1.3 Расчет потребного количества оборудования и его загрузки

В реальной действительности после расчета такта выполняется один из самых трудоемких и ответственных этапов проектирования поточной линии – разработка технологического процесса изготовления изделия (обработки деталей, сборки узла и т. п.). При этом не просто выбирается наиболее экономичный вариант процесса, но и проводится его синхронизация, т. е. доведение продолжительности каждой операции до величины, равной или кратной расчетному такту выпуска изделий. В целях синхронизации операций технологи используют самый разнообразный арсенал технических средств. В их числе выбор оборудования, концентрация и дифференциация процесса, укрупнение и разукрупнение операций, применение специальных инструментов и приспособлений и многое другое.

В курсовой работе разработка технологического процесса и его синхронизация – непосильная для студента задача. Поэтому ему дается технологический процесс в готовом виде. Он должен лишь определить, сколько единиц оборудования требуется для выполнения каждой операции и в какой мере оно будет загружено. На основании полученных результатов принимается решение о том, какой будет проектируемая линия непрерывно-поточной или прерывно-поточной.

Результаты расчета потребного оборудования и степени его загрузки по каждой операции и линии в целом рекомендуется оформлять в виде табл.1. Здесь на условном примере показаны результаты расчета оборудования для некоторой линии, на которой такт выпуска изделий составляет 4 мин., а технологический процесс насчитывает 7 операций.

Расчетное, т.е. теоретически необходимое, количество единиц оборудования c_ip для выполнения каждой i-й операции определяется как отношение t_i/r, где t_i – норма времени на данную операцию, а r – такт выпуска изделий.

Только при идеальной синхронизации, когда продолжительность операции в точности равна или кратна такту, c_ip оказывается целым числом. На практике идеальная синхронизация не достижима. Расчетное число единиц оборудования в подавляющем большинстве случаев оказывается дробным числом. А принятое c_in получается округлением его до целого. В связи с этим возникает вопрос о правилах округления.

Эти правила выработаны практикой. Операция считается синхронизированной, если коэффициент загрузки оборудования находится в пределах 0.9  _i  1.1, а последний равен отношению c_ip/c_in. Такое отклонение коэффициента загрузки от единицы (при идеальной синхронизации) допустимо и приемлемо в связи с неизбежным отклонением фактической выработки рабочего до данной операции от нормативной. А оно объясняется двумя причинами: погрешностями в нормировании (в установлении норм времени и норм выработки) и различием индивидуальных психофизиологических особенностей самих рабочих.

С учетом указанных отклонений и принимается решение об округлении. Если, например, c_p = 3,3, то c_n = 3, ибо  не превышает 1,1. Если же c_p = 2,3, то c_n = 3, т.к. при c_n = 2 коэффициент  выйдет за допустимые пределы.

Таблица 1

Расчет потребного оборудования и степени его загрузки

по каждой операции и линии

№ операции i	Норма времени ti, мин	Количество единиц оборудования		Коэффициент загрузки i
		расчетное cip	принятое cin
1	6.0	1.5	2	0.75
2	12.8	3.2	3	1.06
3	4.8	1.2	2	0.60
4	2.0	0.5	1	0.50
5	7.6	1.9	2	0.95
6	5.6	1.4	2	0.70
7	8.4	2.1	2	1.05
Итого : = 11.8 = 1.4  = 0.84

Расчет количества оборудования на каждой из операций дает возможность определить и общее его количество на линии, а также средний коэффициент его загрузки, который равен отношению

/,

где m – число операций технологического процесса.

По данным табл.1 принимается решение о том, будет ли проектируемая линия непрерывно-поточной или прерывно-поточной. В приведенном выше числовом примере видно, что только три операции из семи оказались синхронизированными (0,9  _i  1,1). В этих условиях приходится выбирать прерывно-поточную линию.

Количество единиц оборудования на линии далеко не всегда соответствует количеству рабочих мест. На поточных линиях вследствие механизации и автоматизации производственных процессов часто один рабочий в состоянии обслуживать одновременно несколько единиц оборудования, составляющих одно рабочее место.

Многостаночное (многоагрегатное) обслуживание принципиально возможно тогда, когда часть операции выполняется без непосредственного участия в ней рабочего, т.е. когда некоторое время станок работает в автоматическом режиме, а рабочий лишь наблюдает за производственным процессом. Причем это время (на металлорежущих станках – основное машинное время) должно быть, как правило, больше или в крайнем случае равно времени выполнения всех других частей операции (времени занятости рабочего). Время занятости включает в себя вспомогательное время, время на задержку внимания, т.е. наблюдения за работой станка в автоматическом режиме в течение 5-6с, а также время для перехода от одного обслуживаемого станка к другому.

Нетрудно догадаться, что число станков, которые дополнительно может обслуживать один рабочий, тем больше, чем больше основное машинное время t₀ и чем меньше время занятости рабочего t_з. А общее число станков, которые в состоянии обслужить один рабочий (норма многостаночного обслуживания c_м), будет на единицу больше:

c_м = t₀/ t_з + 1.

Найденная таким образом норма обслуживания называется расчетной. Она не зависит ни от количества станков-дублеров на данной операции (c_i), ни от коэффициента их загрузки _i.. К тому же она чаще всего оказывается дробным числом. Принятая норма обслуживания c_м является, естественно, целым числом. Однако это число получается не простым округлением расчетной нормы обслуживания, а выбирается с учетом количества станков на рассматриваемой операции и коэффициента их загрузки до и после перехода на многостаночное обслуживание.

Проиллюстрируем сказанное на условном примере. Представим себе, что одна из операций поточной линии имеет следующие временные характеристики, мин: t_оп = 6,5; t₀ = 4,8; t_з = 1,8.

Расчетная норма многостаночного обслуживания с_м в данном случае составляет с_м = 4,8/1,8 + 1 = 3,66. Какой в данном примере может быть принята, норма обслуживания ?

Если на операции занято два или три станка, то и принятая норма обслуживания будет соответственно 2 или 3. В общем виде это условие можно записать так: если с_м  с_i, то с_м = с_i. Иными словами, округление расчетной нормы обслуживания в меньшую сторону возможно всегда.

Теперь рассмотрим случай, когда на операции занято четыре станка. Естественным является желание поручить их обслуживание одному рабочему, т.е. получить принятую норму обслуживания 4 путем округления расчетной 3,66 в большую сторону. Возможно ли это при таком условии?

При увеличении нормы обслуживания по сравнению с расчетной неизбежны простои станков, в чем легко убедиться при рассмотрении графиков многостаночного обслуживания трех и четырех станков (приложение 3 варианта а и б). В первом случае периодичность обслуживания каждого станка равна оперативному времени 6,5 мин и они работают без простоев. Во втором случае периодичность обслуживания 7,2 мин. больше оперативного времени. Часть времени каждый станок простаивает в ожидании подхода к нему рабочего. Вследствие многостаночного обслуживания коэффициент загрузки станков _м составляет 6,5/7,2 = 0,90. Остается сравнить его с тем коэффициентом, который был определен при расчете числа станков на данной операции. Он обозначается _i и определяется отношением c_ip/c_in. По смыслу _i – это минимальный коэффициент загрузки оборудования

i-й операции, при котором гарантировано выполнение сменного задания, диктуемого тактом выпуска изделий на линии.

Отсюда следует логический вывод: принятая норма обслуживания может быть больше расчетной только в том случае, если коэффициент загрузки оборудования _м, обусловленный многостаночным обслуживанием, будет больше или равен коэффициенту загрузки оборудования _i, равному отношению c_ip/c_in. В противном случае округление расчетной нормы обслуживания в большую сторону недопустимо.

В результате расчета норм многостаночного обслуживания определяется число рабочих мест на линии, которое, как будет показано далее, является базой для установления явочного числа рабочих на линии.

В заключение отметим, что многостаночное обслуживание не рекомендуется применять на операциях с оперативным временем менее трех минут, так как оно приводит к излишне высокой интенсивности труда рабочих.

Расчет нормы многостаночного обслуживания в курсовой работе осложняется иногда из-за отсутствия необходимых нормативов. В технологическом процессе обработки детали нередко указываются только нормы штучного и основного машинного времени. Между тем, как упоминалось выше, для расчета нормы обслуживания надо обязательно знать время занятости рабочего на рассматриваемой операции. А оно представляет сумму вспомогательного времени, а также времени на задержку внимания после перевода станка на работу в автоматическом режиме и времени перехода рабочего от одного обслуживаемого станка к другому. Вспомогательное время можно найти по норме штучного времени. Учитывая, что дополнительное время при нормировании определяется в долях оперативного, и принимая его равным 0,12t_оп, по норме штучного времени находят t_оп. Оно равно отношению t_оп = t_ш/1,12. Тогда по норме основного времени легко определяется вспомогательное время : t_в= t_оп – t_о. Для расчета времени занятости к вспомогательному времени добавляется время на задержку внимания и время на переход к очередному станку, которые в сумме составляют от 0,2 до 0,3 мин. Иначе говоря,

t_з = t_в+(0,2…0,3) мин.