных технологи­ ческих маршрутов [71 ].

Задача календарного планирования загрузки рабочих мест участков мелкосерийного и серийного производства, в том числе на поточных линиях, должна решаться при­ менительно к случаям, определяемым следующими при­ знаками: содержанием и последовательностью технологи­ ческого маршрута обработки деталей; применяемым спо­ собом календарного сочетания операции видам движения производства.

По первому признаку возможны линии (участки) обработки с одинаковым или однонаправленным (с про­ пуском отдельных или ряда операций) технологическими маршрутами и неодинаковыми или разнонаправленными (с возвратами и пропуском отдельных или нескольких операций).

По второму признаку обработка партий деталей на участках (линиях) может строиться по методу последо­ вательного и параллельно-последовательного движения.

Сочетание указанных признаков определяет четыре практически возможных случая календарного построения производственных процессов на участках. Очевидно, что применительно к этим случаям и должна решаться задача выбора оптимального календарного плана обработки де­ талей.

Методика определения оптимальной очередности за­ пуска деталей в обработку основывается на математиче­ ском моделировании условий, при которых перерывы в работе станков достигают минимума. Эти условия фор­ мализуются по рядам пар взаимосвязанных операций. Главное значение этой методики состоит в том, что на основе предложенных правил и алгоритмов можно моде­ лировать условия загрузки станков, обеспечивать боль­ шую степень непрерывности в их работе, строить точные календарные графики работы линий (участков), учиты­ вая фактические результаты хода производства, а в соче­ тании с использованием соответствующих средств элек­

191

тронно-вычислительной техники решать задачу автома­ тизации управления производством.

Экономические показатели предприятия в немалой степени зависят от того, насколько правильно решена им задача оптимальной организации производственного процесса в пространстве. Это предполагает рациональную планировку всех производственных подразделений и по­ точных линий [60].

Решение задачи планировки оборудования и рабочих мест является многовариантным.

Число возможных вариантов расположения (плани­ ровки) многопредметной поточной линии определяется количеством возможных перестановок рабочих мест, т. е. равно К\ — факториалу числа размещаемых рабочих мест. Следовательно, общее число всевозможных вариан­ тов планировки оборудования очень велико.

Например, при К = 10 общее число возможных ва­ риантов планировки рабочих мест 10! = 3 628 800, а при К = 20 оно превышает 2. 1018. Неупорядоченный пере­ бор всех вариантов планировки уже при К = 715 тре­ бует такого количества логических и арифметических операций, которое не в состоянии выполнить за обозри­ мый срок ни одна современная или перспективная вы­ числительная машина.

Поэтому для решения задачи оптимизации планировки оборудования и рабочих мест на многопредметных поточ­ ных линиях необходимо использовать определенные ме­ тоды математического программирования, существенно сокращающие число необходимых переборов вариантов планировки. Многопредметные поточные линии, характер­ ные для серийного производства, формируются главным образом тогда, когда технологические маршруты обра­ ботки (сборки) однородны для всех закрепленных за данной линией наименований предметов. В целях уни­ фикации технологических маршрутов и распространения поточных методов на большой объем продукции нередко прибегают к изменению технологических маршрутов, установке дополнительных рабочих мест и пр. Но эти искусственные меры подчас приводят к нежелательным результатам — ухудшают экономические показатели по­ точной линии (недогрузка оборудования и т. п.).

Применение горизонтально-замкнутого конвейера на многопредметных поточных линиях позволяет осуществить

192

поточный процесс для изделий с различными технологи­ ческими маршрутами независимо от уровня синхрониза­ ции операций и степени непрерывности процесса. При этом выполнение всех операций технологического про­ цесса по изделиям разных наименований осуществляется за один или несколько витков, т. е. за одни или несколько

и тот же пункт (склад,'кладовая), расположение которого обычно заранее известно.

Рнс. 13. Образование витков на МНПЛ. В кружках — по­ рядковые номера операций, выполняемых на данном станке. Штрихпуиктирная линия — путь движения (витка) деталей Л; сплошная линия — путь движения (витка) деталей Б

При заданной планировке рабочих мест, т. е. при заданной последовательности их расположения вокруг тягового элемента конвейера, для разных закрепленных за линией наименований предметов устанавливается в за­ висимости от различий в технологических маршрутах ■свое число витков. На рис. 13 представлена схема образо­ вания витков для деталей двух наименований. Детали A lt выйдя из комплектовочной кладовой К, проходят обра­ ботку на токарном Т, фрезерном Ф, сверлильном С и шлифовальном Ш станках. При заданной планировке (К—Т—Ф—С—Ш) детали А изготовляются за один виток. Детали Б, технологический маршрут которых включает токарную, шлифовальную и сверлильную операции, из­ готовляются на этой же линии за два витка.

При другом варианте размещения оборудования, на­

задача — найти такой вариант планировки рабочих мест, который при заданных характеристиках изделий (про­ грамма выпуска, вес, себестоимость, трудоемкость и др.) и при заданных технологических маршрутах был бы опти­ мальным.

В общем виде задачу можно сформулировать' сле­ дующим образом. На плановый период известно общее число т {i — 1,2, . . ., /и) наименований предметов, за­ крепленных за многопредметной поточной линией. Объем­ ными расчетами установлены состав и количество /-х видов размещаемого оборудования (/ = 1,2, . . ., к).

Технологические маршруты изготовления каждого /-го наименования предметов заданы, а выполнение каждой операции технологического процесса по /-му наименова­ нию предмета закреплено за j-u рабочим местом. Вдоль конвейера, предназначенного для межоперационной тран­ спортировки предметов, намечено К площадок для раз­ мещения оборудования. Конвейер поточной линии снаб­ жен горизонтально-замкнутым тяговым элементом (длина его образующей составляет L J, имеющим неизменную направленность движения. Расположение комплектовоч­ ной кладовой задано. Требуется найти вариант размеще­ ния оборудования по площадкам л', который обеспечи­ вал бы минимум объема грузооборота на поточной линии. Целевая функция задачи имеет вид

где .V,- (я) — число витков тягового элемента конвейера, необходимое для полного изготовления предмета /-го наименования при п-м варианте планировки оборудова­ ния -на поточной линии; g[ — вес одного предмета /-го наименования.

Неприменимость для решения поставленной много­ вариантной задачи неупорядоченного перебора всех ва­ риантов планировки порождает необходимость в специаль­ ных методах планировки оборудования и рабочих мест на многопредметных поточных линиях. К числу этих методов относятся: математико-логический, метод размы­ кания контуров графа и метод группировки.

Разработка нескольких методов для решения задачи планировки многопредметных поточных линий объяс­

194

няется разными областями их применения. Первые два метода применимы для планировки многопредметной по­ точной линии, оснащенной горизонтально-замкнутым кон­ вейером, т. е. имеющей замкнутую трассу движения пред­ метов. Метод группировки более пригоден для плани­ ровки многопредметных поточных линий с незамкнутой трассой движения предметов. Наличие математико-ло­ гического метода и метода размыкания контура графа для решения одной и той же задачи объясняется главным образом различной степенью сложности вычислительной схемы и алгоритма каждого метода, а также степенью точности получаемого решения.

В связи с дальнейшим развитием поточного производ­ ства уделяется большое внимание эксплуатационной на­ дежности поточных линий, которая является важнейшим условием высокой эффективности производства.

Надежностью поточной линии называется свойство, обусловленное главным образом ее безотказностью и ре­ монтопригодностью и способствующее обеспечению выпуска продукции заданного качества с заданным ритмом. Это свойство количественно может оцениваться применительно к каждому рабочему месту, к их совокупности по каждой

.операции линии и, наконец, линии в целом.

А. И. Неймарк и Л. П. Фрумкин рекомендуют рас­ сматривать надежность линий как комплексный показа­ тель, оценивающий надежность в трех аспектах [59]: надежность экстенсивного использования линий, опреде­ ляющаяся безотказностью и ремонтопригодностью обо­ рудования и технологического оснащения; надежность интенсивного использования линии,определяющаяся устой­ чивостью выпуска продукции в единицу времени, в част­ ности в каждый ритм; на механизированных поточных линиях это свойство определяется главным образом тем, что вследствие разброса фактические затраты времени у рабочего на каждой данной операции по разным экзем­ плярам изделия ритма выпуска продукции не совпадают со среднерасчетным; надежность выпуска качественной (годной) продукции, определяющаяся главным образом качеством исходных конструктивных элементов изделия, качеством (отработкой) технологического процессам также надежностью контроля качества.

При количественной оценке надежности экстенсивного использования рабочего места линии учитываются как

параметры отказов, так и параметры ремонтопригодности. Показатель надежности экстенсивного использования ра­ бочего места линии

вания и технологического оснащения данного рабочего места (математическое ожидание времени исправной ра­ боты между сложными отказами); tn — средние затраты времени, необходимые для устранения отказа (математи­ ческое ожидание времени восстановления работоспособ­

и оснащения рабочего места линии приближенно опреде­ ляется по формуле

так же.

Расчеты, связанные с надежностью поточных линий, выполняются при условии, когда все отказы оборудования и технологического оснащения линии — события незави­ симые. Поэтому показатель надежности экстенсивного использования поточной линии в целом Р Эд определяется

где J — общее число операции на линии. При р0. •< 1 и небольших значениях J можно принимать

^зл~ 1 - Ь о , 1=1

Количественная оценка надежности интенсивного ис­ пользования рабочего места, операции и поточной линии в целом основывается на анализе распределения затрат времени при выполнении операций по каждому экзем­ пляру изделия. В большинстве случаев распределения затрат времени tx подчиняется нормальному закону рас­

196