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 (или в готовую ее часть). Он выражается в календарных днях или (при малой трудоемкости изделия) в часах.

Структура производственного цикла представлена на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Структура производственного цикла

Длительность производственного цикла определяется по формуле:

Т_ц = Т_врп + Т_впр,

где Т_врп - время рабочего процесса;
Т_впр - время перерывов.

Во время рабочего периода выполняются технологические операции

Т_врп = Т_шк + Т_к + Т_тр + Т_е,

где Т_шк - штучно-калькуляционное время;
Т_к - время контрольных операций;
Т_тр - время транспортирования предметов труда;
Т_е - время естественных процессов (старения, релаксации, естественной сушки, отстоя взвесей в жидкостях и т.п.).

Сумму времен штучного, контрольных операций, транспортирования называют операционным временем (Т_опр):

Т_опр = Т_шк + Т_к + Т_тр.

В операционный цикл Тк и Ттр включены условно, так как в организационном отношении они не отличаются от технологических операций, штучно-калькуляционное время рассчитывается по формуле

Т_шк = Т_оп + Т_пз + Т_ен +Т_ото,

где Т_оп - оперативное время;
Т_пз - подготовительно-заключительное время при обработке новой партии деталей;
Т_ен - время на отдых и естественные надобности рабочих;
Т_ото - время организационного и технического обслуживания (получение и сдача инструмента, уборка рабочего места, смазка оборудования и т.п.).

Оперативное время (Т_оп) в свою очередь состоит из основного (Т_ос) и вспомогательного времени (Т_в):

Т_оп = Т_ос + Т_в,

Основное время - это непосредственное время обработки или выполнения работы.

Вспомогательное время:

Т_в = Т_у + Т_з + Т_ок,

где Т_у - время установки и снятия детали (сборочной единицы) с оборудования;
Т_з - время закрепления и открепления детали в приспособлении;
Т_ок - время операционного контроля рабочего (с остановкой оборудования) в ходе операции.

Время перерывов (Т_впр) обусловлено режимом труда (Т_рт), межоперационным пролеживанием детали (Т_мо), временем перерывов на межремонтное обслуживание и осмотры оборудования (Т_р) и временем перерывов, связанных с недостатками организации производства (Т_орг):

Т_впр = Т_мо + Т_рт + Т_р + Т_орг.

Время межоперационного пролеживания (Т_мо) определяется временем перерывов партионности (Т_пар), перерывов ожидания (Т_ож) и перерывов комплектования (Т_кп):

Т_мо = Т_пар + Т_ож + Т_кп.

Перерывы партионности (Т_пар) возникают при изготовлении изделий партиями и обусловлены пролеживанием обработанных деталей до готовности всех деталей в партии на технологической операции.

Перерывы ожидания (Т_ож) вызываются несогласованной длительностью смежных операций технологического процесса.

Перерывы комплектования (Т_кп) возникают при переходе от одной фазы производственного процесса к другой.

Таким образом, в общем виде производственный цикл выражается формулой

Т_ц = Т_опр + Т_е + Т_мо + Т_рт + Т_р + Т_орг.

При расчете производственного цикла необходимо учитывать перекрытие некоторых элементов времени либо технологическим временем, либо временем межоперационного пролеживания. Время транспортировки предметов труда (Т_тр) и время выборочного контроля качества (Т_к) являются перекрываемыми элементами.

Исходя из сказанного, производственный цикл можно выразить формулой

Т_ц = (Т_шк + Т_мо) k_пер k_ор + Т_е,

где k_пер - коэффициент перевода рабочих дней в календарные (отношение числа календарных дней D_к к числу рабочих дней в году D_р, k_пер=D_к/D_р);
k_ор - коэффициент, учитывающий перерывы на межремонтное обслуживание оборудования и организационные неполадки (обычно 1,15 - 1,2).

В серийном производстве изделия изготовляются партиями.

Производственная партия - это группа изделий одного наименования и типоразмера, запускаемых в производство в течение определенного интервала времени при одном и том же подготовительно-заключительном времени на операцию.

Операционная партия - производственная партия или ее часть, поступающая на рабочее место для выполнения технологической операции.

Различают простой и сложный производственные циклы. Простой производственный цикл - это цикл изготовления детали. Сложный производственный цикл – это цикл изготовления изделия. Длительность производственного цикла в большой степени зависит от способа передачи детали (изделия) с операции на операцию. Существуют три вида движения детали (изделия) в процессе ее изготовления:
- последовательный;
- параллельный;
- параллельно-последовательный .

Наиболее экономически эффективной формой организации производственного процесса является поточное производство, признаки которого:
- закрепление одного или ограниченного числа наименований изделий за определенной группой рабочих мест;
- ритмическая повторяемость согласованных во времени технологических и вспомогательных операций;
- специализация рабочих мест;
- расположение оборудования и рабочих мест по ходу технологического процесса;
- применение специальных транспортных средств для межоперационной передачи изделий.

При поточном производстве реализуются принципы:
- специализации;
- параллельности;
- пропорциональности;
- прямоточности;
- непрерывности;
- ритмичности.

Поточное производство обеспечивает самую высокую производительность труда, низкую себестоимость продукции, наиболее короткий производственный цикл. Основой (первичным звеном) поточного производства является поточная линия.

При проектировании и организации поточных линий выполняются расчеты показателей, определяющих регламент работы линии и методы выполнения технологических операций.

Такт поточной линии - промежуток времени между выпуском изделий (деталей, сборочных единиц) с последней операции или их запуском на первую операцию поточной линии.

Исходные данные расчета такта:
- производственное задание на год (месяц, смену);
- плановый фонд рабочего времени за этот же период;
- планируемые технологические пооперационные потери.

Такт поточной линии рассчитывается по формуле

r = F_д / Q_вып,

где r - такт поточной линии (в мин);
F_д - действительный годовой фонд времени работы линии в планируемом периоде (мин);
Q_вып - плановое задание на тот же период времени (шт.).

F_д = D_раб d_см T_см k_пер k_рем,

где D_раб - число рабочих дней в году;
d_см - количество рабочих смен в сутки;
T_см - продолжительность смены;
k_пер - коэффициент, учитывающий планируемые перерывы;

k_пер = (Т_см - Т_пер) / Т_см ,

где Т_пер - время планируемых внутрисменных перерывов;
k_рем - коэффициент, учитывающий время плановых ремонтов.

При неизбежных технологических потерях (планируемом выходе годных деталей или изделий) такт r рассчитывается по формуле

r = F_д / Q_зап ,

где Q_зап - количество изделий, запускаемых на поточную линию в планируемом периоде (шт.):

Q_зап =Q_{вып kзап} ,

где k_зап - коэффициент запуска изделий на поточную линию, равный величине, обратной коэффициенту выхода годных изделий ();

k_зап = 1/.

Выход годных изделий в целом по поточной линии определяется как произведение коэффициентов выхода годных изделий по всем операциям линии:

Ритм - это количество изделий, выпускаемых поточной линией в единицу времени, или величина, обратная такту.

Расчет количества оборудования поточной линии ведется по каждой операции технологического процесса:

где - расчетное количество оборудования (рабочих мест) на i-й операции поточной линии;
t_штi - норма штучного времени на i-ую операцию (в мин);
k_запi - коэффициент запуска детали на i-ю операцию.

Принятое количество оборудования или рабочих мест на каждой операции W_пi определяется путем округления расчетного их количества до ближайшего большего целого числа.

Коэффициент загрузки оборудования (рабочих мест) определяется как

.

Задел - это производственный запас материалов, заготовок или составных частей изделия для обеспечения бесперебойного протекания производственных процессов на поточных линиях.

Различают следующие виды заделов:
- технологический;
- транспортный;
- резервный (страховой);
- оборотный межоперационный.

Синхронизация – это процесс выравнивания длительности операции технологического процесса согласно такту поточной линии. Время выполнения операции должно быть равно такту линии или кратно ему. Методы синхронизации:
- дифференциация операций;
- концентрация операций;
- установка дополнительного оборудования;
- интенсификация работы оборудования (увеличение режимов обработки);
- применение прогрессивного инструмента и оснастки;
- улучшение организации обслуживания рабочих мест и т.д.

Высшей формой поточного производства является автоматизированное производство, где сочетаются основные признаки поточного производства с его автоматизацией. В автоматизированном производстве работа оборудования, агрегатов, аппаратов, установок происходит автоматически по заданной программе, а рабочий осуществляет контроль за их работой, устраняет отклонения от заданного процесса, производит наладку автоматизированного оборудования. Различают частичную и комплексную автоматизацию.

При частичной автоматизации рабочий полностью освобождается от работ, связанных с выполнением технологических процессов. В транспортных, контрольных операциях при обслуживании оборудования, в процессе установки полностью или частично сокращается ручной труд.

В условиях комплексно-автоматизированного производства технологический процесс изготовления продукции, управление этим процессом, транспортировка изделий, контрольные операции, удаление отходов производства выполняются без участия человека, но обслуживание оборудования ручное.

Основным элементом автоматизированного производства являются автоматические поточные линии (АПЛ).

Автоматическая поточная линия - комплекс автоматического оборудования, расположенного в технологической последовательности выполнения операций, связанный автоматической транспортной системой и системой автоматического управления и обеспечивающий автоматическое превращение исходных материалов (заготовок) в готовое изделие (для данной автолинии). При работе на АПЛ рабочий выполняет функции наладки и контроля работы оборудования, а также функцию и загрузки линии заготовками. Основные признаки АПЛ:
- автоматическое выполнение технологических операций (без участия человека);
- автоматическое перемещение изделия между отдельными агрегатами линии.

Автоматические комплексы с замкнутым циклом производства изделия - ряд связанных между собой автоматическими транспортными и погрузо-разгрузочными устройствами автоматических линий.

Автоматизированные участки (цехи) включают в себя автоматические поточные линии, автономные автоматические комплексы, автоматические транспортные системы, автоматические складские системы; автоматические системы контроля качества, автоматические системы управления и т.д.

В условиях постоянно изменяющегося нестабильного рынка (тем более многономенклатурного производства) важной задачей является повышение гибкости (многофункциональности) автоматизированного производства, с тем чтобы максимально удовлетворять требования, нужды и запросы потребителей, быстрее и с минимальными затратами осваивать выпуск новой продукции.

Автоматические поточные линии особенно эффективны в массовом производстве.

Быстрая сменяемость продукции и требования к ее дешевизне при высоком качестве приводит к противоречию:
- с одной стороны, низкие производственные издержки (при прочих равных условиях) обеспечиваются применением автоматических линий, специального оборудования;
- с другой стороны, проектирование и изготовление такого оборудования нередко превышают 1,5 - 2 года (даже в настоящих условиях), то есть к моменту начала выпуска изделия оно уже морально устаревает.

Применение же универсального оборудования (неавтоматического) увеличивает трудоемкость изготовления, то есть цену, что неприемлемо для рынка. Эта задача решается при создании гибкой производственной системы, в которой происходит интеграция:
- всего разнообразия изготовляемых деталей в группы обработки;
- оборудования;
- материальных потоков (заготовок, деталей, изделий, приспособлений, оснастки, основных и вспомогательных материалов);
- процессов создания и производства изделий от идеи до готовой продукции (происходит слияние воедино основных, вспомогательных и обслуживающих процессов производства);
- обслуживания за счет слияния всех обслуживающих процессов в единую систему;
- управления на основе системы УВМ, банков данных, пакетов прикладных программ, САПР, АСУ;
- потоков информации для принятия решения по всем подразделениям системы о наличии и применении материалов, заготовок, изделий, а также средств отображения информации;
- персонала за счет слияния профессий (конструктор-технолог- программист - организатор).