Расчет основных параметров поточной линии
Расчет такта поточной линии
Такт поточной линии – средний интервал времени между выпуском обрабатываемых деталей, рассчитывается исходя из максимальной годовой программы выпуска деталей (мин) по следующей формуле:
, (3.1)
где Фн – номинальный фонд работы поточной линии в планируемом периоде, час;
N – программа выпуска деталей, шт.
К – доля регламентированных перерывов (К = 0,05).
Расчет потребного количества рабочих мест
В поточном производстве количество рабочих мест (оборудования) определяется для каждой технологической операции.
1. Определяют расчетное число рабочих мест
; (3.2)
где tштi – норма штучного времени на i-й операции, мин;
r – такт линии, мин.
Расчетное число рабочих мест, как правило, получается дробным.
2. По каждой операции устанавливается принятое число рабочих мест mпр. Если расчетное число рабочих мест не более чем на 5-6% превышает целое число, его округляют до ближайшего меньшего числа, одновременно наметив мероприятия по уменьшению t шт.
При обосновании вида поточной линии особое внимание должно уделяться обеспечению равенства или кратности продолжительности выполнения технологических операций такту линии. В случае если продолжительность выполнения технологических операций не равна и не кратна такту линии – линия прервано-поточная.
Подтверждением правильности выбора вида поточной линии является условие:
(3.3)
Если данное условие на всех операциях соблюдается, (отклонение не превышает 8-10%), то подтверждается выбор непрерывно поточной линии, в противном случае – прерывно-поточной.
Разработка стандарт-плана линии
Организация работы и оперативное планирование зависят от разновидности линии. По степени непрерывности процесса производства поточные линии массового производства делятся на непрерывно-поточные и прерывно-поточные. Непрерывно-поточный процесс производства характеризуется синхронностью продолжительности выполнения каждой операции с тактом потока. При такой организации процесса производства за каждый такт с линии сходит одна деталь.
При прерывно-поточном процессе производства продолжительность отдельных операций не синхронна с тактом потока. Вследствие разной производительности оборудования, используемого на смежных операциях, перемещение деталей от операции к операции не регламентируется по времени.
Различные формы организации массового производства требуют применения определенных методов оперативно-производственного планирования, в частности при разработке стандарт-планов.
Для каждой непрерывно-поточной линии должен быть построен стандарт-план работы, который регламентирует расстановку рабочих по операциям, определяет загрузку рабочих и оборудования. Стандарт-план определяет способ и период передачи деталей с операции на операцию (по одной детали или транспортными партиями, через такт или через несколько тактов), периодичность и количество подач заготовок на первую операцию.
Стандарт-план работы непрерывно-поточной линии составляется на такой отрезок времени, который достаточен для выявления повторяемости процесса производства на данной линии. Он действителен, пока в производственной программе, применительно к которой составлен стандарт-план, не произойдут существенные изменения. Пример построения стандарт-плана однопредметной непрерывно-поточной линии представлен в приложении 1 рис. П.1.1.
Стандарт-план прерывно-поточной линии имеет существенные отличия. Он составляется на определенный отрезок времени, который называется периодом обхода или периодом обслуживания линии. В стандарт-плане регламентируется расстановка рабочих по операциям, устанавливается, какие операции и в какой последовательности выполняет каждый рабочий, определяется загрузка рабочих и оборудования. Он позволяет выявить возможность последовательного многостаночного обслуживания станков на линии одним рабочим. На основании стандарт-плана уточняется количество рабочих, необходимых для обслуживания линии, устанавливается способ и периоды передачи деталей с операции на операцию, виды и размер заделов между операциями, порядок их расходования и восполнения.
При разработке стандарт-плана прерывно-поточной линии важное значение имеет правильное определение периода обхода (продолжительности последовательного обслуживания рабочих мест рабочими-многостаночниками на линии), так как от этого зависят показатели работы линии. При выборе периода обхода следует руководствоваться следующим.
1. Выпуск деталей за период обхода по всем операциям технологического процесса должен быть одинаковым и кратным дневному заданию.
2. Длительный период обхода обусловливает увеличение задела на линии (что не всегда возможно по условиям размещения его на межоперационных транспортных устройствах) и дополнительных затрат в основные фонды и оборотные средства.
3. Короткий период обхода вызывает необходимость частых переходов рабочих и соответственное увеличение потерь времени на них.
4. Период обхода должен быть равным или кратным периоду смены инструмента, кратным продолжительности смены.
Расчет заделов на линии
На поточных линиях различают следующие виды заделов:
- по назначению и характеру образования: технологический, транспортный, оборотный, страховой;
- по месту образования: линейные (межоперационные) заделы, межлинейные (между смежными линиями в пределах одного цеха) или межцеховые, когда смежные линии в разных цехах.
Технологический задел – это количество деталей, находящихся в данный момент в процессе обработки, или заготовках, установленных на станках, определяется по формуле:
, (3.4)
где Крм – количество рабочих мест (станков) на линии;
nуст.i – количество одновременно обрабатываемых деталей или установленных заготовок на i-ом рабочем месте.
Транспортный задел – количество деталей (заготовок), которые находятся в процессе передачи с одной операции на другую. Он зависит от степени синхронности смежных операций.
На автоматических линиях транспортный задел точно фиксируется специальными приспособлениями транспортных устройств и не требует расчета.
На непрерывно-поточных неавтоматических линиях транспортный задел зависит от способа передачи деталей и заготовок:
при поштучной передаче:
, (3.5)
при передаче партиями:
, (3.6)
при пульсирующей транспортировке:
, (3.7)
где Ко – количество рабочих мест (станков) на линии;
mпр.i – количество единиц оборудования (рабочих мест) на i-ой операции, шт;
РТ – размер транспортной партии, шт.;
RТ – периодичность транспортировки (пульсирования) конвейера, мин;
r – такт потока, мин.
Оборотный задел – количество заготовок, находящихся на рабочих местах в ожидании процесса обработки. Такие заделы образуются только на прерывно-поточных линиях. Они позволяют организовать непрерывную работу на рабочих местах в течение более или менее продолжительного периода времени. Характерной чертой является изменение их величины в течение часа, смены, суток.
Оборотные заделы определяются между каждой парой смежных операций на основе стандарт-плана работы прерывно-поточной линии. Размер оборотного задела зависит от следующих факторов: производительности на двух смежных операциях; соотношения длительности этих операций с тактом линии; выбранного периода обхода рабочих мест линии.
Для организации бесперебойной работы линии и оперативного руководства производством необходимо знать размер оборотного задела на начало смены. Наиболее рациональным методом определения оборотных заделов является графический.
На основе выбранного периода обхода рабочих мест линии рассчитывается оборотный задел между каждой парой смежных операций. Для этого весь период обхода разбивается на фазы, т.е. отрезки времени, на протяжении которых ведутся смежные операции. Изменение оборотного задела между двумя смежными операциями в течение фазы рассчитывается по формуле:
, (3.8)
где С – продолжительность фазы, когда на смежных операциях работает неизменное число станков, мин;
mi, mi+1 – число работающих станков соответственно на предыдущей и последующей операциях в течение фазы;
tшт, tштi+1 – норма штучного времени соответственно на предыдущей и последующей операциях, мин.
Значение Zоб может быть положительным или отрицательным. Положительное значение свидетельствует об увеличении задела за время С, отрицательное – об уменьшении. Максимальное значение Zоб, полученное на одной из фаз периода обхода линии, принимается для отсчета и построения графика изменения оборотного задела между двумя смежными операциями. Определение максимального межоперационного оборотного задела необходимо также для расчета производственной площади, планировки рабочих мест и выявления возможности размещения задела на транспортных средствах.
Пример определения межоперационных заделов на прерывно-поточной линии приведен в приложении 2.
Средний размер оборотного задела на линии
, (3.9)
где ZН – задел на начало рассматриваемого отрезка времени, шт;
ZК – задел на конец того же отрезка времени, шт;
С – время, в течение которого на смежных операциях работает неизменное число станков, мин;
Тоб – период обхода поточной линии, мин;
n – число выделенных фаз в периоде обхода.
Во многих случаях при механической обработке мелких деталей перемещение их с операции на операцию осуществляется транспортными партиями в специальной таре. В этом случае характер движения заделов меняется. На каждой операции в заделе находятся как детали перед обработкой, так и после нее, в ожидании комплектования транспортной партии.
Общий задел между операциями (транспортный и оборотный) удобнее всего начинать определять с момента передачи на следующую операцию первой транспортной партии. В следующий период задел рассчитывается по формуле:
, (3.10)
в любой следующий период
, (3.11)
где РТ – размер транспортной партии, шт.
В приложении 2 приведен пример расчета задела между операциями при передаче деталей транспортными партиями.
На прерывно-поточных линиях при поштучной передаче с операции на операцию наличие внутрилинейных оборотных заделов полностью покрывает потребность в транспортном заделе и последний отдельно не рассчитывается. Однако в некоторых случаях, когда оборотные заделы незначительны, могут быть предусмотрены транспортные заделы, которые определяются так же, как и для непрерывно-поточных линий.
Страховые заделы предназначены для обеспечения бесперебойной работы линии в тех случаях, когда на отдельных ее участках возникают нарушения нормального хода производства. Подача деталей на следующую операцию задерживается, и ритмичность производства на остальной части линии нарушается.
При наличии на прерывно-поточной линии оборотных заделов страховой задел может быть частично или полностью совмещен с оборотным заделом.
Страховой задел Zcтp рассчитывается на основе анализа наиболее вероятной причины возможного нарушения хода производства и в зависимости от продолжительности ликвидации последствий:
, (3.12)
где Тmin – минимальное время, необходимое для восстановления нарушенной работы на данной операции, мин.
Страховой задел на линии в целом будет равен сумме страховых заделов операций с наиболее сложными условиями работы.
Суммарный задел на линии равен сумме установленных для данной линии технологического, транспортного и страхового заделов с учетом возможного их совмещения.
Планировка поточной линии
Планировка – это план расположения технологического оборудования и рабочих мест. На плане должны быть также показаны: строительные элементы - стены, колонны, дверные и оконные проемы и т.д., основной производственный инвентарь, верстаки, плиты, складочные площадки; подъемно-транспортные устройства-мостовые и другие краны, конвейеры, монорельсы, подъемники.
При составлении планов используются условные обозначения (приложение 3 таб.П.3.1). Оборудование на плане изображают условным контуром, размеры которого принимаются по каталогам. Внутри контура указывают номер оборудования по спецификации к плану (приложение 3 табл. П.3.2.).
Спецификацию оборудования допускается размещать на чертеже плана. Каждая единица оборудования должна иметь свой номер, в спецификации допустимо объединять в одной строке несколько стоящих рядом станков одного типа и модели.
План выполняется в масштабе 1:100 (допускается 1:50) с соблюдением определенных расстояний между станками и строительными элементами (приложение 3 табл. П.3.3 и рис. П.3.1.). Желательно возле габаритного контура оборудования указать условными обозначениями места подводки энергоносителей, воды и т.д.
На плане ряды колонн номеруются: горизонтальные помечаются снизу вверх прописными буквами русского алфавита, вертикальные нумеруются слева направо арабскими цифрами, начиная с единицы. В механообрабатывающих цехах рекомендуется применять сетки колонн 18х6 и 24х6 м или 18х12 и 24х12 м, где 18 и 24 – ширина пролета (м), а 6 и 12 – шаг колонн (м).
Поточная линия или участок механической обработки, как правило, располагается вдоль пролета, при этом оборудование может быть размещено в один, два и более рядов, вдоль, поперек или под углом к оси пролета.
План поточной линии должен отвечать принципу прямоточности (передача обрабатываемых деталей между рабочими местами по кратчайшим расстояниям с наименьшими затратами труда и времени). Для этого станки располагают последовательно в соответствии с технологическими операциями.
Кроме того, нужно предусмотреть: удобные подходы к рабочим местам; места необходимой площади для размещения деталей при образовании заделов; участки для выполнения контрольных операций и проведения ремонта оборудования. Поэтому при укрупненном предварительном расчете площадей участков пользуются понятием удельной площади, т.е. площади, занимаемой единицей технологического оборудования, в которую включают, помимо площади, занимаемой непосредственно самим оборудованием, площадь, необходимую для обеспечения нормального его функционирования. Удельная площадь зависит от вида производства и габаритных размеров принятого технологического оборудования, которые, в свою очередь, связаны с геометрическими размерами изготавливаемых изделий. Все станки в зависимости от габаритов делятся на три группы: мелкие, средние и крупные. Для каждой группы станков установлены нормы удельной площади: для мелких станков – до 12 м2; для средних – до 25 м2; для крупных – до 45 м2. Окончательное же значение удельной площади устанавливают после выполнения планировочного решения, когда будет расставлено все технологическое и вспомогательное оборудование на нем с учетом его обслуживания. Т.е. при необходимости нормы удельной площади могут быть увеличены. Дополнительные площади для размещения систем ЧПУ для данной работы не учитываются т.е. все станки принимаются без ЧПУ.
При расположении оборудования в несколько рядов по условиям доставки заготовок и отправки готовых деталей линия в плане может зигзаго- или П-образная. Круговая форма линии целесообразна в тех случаях, когда нужно возвращать на первую операцию рабочие приспособления (спутники), с которых снята обработанная деталь.
Многопредметная поточная линия может быть по форме П-, S – образной или другой конфигурации.
На участках механической обработки не допускается возвратное, кольцевое или петлеобразное движение деталей, создающее встречные потоки и затрудняющее осуществление транспортных операций.
На плане должны быть указаны границы участка, проходы, проезды, длина и ширина участка.
Планировка выполнена правильно, если
, (4.1)
где S – площадь по результатам проектирования, м2;
Кгр – количество групп станков на участке или поточной линии, шт;
gi – количество станков i-й группы, шт;
fi – удельная площадь на один станок i-й группы, м2/шт.
В данном разделе необходимо указать стоимость производственной площади.