книги из ГПНТБ / Технические и экономические основы литейного производства

стоимости металлозавалки. Аналогичная эффективность опти­ мизации состава шихты приводится и в зарубежных данных.

Рассматриваемая задача может решаться и по другим критериям оптимальности, например, определение оптимального состава шихтовой смеси для получения максимума какого-либо параметра, характеризующего механические свойства сплава (прочность или износоустойчивость и др .). При этом вводятся ограничения по себестоимости шихты, которая не должна пре­ вышать заданной величины, а также ограничения по другим параметрам, кроме оптимизируемого. В настоящее время задачи по оптимизации состава шихты нашли достаточно ши­ рокое применение на практике.

Оптимизация состава формовочной смеси в принципе аналогична оптимизации состава шихты.

Данная группа задач (оптимизация составов шихты, смесей и т. д.) должна найти широкое применение в практике литейного производства, поскольку их решение не связано со значительны­ ми затратами, относительно несложно и обеспечивает при этом значительный экономический эффект.

В т о р а я большая группа задач — это задачи технико­ экономического планирования литейного производства. К числу таких задач прежде всего следует отнести определение оптимальной производственной программы литейного цеха (завода) по различным критериям оптимальности (максималь­ ному выпуску продукции; минимальной длительности производ­ ственного цикла; максимальному использованию производствен­ ных мощностей; максимальной прибыли; минимальной трудо­ емкости или машиноемкости продукции). Выбор локального критерия оптимальности определяется конкретными производ­ ственными условиями.

В общем виде задача на оптимизацию плана формулируется

чающая в себя Х \, х 2, ..., х п -

Любое Хі означает количество данных изделий, которое нужно производить в соответствии с оптимальным планом ( x t

181

всегда ^ 0 , т. е. не может быть отрицательного выпуска изде­ лий). Ограничения а вводятся по заработной плате, материалам трудоемкости и т. д. в соответствии с имеющимися ресурсами Ьт (фондами или лимитами). Первый индекс ограничения а обозначает отливку, второй — элементы затрат. Оптимальным планом или решением задачи называется план, оптимизирую­ щий линейную форму (76) — минимум или максимум линейной формы — при соблюдении условий (77) и (78).

Решением данной задачи определяется, например, искомый производственный план по критерию «максимальная прибыль», или «максимальное использование производственной мощности», или «минимум себестоимости изготовления отливок», и др.

где ЬГІП — минимальный потребный выпуск отливок /-го наи­ менования (определяется исходя из планового задания); Ь™*х— максимально потребный выпуск отливок і-го наименования (может определяться исходя из возможности создания нормаль­ ного запаса отливок і-го наименования),

182

в і-м отделении должна быть меньше или равна располагаемому фонду времени работы оборудования.

Аналогично при необходимости определяется ограничение и

суммарная годовая мощность всех плавильных агрегатов на участке с учетом угара и других потерь металла.

На основе комплектности отливок, обусловленной техниче­ скими, технологическими и организационными требованиями (например, соотношение нескольких отливок на одной подмо­ дельной плите, соотношение количества отливок различных типоразмеров на изделие, соотношение отливок в номенклатур­ ном плане и т. д.), определяется ограничение по количественно­ му соотношению выпуска отливок различных наименований:

где g i — расход заработной платы основных производственных рабочих на изготовление і-й отливки; Ф3— общий фонд зара­ ботной платы. Этим ограничением не допускается перерасход общего фонда заработной платы.

183

Может вводиться ограничение: плановый объем реализации продукции должен быть не ниже заданного контрольной цифрой объема Ор:

I

При наличии дефицитных средств производства могут вводиться ограничения по их использованию. В общем виде эти ограничения могут быть записаны в виде

Аналогичным образом формулируется задача по опреде­

условие: производимое количество отливок должно обеспечить максимальное использование узкого места и т. д. Эти и другие

Определение оптимальной производственной программы литей­ ного цеха по различным критериям оптимальности позволяет значительно повысить эффективность производства.

По зарубежным данным, определение оптимальной произ­ водственной программы литейного цеха по трем критериям оптимальности позволило значительно улучшить экономические показатели по сравнению с существовавшими в цехе до разра­ ботки оптимальных планов. Были решены три задачи по раз­ личным критериям: а) максимальное использование производ­ ственной мощности; б) достижение максимального выпуска; в) получение максимальной прибыли. Задачи решались на максимум целевой функции. При этом были улучшены и другие показатели по сравнению с их значениями до оптимизации пла­ на (табл.34).

К данной группе задач относится также расчет разделов техпромфинплана литейного завода с использованием метода линейного программирования, т. е. разработка так называемого матричного техпромфинплана. К этой группе относится также

оперативного планирования в литейных цехах и заводах. К этой группе задач относятся: определение оптимального размера партии запуска отливок в производство с учетом возможного брака; определение оптимального закрепления отливок-опера­ ций за рабочими местами; определение рационального уровня

184

Таблица 34

Показатели, характеризующие улучшение плана в литейном цехе при решении задач на оптимизацию

Использование

производ­ Критерий оптимальности Выпуск в % Прибыль в % ственной

мощности в %

сравнению с его значением до оптимизации

оперативных запасов; расчет оптимального уровня страховых заделов; расчет производственной мощности цеха и участка; определение оптимального графика запуска-выпуска отливок; определение оптимальной загрузки производственных мощно­ стей основных участков литейного цеха и ряд других.

Впрактике работы литейных цехов большую роль играет обеспечение равномерной з'агрузки основных отделений литей­ ного цеха: формовочного, плавильного, стержневого и очистного.

Задача планирования равномерной загрузки производствен­ ных мощностей основных участков литейного цеха может решаться в двух вариантах.

Впервом варианте производится классификация всех изго­ товляемых отливок по соотношению трудоемкости формовочных

истержневых работ, трудоемкости формовки и очистки отливок, трудоемкости формовки и металлоемкости форм. Решение задачи состоит в определении обезличенных (по классификаци­ онным группам) наборов отливок, изготовление которых отвечает условиям равномерной загрузки мощностей основных участков на день или смену.

Второй вариант задачи ставит своей целью использование ЭВМ для составления сменных заданий по формовке и предпо­ лагает получение на машине готовых сменных заданий на каждый рабочий день месяца. Данная задача может быть решена при помощи линейного программирования. Для этого вводятся следующие обозначения:

Xij — количество рабочих мест, занятых формовкой отливок і - й группы в данную смену на /-й группе рабочих мест (при этом

где т — число групп отливок по трудоемкости изготовления стержней; п — число групп отливок по трудоемкости очистки;

185

р — число групп отливок по металлоемкости форм; Ь — число групп взаимозаменяемых рабочих мест);

Оі — трудоемкость изготовления стержней, необходимых при формовке в течение смены на одном рабочем месте і-й группы отливок;

Ьі — трудоемкость очистки отливок і-й группы, заформованных в течение смены на одном рабочем месте;

С і — потребное количество жидкого металла для заливки форм t'-й группы отливок при формовке на одном рабочем месте в течение смены;

равномерности загрузки производственных мощностей участков; Qij ■— потребное число смен формовки для выполнения ме­ сячной программы по і-й группе отливок на одном рабочем

месте/-й группы оборудования.

Условия равномерности загрузки участков по каждой смене могут быть выражены следующей системой ограничений:

186

В результате решения задачи получается ряд наборов отливок, удовлетворяющий требованию равномерной загрузки формовочного, плавильного, стержневого и очистного отделения

cyT04Hbixj заданий отделениям цеха. На каждой перфокарте кодируются сведения, необходимые для разработки сменно­ суточного задания: марка сплава, тип формовки, приоритет запуска, номер заказа и модели, план в штуках на год и месяц, выпуск нарастающим итогом, масса одной заготовки и отливки, металлоемкость формы для изготовления одной отливки, трудо­ емкость изготовления формы и стержней. На основании этого массива перфокарт формируется сменно-суточное задание отделениям цеха исходя из пропускной способности формо­ вочного, стержневого и плавильного отделения.

При решении задач оперативно-производственного планиро­ вания выбор критерия оптимальности определяется конкретны­ ми производственными условиями.

В качестве примера рассмотрим постановку задачи по

водственной программы выпуска отливок». Задача формули­ руется следующим образом: необходимо найти такое распре­ деление производственной программы выпуска отливок в пла­ ново-учетном периоде (график запуска-выпуска отливок), чтобы обеспечить минимальную длительность производственного цик­ ла изготовления отливок:

отливок в рабочих днях; т — число типоразмеров отливок, изго­

типоразмера за /-й день планово-учетного периода в шт./день] при соблюдении следующих ограничительных условий:

П

187

планово-учетного периода, должно равняться заданной про­ грамме выпуска этих отливок);

Ш

1 = 1

где G i — масса жидкого металла, залитого в форму, приходя­ щегося на одну отливку і-го типоразмера, в кг; Q j — дневная производительность плавильных агрегатов в любой /-й день, в кг/день (т. е. этим обусловливается соответствие производ­ ственной мощности плавильного и формовочного отделений цеха);

т

где P j — дневная производительность формовочных машин в /-й день или дневной выпуск на формовочном плацу в формах

близкий к оптимальному, что вполне приемлемо для производ­ ственных условий.

К ч е т в е р т о й группе можно отнести задачи организаци­ онно-технического характера: определение оптимального вари­ анта способа формообразования литых заготовок; определение оптимального варианта расположения моделей на подмодельной плите; определение оптимального набора опок (унифицирован­ ных и оригинальных); определение рациональной планировки оборудования; выбор оптимального состава бригады рабочих; расчет оптимального количества дежурных слесарей-ремонтни- ков; определение оптимальных норм обслуживания (кранами, вспомогательными рабочими и т. д.); выбор оптимальной ско­ рости литейного конвейера; определение пределов целесооб­ разной реконструкции литейного цеха; определение границ экономически эффективной модернизации оборудования; опре­ деление оптимальной температуры заливки: оптимизация рабо­ ты внутрицехового транспорта; выбор оптимальных режимов уплотнения смеси, режимов сушки и ряд других-задач.

188

Рассмотрим постановку и пример решения задачи по выбору оптимального состава бригады рабочих.

Организация труда в бригаде требует сочетания принципов разделения труда со строгим взаимодействием членов бригады. Наиболее трудоемкая из операций, выполняемых при формовке, лимитирует работу всей бригады, что вызывает потери рабочего времени остальных формовщиков бригады. Особенно эти потери заметны, если за бригадой закреплена модель тонкостенной от­ ливки с большим количеством стержней.

Например, на формовке занята бригада из трех человек. Рас­ становка рабочих мест по операциям следующая: изготовление верхней полуформы; изготовление нижней полуформы и проста­ новка стержней; сборка формы. Лимитирующей является вторая операция. Рабочие, занятые выполнением первой и второй опера­ ции, имеют потери времени из-за ожидания в размере 50—60% нормы времени на операцию. Так как потери складываются, из долей минуты, особого значения в практике литейных цехов им не придается. Между тем простановку стержней мог бы осу­ ществлять менее квалифицированный рабочий, что повысило бы производительность труда и не вызвало бы перерасхода заработ­ ной платы. Однако ликвидация таких потерь путем реорганиза­

конкретные расчеты для каждого рабочего места и каждой отливки.

Определение оптимального состава бригады можно проводить на основе использования теории графов.

В качестве примера рассмотрим определение оптимального состава бригады на рабочем месте участка машинной формовки литейного цеха. С этой целью представим процесс изготовления одной формы в виде графа. Элементы графа соответствуют со­ бытиям, выражающим начало и конец какой-либо операции, а дуги — самим операциям (рис. 43).

Таким образом, имеем, что дуга (0 —1) соответствует изготов­ лению верхней полуформы, дуга ( 1 —2 ) — изготовлению нижней полуформы, дуга ( 2 —3 ) — простановке стержней, дуга (3 —4 ) — сборке формы.

Для изготовления п форм будем иметь п графов. Граф про­ цесса характеризуется длиной дуги, под которой мы понимаем трудоемкость операции (в мин), и направленностью дуги.

Следует отметить, что граф производственного процесса из­ готовления формы при простановке в качестве длины дуги чис­ ленных значений величин трудоемкости позволяет выделить ли­ митирующие операции, что приводит к необходимости дальней­ шего разделения труда на данной операции.

При разделении труда на рабочем месте получаем несколько вариантов, графическое представление которых унифицирует и

1S9

которых изготовляет верхнюю полуформу и осуществляет сбор­ ку, а второй формует нижнюю полуформу и проставляет стерж­ ни (рис. 43, б ) ;

вариант в): работа выполняется тремя рабочими: первый из них формует верхнюю полуформу и собирает форму, второй фор­ мует нижнюю полуформу; третий — проставляет стержни

(рис. 43, в);

вариант г): на рабочем месте заняты четыре рабочих, из ко­ торых первые два формуют, а вторая пара выполняет операции простановки стержней и сборки формы (рис. 43, г ) .

Сравнение эффективности предложенных вариантов разделе­ ния труда и выбор оптимального состава бригады производится по следующему критерию: сумма затрат по заработной плате на операции изготовления формы 3 0 и потерь от простоев оборудо­

190