Организация производственного процесса во времени

 

 

2. Особенности организации процессов во времени в литейных, кузнечных и сборочных цехах

2.1 Литейное производство

 

К особенностям литейного производства относятся:

- наличие  в технологии литья физико-химических (плавка металла) и естественных (сушка форм, остывание отливок) процессов, увеличивающих длительность производственного  цикла и требующих дополнительных  площадей; выполнение отдельных  стадий процесса требует более  строгого согласования во времени, обеспечения максимального перекрытия  естественных и физико-химических  процессов трудовыми;

- строгая  последовательность и постоянство  операций по изготовлению отливок  в соответствии с принятым  методом (например, при отливке в  земляные формы: формовка - заливка - остывание - выбивка форм - обрубка и очистка литья). Это упрощает технологическое проектирование, но требует согласования процессов во времени;

- наличие  в производственном процессе  трудоемкой и ответственной операции  - формовки, от качества которой зависит результат работы всего цеха;

- большой  грузооборот (на 1 т отливок требуется  переместить свыше 20 т грузов); это  требует четкой организации операций  и поиска путей их механизации  и автоматизации;

- повышенная  загазованность атмосферы во  время заливки и выбивки форм, обусловливающая необходимость  принятия специальных мер по  изоляции их от других операций  по производству отливок.

Перечисленные особенности литейного производства необходимо учитывать при построении производственного процесса во времени.

Вид движения предметов труда диктует и режим работы литейного цеха, т.е. порядок выполнения отдельных операций.

При последовательном их выполнении или ступенчатом режиме работы цеха операции литейного процесса по изготовлению одной отливки или суточной программы их разделены во времени и, как правило, выполняются в разные смены. На рис. 4.20 показан график последовательного выполнения операций литейного процесса в разные смены с одним циклом формовки в сутки. Такая организация процесса характерна для получения крупных отливок в небольших количествах. Для более мелких отливок при последовательном выполнении операций применяется ступенчатый график с двумя циклами формовки в сутки. В результате производительность цеха увеличивается вдвое при значительном сокращении длительности производственного цикла. Из рис. 3 видно, что в производственном цикле изготовления отливок при последовательном режиме работы основную долю времени занимают естественные процессы и ожидание выполнения последующих операций, поэтому длительность производственного цикла в этом случае максимальна[8, c.150].

При изготовлении большого количества мелких отливок применяют параллельное движение, при котором операции разделяются не во времени, а в пространстве. Из графика организации литейного процесса (рис. 4) видно, что при параллельном выполнении операций длительность производственного цикла изготовления отливки или их партии незначительна, поскольку время ожидания сводится практически к нулю. Благодаря более высокому уровню механизации и автоматизации при массовом производстве небольших отливок значительно повышается производительность труда и снижается их себестоимость, увеличивается выпуск литья на единицу производственной площади.

 

 

Рисунок 3. - График работы литейного цеха и изготовления отливки А при последовательном выполнении операций

 

Рисунок 4. - График изготовления партии отливок А и работы отделений литейного цеха при параллельном выполнении операции в две смены

 

2.2 Кузнечное  производство

 

Одна из особенностей ковки и штамповки - постоянство и строгая последовательность операций. В большинстве случаев процесс состоит из двух основных операций: нагрева и ковки (или штамповки), выполняемых на различных видах оборудования. Обычно первая операция - более длительная, а вторая - более короткая, так как заготовка остывает быстро, а ковочное оборудование имеет высокую производительность. Это обусловливает такую организацию процесса во времени, которая обеспечивает полное использование как нагревательного, так и кузнечно-штамповочного оборудования и сокращение длительности производственного цикла.

Сочетание ковки с нагревом в кузнечном производстве определяет методы ковки: «отдельными выдачами» (пачками), «с подогревом» и «с одного нагрева».

Отдельные выдачи партий заготовок в количествах, обеспечивающих полное использование вместимости печи (nнг), загружаются для первого нагрева, после которого выполняется первая операция ковки (например, протяжка). После второго нагрева следует вторая операция ковки (например, отделка). Схема такого метода ковки партии заготовок п = пнг приведена на рис. 5.

 

Рисунок 5. - График организации процесса ковки «отдельными выдачами» tнг1, tнг2 – время соответственно первого и второго нагрева tк1, tк2 – время ковки по первой и второй операции

 

Длительность цикла изготовления всей партии поковок

,                                              (15)

 

Такой метод организации процесса ковки нерационален, так как время нагревов не перекрывается временем ковки, вследствие чего оборудование и рабочие простаивают. К тому же теряется остаточное тепло первого нагрева. Поэтому он применяется лишь при изготовлении сложных поковок в небольших количествах.

При ковке «с подогревом» каждая заготовка по окончании первой операции сразу же помещается в печь для подогрева, продолжительность которого значительно меньше, поскольку используется остаточное тепло (рис. 6). Как видно из графика, время повторного нагрева в значительной мере перекрывается временем ковки, поэтому перерывы сокращаются, а при определенных условиях могут быть сведены к нулю.

 

Рисунок 6. - График организации процесса ковки «с подогревом» ( n – 6шт nнг – 3шт )

 

При ковке «с подогревом» вся партия поковок разбивается на загрузочные партии исходя из вместимости печи и необходимости обеспечить полную загрузку рабочих мест ковки. Минимальное количество заготовок в загрузочной партии

 

,                                             (16)

где tнг2 - продолжительность подогрева; tкб - продолжительность наиболее длительной операции ковки.

Если время подогрева значительно меньше времени первого нагрева и вместимость печи не позволяет загружать в нее больше заготовок, чем загрузочной партии (в примере принято, что в печи может находиться одновременно не более трех заготовок), то возникают небольшие перерывы в ковке из-за ожидания окончания первого нагрева последующей загрузочной партии (tож)[6, c.94].

Продолжительность этого перерыва (время ожидания)

 

,                                       (17)

 

Отсюда оптимальная загрузочная партия при t ож = О

 

,                                          (18)

 

При изготовлении всей партии поковок общее время перерывов

 

,                                 (19)

 

Общая длительность цикла изготовления партии поковок определяется по формуле

 

,                             (20)

Если вместимость печи позволяет одновременно нагревать больше заготовок, чем в загрузочной партии, то перерывы (ожидания) могут быть сведены к нулю. Так, если в рассматриваемом примере допустить нагрев одновременно четырех заготовок, благодаря чему первую заготовку второй загрузочной партии можно загрузить на минуту раньше, то перерывы будут отсутствовать и продолжительность цикла будет минимальной.

При ковке «с одного нагрева», применяемой в основном для получения мелких поковок и штамповок с небольшим числом переходов, операции выполняются последовательно. В этом случае возможно согласование работы печей и рабочих мест ковки таким образом, что время ожидания нагрева заготовок, кроме первой, будет равно нулю (рис. 7). Наименьшая длительность цикла

 

,                                        (21)

 

где кпх - количество переходов ковки (штамповки); tki - время ковки на i-м переходе.

Наиболее выгодный размер загрузочной партии

 

,                                       (22)

Уменьшение его приведет к перерывам в работе и простоям из-за ожидания нагрева очередной заготовки, увеличение - к перегреву заготовок.

 

 

Рисунок 7. - График организации процесса ковки « с одного нагрева » (n=6шт)

 

2.3 Сборочное  производство

 

Построение сборочных процессов во времени имеет особенности, обусловленные характером расчлененности изделия (машины) на отдельные сборочные элементы:

- большинство  деталей перед установкой на  машину предварительно собирают  в сборочные единицы, обособленные  от других элементов машины; это  позволяет организовать их параллельную  сборку;

- сборочные  операции в отличие от заготовительных  и обрабатывающих являются более  однородными, легко поддаются элементарному  расчленению на отдельные переходы, что дает возможность перегруппировки  их в новые операции; это обстоятельство  во многих случаях создает  благоприятные условия для уравнивания  длительности операций по отдельным  рабочим местам;

- продолжительность  сборочных процессов и операций  зависит не только от их  трудоемкости, но и от числа  рабочих, одновременно занятых их  выполнением, т.е. от так называемого  фронта работ; это позволяет во многих случаях уменьшить длительность цикла сборки.

Сборочный процесс может быть организован последовательно, параллельно-последовательно и параллельно.

Последовательная сборка машин применяется в том случае, если все сборочные работы (от первой сборочной единицы до полной сборки и испытаний) выполняет одна бригада сборщиков (рис. 8).

 

Рисунок 8. - График организации последовательной сборки двух машин (n=2)

 

Общая длительность цикла (Тпосл) сборки партии (серии) машин (п) выражается формулой

 

,                                           (23)

 

где - продолжительность всех сборочных операций

Типичный пример параллельно-последовательной сборки - сочетание параллельной сборки сборочных единиц на отдельных рабочих местах при последовательной общей сборке на одном рабочем месте (рис. 9).

Общая длительность цикла параллельно-последовательной сборки серии машин снижается. Численно она определяется выражением

 

,                                               (24)

где ty - длительность сборки цикла наиболее трудоемкого узла; to.c - длительность общей сборки[3, c.91].

Однако возникают простои бригад на тех рабочих местах, где длительность цикла узловой сборки меньше длительности цикла общей сборки. Общее время простоя

 

                                      (25)

 

где ку - общее количество узлов, собираемых параллельно; tyi - длительность сборки i-го узла.

 

Рисунок 9. - График организации параллельно-последовательной сборки двух машин (n=2)

 

При организации параллельной сборки по всему сборочному процессу длительность производственного цикла сборки серии машин еще больше снижается (рис. 10). Численно она может определяться по формуле

 

                                           (26)

где m- количество параллельно собираемых машин.

Однако, как и в предыдущем случае, из-за некратности длительности цикла узловой сборки ритму общей сборки на рабочих местах возникают простои, суммарная величина которых по всей серии машин

 

                                     (27)

 

где Ку.пар. - общее количество параллельно собираемых узлов; myi - число параллельных рабочих мест на сборке i-го узла.

Таким образом, применение параллельной сборки по всему циклу без уравнивания продолжительности операций не полностью ликвидирует простои рабочих мест.

 

Рисунок 10. - График организации параллельной сборки двух ( 1 и 2 ) машин без выравнивания операций

 

Если все операции сборочного процесса расчленить на отдельные мелкие переходы и затем сгруппировать их в новые операции, можно добиться либо равенства, либо кратности их. Так, если в рассматриваемом случае часть переходов сборки первого узла продолжительностью 2,5 ч перенести на сборку второго узла, а с общей сборки - на сборку третьего узла, то получим: ty1 = 10 ч, ty2 - 20 ч, ty3 - 10 ч, tо.с = 20 ч. Тогда график полностью синхронизированного процесса будет иметь вид, показанный на рис. 11.

 

Рисунок 11. - График организации параллельной сборки при выравнивании операций: 1, 2 – номера машин

 

Из приведенного графика видно , что при той же общей трудоемкости сборка машин продолжается 50 часов , простой рабочих мест полностью исключается, количество бригад узловой сборки уменьшается с шести до четырех, благодаря чему снижается общий цикл сборки и значительно повышается производительность сборочного процесса

 

 

Заключение

 

Одной из актуальных задач всех служб предприятия является разработка мероприятий, связанных с сокращением длительности производственного цикла. Сокращение необходимо осуществлять одновременно по двум направлениям: уменьшают рабочий период цикла и полностью ликвидируют или сводят к минимуму различные перерывы. Вес практические мероприятия по сокращению длительности производственного цикла вытекают из принципов построения производственного процесса, в первую очередь, из принципов пропорциональности, параллельности и непрерывности существует два основных направления по сокращению длительности производственного цикла