Организация производственного процесса на предприятии

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА НА ПРЕДПРИЯТИИ Промышленное производство — это сложный процесс превращения сырья, материалов полуфабрикатов и других предметов труда в готовую продукцию, удовлетворяющую потребностям рынка. Производственный процесс — это совокупность всех действий людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления продукции. Производственный процесс состоит из следующих процессов: основные — это технологические процессы, в ходе которых происходят изменения геометрических форм, размеров и физико-химических свойств продукции; вспомогательные — это процессы, которые обеспечивают бесперебойное протекание основных процессов (изготовление и ремонт инструментов и оснастки; ремонт оборудования; обеспечение всеми видами энергий (электроэнергией, теплом, паром, водой, сжатым воздухом и т.д.)); обслуживающие — это процессы, связанные с обслуживанием как основных, так и вспомогательных процессов и не создающие продукцию (хранение, транспортировка, тех. контроль и т.д.). В условиях автоматизированного, автоматического и гибкого интегрированного производств вспомогательные и обслуживающие процессы в той или иной степени объединяются с основными и становятся неотъемлемой частью процессов производства продукции, что будет рассмотрено более подробно позже. Технологические процессы, в свою очередь делятся на фазы. Фаза — комплекс работ, выполнение которых характеризует завершение определенной части технологического процесса и связано с переходом предмета труда из одного качественного состояния в другое. В машиностроении и приборостроении технологические процессы в основном делятся на три фазы: - заготовительная; - обрабатывающая; - сборочная. Технологический процесс состоит из последовательно выполняемых над данным предметом труда технологических действий — операций. Операция — часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (станке, стенде, агрегате и т.д.), состоящая из ряда действий над каждым предметом труда или группой совместно обрабатываемых предметов. Операции, которые не ведут к изменению геометрических форм, размеров, физикохимических свойств предметов труда, относятся не к технологическим операциям (транспортные, погрузочно-разгрузочные, контрольные, испытательные, комплектовочные и др.). Операции различаются также в зависимости от применяемых средств труда: - ручные, выполняемые без применения машин, механизмов и механизированного инструмента; - машинно-ручные — выполняются с помощью машин или ручного инструмента при непрерывном участии рабочего; - машинные — выполняемые на станках, установках, агрегатах при ограниченном участии рабочего (например, установка, закрепление, пуск и остановка станка, раскрепление и снятие детали). Остальное выполняет станок. - автоматизированные — выполняются на автоматическом оборудовании или автоматических линиях. Аппаратурные процессы характеризуются выполнением машинных и автоматических операций в специальных агрегатах (печах, установках, ваннах и т.д.). 1 2 Основные принципы организации производственного процесса Таблица 1 - Основные принципы организации производственного процесса Принципы Основные положения Пропорциональная производительность в единицу времени Принцип пропорциональности всех производственных подразделений предприятия (цехов, участков) и отдельных рабочих мест. Разделение производственного процесса изготовления одноименных изделий между отдельными подразделениями Принцип дифференциации предприятия (например, создание производственных участков или цехов по технологическому или предметному признаку) Объединение всех или части разнохарактерных процессов по Принцип комбинирования изготовлению определенного вида изделия в пределах одного участка, цеха, производства Сосредоточение выполнения определенных производственных операций по изготовлению технологически однородной Принцип концентрации продукции или выполнению функционально однородных работ на отдельных участках, рабочих местах, в цехах и производствах предприятия Формы разделения труда на предприятии, в цехе. Закрепление Принцип специализации за каждым подразделением предприятия ограниченной номенклатуры работ, операций деталей или изделий Противоположен принципу специализации. Каждое рабочее место или производственное подразделение занято Принцип универсализации изготовлением изделий и деталей широкого ассортимента или выполнением различных производственных операций Под принципом стандартизации в организации производственного процесса понимают разработку, Принцип стандартизации установление и применение однообразных условий, обеспечивающих наилучшее его протекание Одновременное выполнение технологического процесса на всех или некоторых его операциях. Реализация принципа Принцип параллельности существенно сокращает производственный цикл изготовления изделия Требование прямолинейного движения предметов труда по ходу технологического процесса, то есть по кратчайшему пути Принцип прямоточности прохождения изделием всех фаз производственного процесса без возвратов в его движении Сведение к минимуму всех перерывов в процессе Принцип непрерывности производства конкретного изделия Выпуск в равные промежутки времени равного количества Принцип ритмичности изделий Максимально возможное и экономически целесообразное Принцип автоматичности освобождение рабочего от затрат ручного труда на основе применения автоматического оборудования Принцип соответствия форм Формирование производственной структуры предприятия с производственного процесса его учетом особенности производства и условий его протекания, технико-экономическому дающую наилучшие экономические показатели содержанию 3 Принцип дифференциации предполагает разделение производственного процесса на отдельные части (процессы, операции) и их закрепление за соответствующими подразделениями предприятия. Принципу дифференциации противостоит принцип комбинирования, который означает объединение всех или части разнохарактерных процессов по изготовлению определенных видов продукции в пределах одного участка, цеха или производства. В зависимости от сложности изделия, объема производства, характера применяемого оборудования производственный процесс может быть сосредоточен в какомлибо одном производственном подразделении (цехе, участке) или рассредоточен по нескольким подразделениям. Так, на приборостроительных предприятиях при значительном выпуске однотипных изделий организуются самостоятельные механические и сборочные производства, цехи, а при небольших партиях выпускаемой продукции могут быть созданы единые механосборочные цехи. Принципы дифференциации и комбинирования распространяются и на отдельные рабочие места. Поточная линия, например, представляет собой дифференцированный комплекс рабочих мест. В практической деятельности по организации производства приоритет в использовании принципов дифференциации или комбинирования должен отдаваться тому принципу, который обеспечит наилучшие экономические и социальные характеристики производственного процесса. Так, поточное производство, отличающееся высокой степенью дифференциации производственного процесса, позволяет упрощать его организацию, совершенствовать навыки рабочих, повышать производительность труда. Однако чрезмерная дифференциация повышает утомляемость рабочих, большое число операций увеличивает потребность в оборудовании и производственных площадях, ведет к излишним затратам на перемещение деталей и т. д. Принцип концентрации означает сосредоточение определенных производственных операций по изготовлению технологически однородной продукции или выполнению функционально-однородных работ на отдельных рабочих местах, участках, в цехах или производствах предприятия. Целесообразность концентрации однородных работ на отдельных участках производства обусловлена следующими факторами: общностью технологических методов, вызывающих необходимость применения однотипного оборудования; возможностями оборудования, например обрабатывающих центров; возрастанием объемов выпуска отдельных видов продукции; экономической целесообразностью концентрации производства определенных видов продукции или выполнения однородных работ. При выборе того или иного направления концентрации необходимо учитывать преимущества каждого из них. При концентрации в подразделении технологически однородных работ требуется меньшее количество дублирующего оборудования, повышается гибкость производства и появляется возможность быстрого перехода на выпуск новой продукции, возрастает загрузка оборудования. При концентрации технологически однородной продукции сокращаются расходы на транспортировку материалов и изделий, уменьшается длительность производственного цикла, упрощается управление ходом производства, сокращается потребность в производственных площадях. Принцип специализации основан на ограничении разнообразия элементов производственного процесса. Реализация этого принципа предполагает закрепление за каждым рабочим местом и каждым подразделением строго ограниченной номенклатуры работ, операций, деталей или изделий. В противоположность принципу специализации принцип универсализации предполагает такую организацию производства, при которой каждое рабочее место или производственное подразделение занято изготовлением деталей и изделий широкого ассортимента или выполнением разнородных производственных операций. 4 Уровень специализации рабочих мест определяется специальным показателем коэффициентом закрепления операций К , который характеризуется количеством деталеопераций, выполняемых на рабочем месте за определенный промежуток времени. Так, при К = 1 имеет место узкая специализация рабочих мест, при которой в течение месяца, квартала на рабочем месте выполняется одна деталеоперация. Характер специализации подразделений и рабочих мест во многом определяется объемом производства одноименных деталей. Наивысшего уровня специализация достигает при выпуске одного вида продукции. Наиболее типичным примером узкоспециализированных производств являются заводы по производству тракторов, телевизоров, автомашин. Увеличение номенклатуры производства снижает уровень специализации. Высокая степень специализации подразделений и рабочих мест способствует росту производительности труда за счет выработки трудовых навыков рабочих, возможностей технического оснащения труда, сведения к минимуму затрат по переналадке станков и линий. Вместе с тем узкая специализация снижает требуемую квалификацию рабочих, обусловливает монотонность труда и, как следствие, ведет к быстрой утомляемости рабочих, ограничивает их инициативу. Принцип пропорциональности заключается в закономерном сочетании отдельных элементов производственного процесса, которое выражается в определенном количественном соотношении их друг с другом. Так, пропорциональность по производственной мощности предполагает равенство мощностей участков или коэффициентов загрузки оборудования. В этом случае пропускная способность заготовительных цехов соответствует потребности в заготовках механических цехов, а пропускная способность этих цехов - потребности сборочного цеха в необходимых деталях. Отсюда вытекает требование иметь в каждом цехе оборудование, площади, рабочую силу в таком количестве, которое обеспечивало бы нормальную работу всех подразделений предприятия. Такое же соотношение пропускной способности должно существовать и между основным производством, с одной стороны, и вспомогательными и обслуживающими подразделениями - с другой. Нарушение принципа пропорциональности ведет к диспропорциям, появлению узких мест в производстве, вследствие чего ухудшается использование оборудования и рабочей силы, возрастает длительность производственного цикла, увеличиваются заделы. Принцип пропорциональности предполагает одновременное выполнение отдельных операций или частей производственного процесса. Он базируется на положении о том, что части расчлененного производственного процесса должны быть совмещены во времени и выполняться одновременно. Параллельность достигается: при обработке одной детали на одном станке несколькими инструментами; одновременной обработкой разных деталей одной партии по данной операции на нескольких рабочих местах; одновременной обработкой тех же деталей по различным операциям на нескольких рабочих местах; одновременным изготовлением различных деталей одного и того же изделия на разных рабочих местах. Соблюдение принципа параллельности ведет к сокращению длительности производственного цикла и времени пролеживания деталей, к экономии рабочего времени. Под прямоточностью понимают такой принцип организации производственного процесса, при соблюдении которого все стадии и операции производственного процесса осуществляются в условиях кратчайшего пути предмета труда от начала процесса до его конца. Принцип прямоточности требует обеспечения прямолинейного движения предметов труда в технологическом процессе, устранения различного рода петель и возвратных движений. Достичь полной прямоточности можно путем пространственного расположения операций и частей производственного процесса в порядке следования технологических операций. Необходимо также при проектировании предприятий добиваться расположения 5 цехов и служб в последовательности, предусматривающей минимальное расстояние между смежными подразделениями. Следует стремиться к тому, чтобы детали и сборочные единицы разных изделий имели одинаковую или сходную последовательность протекания стадий и операций производственного процесса. При реализации принципа прямоточности возникает также задача оптимального расположения оборудования и рабочих мест. Принцип прямоточности в большей степени проявляется в условиях поточного производства, при создании предметно-замкнутых цехов и участков. Соблюдение требований прямоточности ведет к упорядочению грузопотоков, сокращению грузооборота, уменьшению затрат на транспортировку материалов, деталей и готовых изделий. Принцип ритмичности означает, что все отдельные производственные процессы и единый процесс производства определенного вида продукции повторяются через установленные периоды времени. Различают ритмичность выпуска продукции, работы, производства. Ритмичностью выпуска называется выпуск одинакового или равномерно увеличивающегося (уменьшающегося) количества продукции за равные интервалы времени. Ритмичность работы - это выполнение равных объемов работ (по количеству и составу) за равные интервалы времени. Ритмичность производства означает соблюдение ритмичного выпуска продукции и ритмичности работы. Принцип непрерывности реализуется в таких формах организации производственного процесса, при которых все его операции осуществляются непрерывно, без перебоев, и все предметы труда непрерывно движутся с операции на операцию. Полностью принцип непрерывности производственного процесса реализуется на автоматических и непрерывно-поточных линиях, на которых изготавливаются или собираются предметы труда, имеющие операции одинаковой или кратной такту линии продолжительности. Экономическая эффективность рациональной организации производственного процесса выражается в сокращении длительности производственного цикла изделий, в снижении издержек на производство продукции, улучшении использования основных производственных фондов и увеличении оборачиваемости оборотных средств. Типы производств и их технико-экономическая характеристика Тип производства — совокупность его организованных, технических и экономических особенностей. Тип производства определяется номенклатурой выпускаемых изделий; объемом выпуска продукции; степенью постоянства номенклатуры выпускаемых изделий; характером загрузки рабочих мест. Различают три типа производства: единичное, серийное, массовое. 1. Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусматриваются. Коэффициент закрепления операций для единичного производства обычно выше 40. Единичное и близкое к нему мелкосерийное производства характеризуются изготовлением деталей большой номенклатуры на рабочих местах, не имеющих определенной специализации. Это производство должно быть достаточно гибким и приспособленным к выполнению различных производственных заказов. Технологические процессы в условиях единичного производства разрабатываются укрупненно в виде маршрутных карт на обработку деталей по каждому заказу; участки оснащаются универсальным оборудованием и оснасткой, обеспечивающей изготовление деталей широкой номенклатуры. Большое разнообразие работ, которые приходится выполнять многим рабочим, требует от них различных профессиональных навыков, поэтому на операциях 6 используются рабочие-универсалы высокой квалификации. На многих участках, особенно в опытном производстве, практикуется совмещение профессий. Организация производства в условиях единичного производства имеет свои особенности. Ввиду разнообразия деталей, порядка и способов их обработки производственные участки строятся по технологическому принципу с расстановкой оборудования по однородным группам. При такой организации производства детали в процессе изготовления проходят через различные участки. Поэтому при передаче их на каждую последующую операцию (участок) необходимо тщательно проработать вопросы контроля качества обработки, транспортирования, определения рабочих мест для выполнения следующей операции. Особенности оперативного планирования и управления заключаются в своевременных комплектации и выполнении заказов, контроле за продвижением каждой детали по операциям, обеспечении планомерной загрузки участков и рабочих мест. Большие сложности возникают в организации материальнотехнического снабжения. Широкая номенклатура изготовляемой продукции, применение укрупненных норм расхода материалов создают трудности в бесперебойном снабжении, из-за чего на предприятиях накапливаются большие запасы материалов, а это ведет, в свою очередь, к омертвлению оборотных средств. 2. Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Для мелкосерийного производства коэффициент закрепления операций от 21 до 40 (включительно), для среднесерийного производства - от 11 до 20 (включительно), для крупносерийного производства - от 1 до 10 (включительно). Применение серийных методов производства возможно при сужении номенклатуры изготовляемых деталей общемашиностроительного применения, унификации деталей и узлов, что позволяет перейти к организации предметных участков; расширении конструктивной преемственности для увеличения партий запуска деталей; группировании близких по конструкции и порядку изготовления деталей для сокращения времени на подготовку производства и улучшения использования оборудования. Серийное производство характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры деталей партиями, повторяющимися через определенные промежутки времени. Это позволяет использовать наряду с универсальным специальное оборудование. При проектировании технологических процессов предусматривают порядок выполнения и оснастку каждой операции. Для организации серийного производства характерны следующие черты. Цехи, как правило, имеют в своем составе предметно-замкнутые участки, оборудование на которых расставляется по ходу типового технологического процесса. В результате возникают сравнительно простые связи между рабочими местами и создаются предпосылки для организации прямоточного перемещения деталей в процессе их изготовления. Предметная специализация участков делает целесообразной обработку партии деталей параллельно на нескольких станках, выполняющих следующие друг за другом операции. Как только на предыдущей операции заканчивается обработка нескольких первых деталей, они передаются на следующую операцию до окончания обработки всей партии. Таким образом, в условиях серийного производства становится возможной параллельно-последовательная организация производственного процесса. Это его отличительная особенность. Применение той или иной формы организации в условиях серийного производства зависит от трудоемкости и объема выпуска закрепленных за участком изделий. Так, крупные, трудоемкие детали, изготовляемые в большом количестве и имеющие сходный технологический процесс, закрепляют за одним участком с организацией на нем переменнопоточного производства. Детали средних размеров, многооперационные и менее трудоемкие объединяют в партии. Если запуск их в производство регулярно повторяется, организуются участки групповой обработки. Мелкие, малотрудоемкие детали, например нормализованные 7 шпильки, болты, закрепляют за одним специализированным участком. В этом случае возможна организация прямоточного производства. Для предприятий серийного производства характерны значительно меньшие, чем в единичном, трудоемкость и себестоимость изготовления изделий. В серийном производстве, по сравнению с единичным, изделия обрабатываются с меньшими перерывами, что снижает объемы незавершенного производства. С точки зрения организации основным резервом роста производительности труда в серийном производстве является внедрение методов поточного производства. 3. Массовое производство характеризуется большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция. Коэффициент закрепления операций для массового производства принимается равным 1. Массовое производство отличается наибольшей специализацией и характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры деталей в больших количествах. Цехи массового производства оснащаются наиболее совершенным оборудованием, позволяющим почти полностью автоматизировать изготовление деталей. Большое распространение получили здесь автоматические поточные линии. Технологические процессы механической обработки разрабатываются более тщательно, по переходам. За каждым станком закрепляется относительно небольшое количество операций, что обеспечивает наиболее полную загрузку рабочих мест. Оборудование располагается цепочкой по ходу технологического процесса отдельных деталей. Рабочие специализируются на выполнении одной-двух операций. Детали с операции на операцию передаются поштучно. В условиях массового производства возрастает значение организации межоперационной транспортировки, технического обслуживания рабочих мест. Постоянный контроль за состоянием режущего инструмента, приспособлений, оборудования - одно из условий обеспечения непрерывности процесса производства, без которого неизбежно нарушается ритмичность работы на участках и в цехах. Необходимость поддержания заданного ритма во всех звеньях производства становится отличительной особенностью организации процессов при массовом производстве. Массовое производство обеспечивает наиболее полное использование оборудования, высокий общий уровень производительности труда, самую низкую себестоимость изготовления продукции. Таблица 2 - Характеристики типов производств Тип производства Факторы единичное серийное массовое Номенклатура изготавливаемых Большая Ограниченная Малая изделий Постоянство номенклатуры Отсутствует Имеется Имеется Объем выпуска Малый Средний Большой Закрепление операций за Отсутствует Частичное Полное рабочими местами Универсальное В основном Применяемое оборудование Универсальное +специальное (частично) специальное Применяемые инструмент и Универсальные В основном Универсальные оснастка +специальные специальные В основном Квалификация рабочих Высокая Средняя низкая Себестоимость продукции Высокая Средняя Низкая Производственная Технологическая Смешанная Предметная специализация цехов и участков 8 Формы организации производства Форма организации производства представляет собой определенное сочетание во времени и в пространстве элементов производственного процесса при соответствующем уровне его интеграции, выраженное системой устойчивых связей. Различные временные и пространственные структурные построения образуют совокупность основных форм организации производства. Временная структура организации производства определяется составом элементов производственного процесса и порядком их взаимодействия во времени. По виду временной структуры различают формы организации с последовательной, параллельной и параллельнопоследовательной передачей предметов труда в производстве. Форма организации производства с последовательной передачей предметов труда представляет собой такое сочетание элементов производственного процесса, при котором обеспечивается движение обрабатываемых изделий по всем производственным участкам партиями произвольной величины. Предметы труда на каждую последующую операцию передаются лишь после окончания обработки всей партии на предшествующей операции. Данная форма является наиболее гибкой по отношению к изменениям, возникающим в производственной программе, позволяет достаточно полно использовать оборудование, что дает возможность снизить затраты на его приобретение. Недостаток такой формы организации производства заключается в относительно большой длительности производственного цикла, так как каждая деталь перед выполнением последующей операции пролеживает в ожидании обработки всей партии. Форма организации производства с параллельной передачей предметов труда основана на таком сочетании элементов производственного процесса, которое позволяет запускать, обрабатывать и передавать предметы труда с операции на операцию поштучно и без ожидания. Такая организация производственного процесса приводит к уменьшению количества деталей, находящихся в обработке, сокращению потребностей в площадях, необходимых для складирования и проходов. Ее недостаток - в возможных простоях оборудования (рабочих мест) вследствие различий в длительности операций. Форма организации производства с параллельно-последовательной передачей предметов труда является промежуточной между последовательной и параллельной формами и частично устраняет присущие им недостатки. Изделия с операции на операцию передаются транспортными партиями. При этом обеспечивается непрерывность использования оборудования и рабочей силы, возможно частично параллельное прохождение партии деталей по операциям технологического процесса. Пространственная структура организации производства определяется количеством технологического оборудования, сосредоточенного на рабочей площадке (числом рабочих мест), и расположением его относительно направления движения предметов труда в окружающем пространстве. В зависимости от количества технологического оборудования (рабочих мест) различают однозвенную производственную систему и соответствующую ей структуру обособленного рабочего места и многозвенную систему с цеховой, линейной или ячеистой структурой. Возможные варианты пространственной структуры организации производства представлены на рис. 11.1. 9 Цеховая структура характеризуется созданием участков, на которых оборудование (рабочие места) расположено параллельно потоку заготовок, что предполагает их специализацию по признаку технологической однородности. В этом случае партия деталей, поступающая на участок, направляется на одно из свободных рабочих мест, где проходит необходимый цикл обработки, после чего передается на другой участок (в цех). На участке с линейной пространственной структурой оборудование (рабочие места) располагается по ходу технологического процесса и партия деталей, обрабатываемая на участке, передается с одного рабочего места на другое последовательно. Ячеистая структура организации производства объединяет признаки линейной и цеховой. Комбинация пространственной и временной структур производственного процесса при определенном уровне интеграции частичных процессов обусловливает различные формы организации производства: технологическую, предметную, прямоточную, точечную, интегрированную (рис.11.2). 10 Технологическая форма организации производственного процесса характеризуется цеховой структурой с последовательной передачей предметов труда. Такая форма организации широко распространена на машиностроительных заводах, поскольку обеспечивает максимальную загрузку оборудования в условиях мелкосерийного производства и приспособлена к частым изменениям в технологическом процессе. В то же время применение технологической формы организации производственного процесса имеет ряд отрицательных последствий. Большое количество деталей и их многократное перемещение в процессе обработки приводят к росту объема незавершенного производства и увеличению числа пунктов промежуточного складирования. Значительную часть производственного цикла составляют потери времени, обусловленные сложной межучастковой связью. Предметная форма организации производства имеет ячеистую структуру с параллельно-последовательной (последовательной) передачей предметов труда в производстве. На предметном участке устанавливается, как правило, все оборудование, необходимое для обработки группы деталей с начала и до конца технологического процесса. Если технологический цикл обработки замыкается в пределах участка, он называется предметнозамкнутым. Предметное построение участков обеспечивает прямоточность и уменьшает длительность производственного цикла изготовления деталей. В сравнении с технологической формой предметная позволяет снизить общие расходы на транспортировку деталей, потребность в производственных площадях на единицу продукции. Вместе с тем данная форма организации производства имеет и недостатки. Главный из них в том, что при определении состава оборудования, устанавливаемого на участке, на первый план выдвигается необходимость проведения определенных видов обработки деталей, что не всегда обеспечивает полную загрузку оборудования. Кроме того, расширение номенклатуры выпускаемой продукции, ее обновление требуют периодической перепланировки производственных участков, изменения структуры парка оборудования. Прямоточная форма организации производства характеризуется линейной структурой с поштучной передачей предметов труда. Такая форма обеспечивает реализацию ряда принципов организации: специализации, прямоточности, непрерывности, параллельности. Ее применение приводит к сокращению длительности производственного цикла, более эффективному использованию рабочей силы за счет большей специализации труда, уменьшению объема незавершенного производства. 11 При точечной форме организации производства работа полностью выполняется на одном рабочем месте. Изделие изготовляется там, где находится его основная часть. Примером служит сборка изделия с перемещением рабочего вокруг него. Организация точечного производства имеет ряд достоинств: обеспечивается возможность частых изменений конструкции изделий и последовательности обработки, изготовления изделий разнообразной номенклатуры в количестве, определяемом потребностями производства; снижаются затраты, связанные с изменением расположения оборудования, повышается гибкость производства. Интегрированная форма организации производства предполагает объединение основных и вспомогательных операций в единый интегрированный производственный процесс с ячеистой или линейной структурой при последовательной, параллельной или параллельнопоследовательной передаче предметов труда в производстве. В отличие от существующей практики раздельного проектирования процессов складирования, транспортировки, управления, обработки на участках с интегрированной формой организации требуется увязать эти частичные процессы в единый производственный процесс. Это достигается путем объединения всех рабочих мест с помощью автоматического транспортно-складского комплекса, который представляет собой совокупность взаимосвязанных, автоматических и складских устройств, средств вычислительной техники, предназначенных для организации хранения и перемещения предметов труда между отдельными рабочими местами. Управление ходом производственного процесса здесь осуществляется с помощью ЭВМ, что обеспечивает функционирование всех элементов производственного процесса на участке по следующей схеме: поиск необходимой заготовки на складе - транспортировка заготовки к станку - обработка - возвращение детали на склад. Для компенсации отклонений во времени при транспортировке и обработке деталей на отдельных рабочих местах создаются буферные склады межоперационного и страхового заделов. Создание интегрированных производственных участков связано с относительно высокими единовременными затратами, вызванными интеграцией и автоматизацией производственного процесса. Экономический эффект при переходе к интегрированной форме организации производства достигается за счет сокращения длительности производственного цикла изготовления деталей, увеличения времени загрузки станков, улучшения регулирования и контроля процессов производства. На рис. 11.3 изображены схемы расположения оборудования на участках с различной формой организации производства. 12 13 Производственный цикл и его структура Производственный цикл — это календарный период времени, в течение которого материал, заготовка или другой обрабатываемый предмет проходит все операции производственного процесса или определенной его части и превращается в готовую продукцию. Он выражается в календарных днях или при малой трудоемкости изделия — в часах. Структура производственного цикла представлена на рисунке. Структура производственного цикла Методы расчета длительности производственного цикла Различают простой и сложный производственные циклы. Простой производственный цикл — это цикл изготовления детали. Сложный производственный цикл — цикл изготовления изделия. В наиболее общем виде длительность производственного цикла выражается формулой: 14 Тц = Тт + Тп-з + Te + Tк + Tmp + Тмо + Тпр, где Тт — время технологических операций, выполняемых с участием человека; Тп-з — время работ подготовительно-заключительного характера; Те — время естественных процессов; Тк — время контрольных операций; Ттр — время транспортирования предметов труда; Тмо — время межоперационного пролеживания (внутрисистемные перерывы); Тпр — время перерывов, обусловленных режимом труда. Длительность технологических операций, выполняемых с участием человека, и подготовительно-заключительных работ в совокупности образует операционный цикл — Топ. Методы расчета длительности операционного цикла простого процесса Длительность производственного цикла в большой степени зависит от способа передачи детали (изделия) с операции на операцию. Существуют три вида движения детали (изделий) в процессе их изготовления: - последовательный; - параллельный; - параллельно-последовательный. При последовательном виде движения вся производственная партия деталей передается на последующую операцию после окончания обработки всех деталей на предыдущей операции. Пусть, например, технологический процесс обработки детали А, партия запуска для которой принята равной n = 20 штукам, состоит из пяти операций. Время выполнения каждой операции соответственно равно: t1 = 4 мин, t2 = 2 мин, t3 = 5 мин, t4 = 3 мин, t5 = 3 мин. Суммарное время обработки одной детали равно 17 минутам. Схема движения партии деталей А при заданных условиях и при последовательной форме организации производственного процесса изображена на рис. 1. N 6 5 1 nt1=80мин nt2=40мин 4 3 2 2 5 4 nt3=100мин 3 3 nt4=60мин 2 1 4 nt5=60мин 1 5 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 t Рисунок 1 - Движение партии деталей А при последовательной форме организации производственного процесса Длительность операционного цикла обработки партии деталей А в данном случае (видно из графика) складывается из времени пребывания всей партии деталей на каждом рабочем месте. Тц.пос  nt1  nt 2  nt 3  nt 4  nt 5  80  40  100  60  60  340 мин 15 или: m Тц.пос  n  t i i 1 m t Т ц.пос  n    ,  i 1   i В общем виде: где n – количество деталей в производственной партии; m – количество операций в технологическом процессе; t i - время выполнения i-й операции;  i - количество оборудования на i-й операции. Последовательная форма организации производственного процесса во времени имеет свои преимущества и свои недостатки. Достоинства: - отсутствие перерывов в работе оборудования и рабочего на каждой операции, возможность их высокой загрузки в течение смены; -невелико число учетно-плановых единиц, т.к. партии не дробятся. Недостатки: - велико время межоперационного пролеживания из-за отсутствия параллельности в обработке деталей; - большой объем незавершенного производства; - самая большая продолжительность цикла из-за того, что при такой форме детали больше лежат, чем обрабатываются. Этот недостаток устраняется при параллельной форме. Применяется при небольших партиях и небольшой трудоемкости работ. При параллельном виде движения каждая деталь из производственной партии после обработки на предыдущей операции сразу передается на последующую операцию поштучно или небольшими частями по p – штук (так называемая транспортная или передаточная партия). Пусть для нашего примера p = 5. Схема движения партии деталей по рабочим местам при такой форме приведена на рис. 2. Из этой схемы следует, что длительность операционного цикла для рассматриваемого нами примера может быть представлена в виде трех составляющих: A, B, C. Каждая из этих составляющих, в свою очередь, может быть представлена следующим образом: 6 N pt1=20мин 1 рt 1  рt 2  рt 3 A 5 B  рt 3  рt 3  pt 3 C 4  рt 4  рt 5 . 5 pt3=25мин 2 4 3 3 2 pt2=10мин pt4=15мин 3 2 pt4=15мин 1 pt5=15мин 1 4 A  B0 C  pt 1А pt 2  pt 3 Вpt 4  pt 5  (Сn  p)t max  20  10  25  15  15  15  5  160 мин А 5 В С 0 2020 40 40 60 6080 80 100 100 120 140 200 180 220 240 300260 320 280 340 300 320 340 120 160 140180160 200 260 220280240 t Рисунок 2 - Движение партии деталей А при параллельной форме организации производственного процесса 16 A  рt 1  рt 2  рt 3 B  рt 3  рt 3  pt 3 C  рt 4  рt 5 . Составляющая операционного цикла B здесь представляет собой не что иное, как время обработки партии деталей без одной передаточной партии (n-p) на четвертой операции, время выполнения которой наибольшее из всех операций технологического процесса обработки детали (tmax). Суммируя все составляющие цикла, получаем: Суммируя все составляющие цикла, получаем: A  B  C  pt 1  pt 2  pt 3  pt 4  pt 5  (n  p)t max  20  10  25  15  15  15  5  160 мин В общем виде: m Т ц.пар  p  t i  n  p  t max i 1 m t t Тц.пар  p     n  p        max i 1   i где p – количество деталей в передаточной партии. Достоинства: - самый короткий цикл; - четкая ритмичность процесса производства и отсутствие пролеживания деталей на всех операциях, кроме первой и последней, при поштучной передаче деталей с операции на операцию. Недостаток: возможности применения метода ограничены, так как обязательным условием его реализации является равенство или кратность продолжительности выполнения операций. В противном случае неизбежны перерывы в работе оборудования и рабочих (на всех операциях, кроме главной), что значительно ухудшает эффективность использования последних. Применяется в поточном производстве, на сборке, где легче синхронизировать операции, т.е. выровнять их продолжительность между собой. Если условие полной синхронизации технологических процессов невыполнимо, то в этом случае рациональна параллельно-последовательная форма организации производственного процесса во времени. При параллельно-последовательном виде движения деталей с операции на операцию они передаются транспортными (передаточными) партиями. При этом происходит частичное совмещение времени выполнения смежных операций, а вся партия обрабатывается на каждой операции без перерывов. Производственный цикл больше по сравнению с параллельным, но меньше, чем при последовательном движении предметов труда. Схема обработки деталей для рассматриваемого нами примера приведена на рис. 3. 17 t N 6 1 pt1=20мин 5 2 4 3 3 τ τ1 pt2=10мин τ2 1 5 4 pt3=25мин τ3 3 2 pt4=15мин 1 2 pt5=15мин τ4 4 1 5 00 2020 40 40 60 6080 80 140 180 160200 180 260 320 280 340 300 320 340 100 100 120 120 140 160 220200 240 220 260 240 280 300 Рисунок 3 - Схема движения партии деталей при параллельно-последовательной форме организации производственного процесса Из этой схемы видно, что возможны два варианта сочетания смежных операций во времени. Первый вариант – это когда время выполнения предыдущей операции меньше времени выполнения последующей операции. При таком варианте построение схемы движения деталей на последующее рабочее место начинаем с обработки на нем первой передаточной партии деталей. Второй вариант – это когда, наоборот, время выполнения предыдущей операции технологического процесса больше времени выполнения последующей операции. При таком варианте построение схемы движения деталей на последующее рабочее место начинаем с последней передаточной партии деталей. Из схемы на рис. 3 видно, что длительность производственного цикла обработки партии деталей при рассматриваемой форме организации производственного процесса можно представить как длительность цикла при последовательной форме за вычетом времени перекрытия обработки детали на смежных рабочих местах, т.е. как: Тцп.п.  Тц.пос.  Тц.пер. Для иллюстрируемого нами примера суммарное время перекрытия: Тпер  1   2  3   4 . В свою очередь, время перекрытия  1 можно представить, как время обработки производственной партии деталей без одной передаточной партии p на первом рабочем месте, т.е. как 1 npt2. Аналогично: 2 npt2 3 npt4 4 npt5. Следовательно, суммарное время перекрытия можно определить как Тпер  n  p t 2  t 2  t 4  t 5 , где слагаемые второго сомножителя представляют собой наименьшее время выполнения операции из каждой пары двух смежных операций. m 1 Тпер  n  p   t i , t i 1  i 1 min 18 В общем виде: m m 1  t t t  Тц п  п  n     n  p     ;       i 1   i i 1   i   i 1  min . В рассматриваемом нами примере длительность производственного цикла: Тц.пар.пос  340  15  2  2  3  3  190 мин. Таким образом, параллельно-последовательная форма организации производственных процессов сочетает в себе преимущества и последовательной, и параллельной форм организации производственных процессов во времени. Последовательно-параллельный вид движения предметов труда широко применяется в заготовительных, обрабатывающих и сборочных цехах при значительной трудоемкости изделий и больших размерах производственной партии. Необходимо отметить, что в условиях единичного производства преобладающей является последовательная форма, в условиях массового – параллельная, а в условиях серийного – параллельно-последовательная. Расчет длительности цикла простого производственного процесса Напомним, что в наиболее общем виде длительность производственного цикла выражается формулой: Тц = Топ + Te + Tк + Tmp + Тмо + Тпр . На практике Тmp и Тк не рассчитываются, т.к. для большинства производств это время во много раз меньше Тпер. Исключение составляют поточные линии, где Тmp и Тк сравнимы с Топ. Производственный цикл изготовления партии деталей учитывает не только операционный цикл, но и естественные процессы, и перерывы, связанные с режимом работы, и другие составляющие. В этом случае цикл для рассмотренных видов движения определяется по формуле: Тц  1 Т оп  m  Т мо   1 Т ест . t см  n см  К пер , 24 где Топ - длительность операционного цикла, рассчитывается по одной из вышеприведенных методик в зависимости от вида движения предметов труда, ч; tсм - продолжительность одной рабочей смены, ч; nсм - число смен, в течение которых изготовляется данная производственная партия; Кпер – коэффициент перевода рабочих дней в календарные (Кпер = 0,72); Тмо - среднее время межоперационного пролеживания (определяется по статистическим данным конкретного производства), ч; Тест - длительность естественных процессов (берется из карт технологического процесса), ч. Пример расчета длительности простого процесса Определить длительность операционного и технологического цикла изготовления партии деталей n=120 шт. при последовательном, параллельном и параллельно-последовательном видах движения предметов труда. Исходные данные: - транспортная партия р=30 шт.; - средняя величина межоперационных перерывов для последовательного, параллельного и параллельно-последовательного вида движения равна соответственно 40 мин, 5 мин, 25 мин; - длительность естественных процессов – 2,8 ч; - режим работы – две смены по 8 ч. 19 Нормы времени и количество рабочих мест по операциям приведены в таблице. Номер операции Нормы времени, мин Количество рабочих мест (число станков) 1 12 2 2 5 1 3 4 1 4 18 3 5 7 1 Решение: 1. Длительность операционного цикла при каждом из видов движения: 2. Длительность производственного цикла для каждого из видов движения (в календарных днях): Определение длительности цикла сложного процесса Производственный цикл изделия включает циклы изготовления деталей, сборки узлов и готовых изделий, испытательных операций. При этом принято считать, что различные детали изготавливаются одновременно. Поэтому в производственный цикл изделия включается цикл наиболее трудоемкой (ведущей) детали. Производственный цикл изделия может быть рассчитан по формуле: Т ц.п  Т ц.д  Т ц.б , где Тц.д - производственный цикл изготовления ведущей детали, календ. дн.; Тц.б - производственный цикл сборочных и испытательных работ, календ. дн. Для расчета длительности цикла сложного производственного процесса необходимо знать сборочный состав изделия, а также данные по времени сборки этого изделия, сборки сборочных единиц и длительности циклов изготовления деталей. Для определения цикла сложного производственного процесса может быть использован графический метод. Для этой цели составляется цикловой график. Предварительно устанавливаются производственные циклы простых процессов, входящих в сложный. По цикловому графику анализируется срок опережения одних процессов другими и определяется общая продолжительность цикла сложного процесса производства изделия или партии изделий как наибольшая сумма циклов связанных между собой простых процессов и межоперационных перерывов. Циклограмма строится в порядке, обратном ходу технологического процесса, т.е. построение и расчет ведутся справа налево по заданному моменту выпуска изделия (прибора). На графике справа налево в масштабе времени откладываются циклы частичных процессов, начиная от испытаний и кончая изготовлением деталей. 20 При построении графика необходимо учитывать резервное время между участками и цехами. Если детали в цехе изготавливаются на одном и том же оборудовании, то на графике они изображаются последовательно. Длительность цикла всего изделия (прибора) определяется на графике по самой длительной цепочке. Нормативная величина Тц является основой для определения очередности и сроков подачи деталей и сборочных единиц на сборку изделия, основой для внутрицехового планирования и организации контроля за ходом сборки. Тц позволяет установить величину незавершенного производства и связанных в нем оборотных средств. Пример расчета длительности цикла сложного процесса Построить циклограмму, учитывая, что детали (узлы) пролеживают на комплектовочном складе в течение одного дня. Детали Д-22 и Д-23 изготавливаются на одном оборудовании. Исходные данные приведены в таблице и на рисунке Таблица - Длительность изготовления деталей и сборочных узлов Деталь Д11 Д12 Д21 Д22 Время, дни 4 2 6 3 Деталь Д31 Д32 Д41 Д42 Время, дни 4 3 4 7 Сборочные единицы П С1 С2 С3 Время, дни 5 6 10 5 Д23 4 С4 4 П С1 Д11 С2 Д12 Д21 Д22 С3 Д23 Д31 С4 Д32 Д41 Д42 Рисунок - Схема сложного процесса Нарисуем циклограмму сложного процесса: 21 6 Тскл=1 день Д11 Д12 5 Д21 4 Д22 С1 С2 5 4 Д23 Д31 3 П Д32 3 С3 2 1 2 Д41 С4 Д42 1 рабочих 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Тц=24 220 240 260 дня 280 300 320 340 Организация поточного производства Поточное производство — форма организации производства, основанная на ритмичной повторяемости времени выполнения основных и вспомогательных операций на специализированных рабочих местах, расположенных по ходу протекания технологического процесса. Поточная линия представляет собой совокупность рабочих мест, расположенных по ходу технологического процесса, предназначенных для выполнения закрепленных за ними технологических операций и связанных между собой специальными видами межоперационных транспортных средств. Для поточного метода производства используются следующие нормативы: 1. Такт поточной линии (г) — интервал времени между последовательным выпуском двух деталей или изделий: r = (TM- t ) /N , где Тсн — продолжительность смены; t — регламентированные потери времени; N — производственная программа в смену. 22 Количество рабочих мест на каждой операции (Рм) определяется путем деления штучного времени (tшт) на такт (г): Рм = tшт / r. Штучное время — это время, необходимое для изготовления одного изделия. 2. Время, обратное такту, называется ритмом поточной линии (R). Ритм характеризует количество изделий, выпускаемых в единицу времени: R = 1 / г. 3. Шаг конвейера (1) — расстояние между центрами двух смежных рабочих мест. 4. Общая длина поточной линии (L) зависит от шага конвейера (1) и количества рабочих мест (q): L = 1 • q. 5. Скорость движения поточной линии (v) зависит от шага (1) и такта (г) поточной линии: V = 1 / г. Примеры расположения оборудования и пути движения изделия приведены на рисунках. Движение изделия по поточной линии при расположении оборудования: а — одностороннем; б — двухстороннем Схемы движения изделий по поточным линиям: а — разветвляющаяся; б — зигзагообразная; в — П-образная; г — Т-образная; д — замкнутая; е — многоуровневая. 23 Классификация транспортных средств в поточном производстве Признак Характеристика Назначение Транспортеры Конвейеры Вид привода бесприводные: приводные: автономные: промышленные роботы, склизы с электроприводом, роботрейлеры с бортовыми желобы гидроприводом, компьютерами и программным тележки пневмоприводом управлением Механические транспортеры. Пневмотранспорт. Гидротранспорт. Принцип Электромагнитный транспорт. Волновой. Гравитационный. На воздушной действия подушке Транспортеры и конвейеры: Конструкция ленточные, роликовые, шнековые, пластинчатые, цепные, тележечные, тросиковые (с тянущей шайбой), спутниковые (палетные) Расположение Горизонтально Вертикально Смешанные Подвесные в пространстве замкнутые замкнутые (комбинированные) Непрерывность Непрерывные Пульсирующие действия Функция Распределительные конвейеры Рабочие конвейеры Классификация поточных линий Признак Характеристика 1.1. Механизированные 1.2. Комплексно-механизированные Степень механизации 1.3. Полуавтоматические технологических операций 1.4. Автоматические 1.5. Гибкие интегрированные 2.1. Однономенклатурные (обработка изделия одного Количество типов наименования) одновременно обрабатываемых 2.2. Многономенклатурные (обработка изделий и собираемых изделий нескольких наименований одновременно или последовательно) 3.1. Непрерывно-поточные (все операции синхронизированы во времени, т.е. равны или кратны Характер движения изделий такту линий) по операциям 3.2. Прерывно-поточные (перерывы в ходе производственного процесса производственного процесса и невозможность синхронизировать технологические операции во времени) 4.1. С рабочим конвейером, когда операции выполняются без снятия изделия с конвейера 4.2. С распределительным конвейером, когда конвейер Характер работы конвейера осуществляет доставку изделия на рабочее место, а операция выполняется со снятием изделия с конвейера 4.3. С непрерывно движущимся конвейером 4.4. С пульсирующим конвейером 24 Партионный и индивидуальный методы организации производства Партионный метод организации производства характеризуется изготовлением разной номенклатуры продукции в количествах, определяемых партиями их запуска-выпуска. Партией называется количество одноименных изделий, которые поочередно обрабатываются при каждой операции производственного цикла с однократной затратой подготовительно-заключительного времени. Основными нормативами партионного метода организации производства являются: 1. Размер партии (П), который определяется по формуле: П = Тпз / (t ШТ • Кпо), где Тпз — подготовительно-заключительное время; t — время обработки детали на всех операциях; Кпо — коэффициент потерь времени на переналадку оборудования. При партионном методе организации производственного процесса размер партии может быть равен: — месячной производственной программе (М / 1); — 0,5 месячной программы (М / 2); — 0,25 месячной программы (М / 4); — 0,15 месячной программы (М / 6); — 0,125 месячной программы (М / 8); — суточному количеству деталей партии (М / 24). 2. Периодичность запуска-выпуска деталей (Пзв) — это период времени между двумя запусками очередных партий деталей. Она определяется по формуле: Пзв = П / Сд, где Сд — среднедневной выпуск деталей (изделий). 3. Размер запаса незавершенного производства (задел) — это запас незаконченного продукта внутри производственного цикла. Выделяют три вида заделов: цикловой, страховой и оборотный. Размер циклового задела (Зц) определяют по формуле: Зц= Сд •Тц, где Тц — длительность производственного цикла. Размер страхового задела (Зстр) определяют по формуле: 3стр = Сд • tср.изг.пр где tcp.изг.пр— время срочного изготовления данной продукции. Оборотный задел — продукция, которая находится на складах, в раздаточных, кладовых, цехах и т.д. 4. Коэффициент серийности производства (Ксер), который определяется по формуле: Кстр = Nд / Роб, где Nд— количество деталей (операций), закрепленных за рабочим местом; Роб— количество рабочих мест цеха или участка. Если Ксер = 30 + 20, то это единичный тип организации производства, если Ксер = 2 0 + 5 — серийный тип организации производства, если Ксер = 3-г-5 — массовый тип организации производства. Индивидуальный метод организации производства характеризуется изготовлением продукции в единичных экземплярах или небольшими неповторяющимися партиями. Нормативами индивидуального метода организации производства являются: 1) длительность производственного цикла изготовления заказа в целом и отдельных его узлов; 2) размер запаса незавершенного производства. 25