Расчет основных параметров поточных линий

К основным параметрам поточных линий относятся такт, ритм, работы поточной линии, количество рабочих мест, коэффициент загрузки рабочих мест.

Под тактом поточной линии понимается интервал времени между двумя запускаемыми друг за другом изделиями на первую операцию или выпускаемыми изделиями с последней операцией на поточной линии.

Такт поточной линии определяется по формуле:

(4.1)

где ‑ действительный фонд времени работы оборудования на плановый период (смена, сутки, месяц);

‑ программа запуска изделий на поточную линию на этот же плановый период, в штуках.

Действительный фонд времени работы оборудования при двухсменной работе определяется по формуле:

, (4.2)

где ‑ продолжительность смены в мин;

‑ количество смен в сутках;

‑ коэффициент, учитывающий потери времени на переналадку оборудования()

При двухсменной работе суточный фонд времени составляет:

При передачи деталей с операции на операцию транспортными партиями рассчитывается ритм поточной линии по формуле:

, (4.3)

где ‑ количество деталей (изделий) в транспортной партии.

Ритм поточной линии – это интервал времени между последовательной передачей двух смежных транспортных партий.

Величина обратная такту (ритму) называется темпом поточной линии:

(4.4)

В целях достижения единого такта или ритма поточной линии осуществляется синхронизация, т. е. выравнивание производительности по всем операциям технологического процесса.

Синхронизация осуществляется путем изменения состава операций и организационных условий их выполнения. Различают два этапа синхронизации процесса: предварительный, выполняемый в период проектирования линий, и окончательный, выполняемый в период отладки линии в цеховых условиях.

Предварительная синхронизация достигается подбором метода выполнения операций, оборудования, технологической оснастки, режимов обработки и структуры операций.

При окончательной синхронизации операций применяется такие мероприятия: внедрение средств малой механизации; усовершенствование технологических режимов; рациональная планировка рабочего места; индивидуальный подбор рабочих для перегруженных операций и их материальное стимулирование;

Расчетное количество рабочих мест (оборудования) на каждой i -ой операции определяется по формуле:

, (4.5)

где ‑ штучно – калькуляционная норма времени на i -ой операции, ;

‑ такт поточной линии;

‑ коэффициент выполнения норм выработки ().

При полной синхронизации потока расчетное количество мест всегда целое число, т. е. длительность операции равна такту поточной линии. При частичной синхронизации расчетное количество рабочих мест округляется до целого в большую сторону. Округление в меньшую сторону допускается, если перегрузка рабочего места не превышает 10%.

Коэффициент загрузки рабочего места на i -ой операции определяется по формуле:

, (4.6)

где ‑ принятое количество рабочих мест на i -ой операции (целое число).

Средний коэффициент загрузки рабочих мест на поточной линии определяется по формуле:

, (4.7)

где ‑ количество операций на поточной линии.

Коэффициенты и являются показателями целесообразности применения поточного производства. Для массового поточного производства . Для серийного поточного производства .

Если , то выбирается непрерывно – поточная линия; если ‑ то прерывно – поточная (прямоточная) линия.

Общее число рабочих – операторов на поточной линии определяется по формуле:

, (4.8)

где ‑ количество рабочих смен в сутках;

‑ норма обслуживания рабочих мест на i -ой операции (с учетом многостаночного обслуживания);

‑ дополнительное число рабочих – операторов в % к расчетному числу рабочих на линии. Принимается в размере на подмену основного состава в случаях болезни, отпусков и других причин.

После расчета основных параметров и выбора типа поточной линии осуществляется ее планировка, предусматривающая расположение рабочих мест, оборудования, выбор транспортных средств, средств промежуточного и окончательного контроля, мест для заделов и складирования.

Планировка поточной линии должна обеспечивать прямоточность и наиболее короткий путь движения изделия, рациональное использование производственных площадей, удобство транспортировки заготовок и деталей к рабочим местам, обслуживания и выполнения ремонтов.

4.3 Непрерывно – поточные линии с распределительным конвейером.

Непрерывно – поточные линии с распределительным конвейером – это линии оснащенные механическим транспортером, который перемещает изделия к рабочим местам, регламентирует ритм работы линии. Применяются на участках механической обработки, отделки небольших изделий при больших программных заданиях. Операции выполняются на стационарных рабочих местах, которые располагаются вдоль конвейера с одной или двух его сторон. Изделие снимают с конвейера и после окончания операции возвращают на него.

После расчета такта, количества рабочих мест на операциях для последующей планировки линии рассчитывается шаг конвейера – это расстояние между осями симметрии двух рядом расположенных изделий на конвейере.

Минимальный шаг конвейера определяется исходя из габаритных размеров деталей по формуле:

, (4.9)

где ‑ длина детали, ;

‑ принимаеиое расстояние между двумя смежными деталями ().

Максимальный шаг конвейера определяется допустимой скоростью движения конвейера, которая может находиться в пределах .

Скорость движения конвейера должна соответствовать такту поточной линии, т. е. путь, равный шагу, конвейер проходит за такт:

, (4.10)

где ‑ скорость движения конвейера, .

Таким образом, шаг конвейера устанавливается из условия:

(4.11)

Для ритмичной подачи изделий к рабочим местам применяют разметку конвейера с помощью комплекта знаков (цифр, букв), которые наносят на ленту конвейера на расстоянии шага. Комплект знаков называется периодом конвейера.

Величина периода конвейера определяется как наименьшее кратное из числа рабочих мест на всех операциях поточной линии. Каждый разметочный знак проходит мимо каждого рабочего места через один и тот же интервал времени, определяемый по формуле:

, (4.12)

где ‑ такт поточной линии;

‑ величина периода конвейера.

За каждый период конвейера на всех операциях обрабатывается одинаковое количество изделий, равное величине периода.

При подходе изделия, находящегося на том номере, который закреплен за соответствующим рабочим, последний обязан снять его с конвейера и взамен поставить другое, уже прошедшее обработку на данной операции.

Например, если на поточной линии имеются операции с одним, двумя и тремя рабочими местами, то величина периода составит:

.

Порядок закрепления разметочных знаков за рабочими местами на операциях поточной линии приведен в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Номер операции	Количество рабочих мест	Номера рабочих мест	Количество закрепленных знаков	Номера разметочных знаков
				1, 2, 3, 4, 5, 6
				1, 3, 5 2, 4, 6
				1, 4 2, 5 3, 6

Длина рабочей части конвейера определяется на основе его планировки с учетом расположения оборудования, занимаемой ими площади и предусмотренных по условиям техники безопасности промежутков между рабочими местами. При этом длина рабочей части конвейера должна быть согласована с периодом конвейера, который должен укладываться на ленте конвейера целое число раз.

Длина рабочей части конвейера определяется по формулам:

(4.13)

(при одностороннем расположении рабочих мест)

(при двустороннем расположении рабочих мест)

где ‑ принятое количество рабочих мест на i -ой операции;

‑ количество рабочих мест на поточной линии.

Длина ленты конвейера определяется по формуле:

, (4.14)

где ‑ диаметр барабана ().

(4.15)

где ‑ величина периода конвейера;

‑ число повторений периода конвейера, которое должно быть целым числом.

Если это условие не выполняется, то корректируется шаг конвейера по формуле:

, (4.16)

где ‑ целое число повторений периода конвейера.

Скорректированный шаг конвейера проверяется на соблюдение условия:

.

Схема планировки непрерывно – поточной линии приведена на рис 4.1.

4.4 Непрерывно – поточные линии с рабочим конвейером.

Непрерывно – поточные линии с рабочим конвейером оснащаются механическим транспортером, который перемещает обрабатываемое изделие вдоль линии, регламентирует ритм работы линии и служит местом выполнения операций.

Поскольку изделия не снимаются с конвейера, то такие линии применяются для сборки и сварки изделий при достаточно больших программных заданиях. Операции выполняются непосредственно на конвейере с одной или двух сторон в порядке следования технологических операций. Изделия на конвейере располагаются друг от друга на расстоянии шага конвейера.

Различают поточные линии с непрерывным и прерывным (пульсирующим) движением конвейера. В первом случае все операции выполняются «на ходу», т. е. в процессе движения конвейера, во втором – в период его остановки. Пульсирующие конвейеры применяются на операциях, требующих особой точности, или когда скорость движения конвейера больше допустимой.

Шаг рабочего конвейера при сборке небольших изделий принимают равным

при расположении рабочих мест с одной стороны конвейера, и при расположении рабочих мест с двух сторон.

Участок рабочего конвейера, на котором выполняется операция, называется рабочей зоной операции. Длина рабочей зоны каждой операции определяется по формуле:

(4.16)

Для операций со значительными колебаниями времени больше среднего значения определяется резервная зона по формуле:

, (4.17)

где ‑ число резервных делений, которое необходимо добавить к длине рабочей зоны операции, определяется по формуле:

(4.18)

где ‑ максимальная длительность i -ой операции;

‑ средняя длительность i -ой операции определяется по формуле:

(4.19)

Значение округляется до целого числа.

Длина рабочей части конвейера определяется по формуле:

, (4.20)

где ‑ число операций, имеющих резервную зону.

Схема планировки непрерывно – поточной линии с рабочим конвейером приведена на рис. 4.2.

Для обеспечения бесперебойной работы на непрерывно – поточных линиях создаются заделы (производственные запасы): технологический, транспортный и страховой.

Технологический задел – это количество изделий, находящихся в процессе обработки на рабочих местах, определяется по формуле:

, (4.21)

где ‑ количество изделий в транспортной партии;

‑ количество рабочих мест на i -ой операции;

‑ количество операций на поточной линии.

Транспортный задел – это количество изделий, находящихся в процессе транспортировки, определяется по формуле:

, (4.22)

где ‑ длина рабочей части конвейера;

‑ шаг конвейера.

Для поточных линий с рабочим конвейером транспортный задел равен технологическому.

Страховой задел создается в целях обеспечения непрерывной работы линии из-за задержки поставки заготовок по организационно – техническим причинам и определяется по формуле:

, (4.23)

где ‑ сменное задание по выпуску изделий.

4.5 Прерывно – поточные (прямоточные) линии

Прерывно – поточные (прямоточные) линии применяются при механической обработке деталей, когда имеет место недогрузка оборудования из – за несинхронности операций. В следствии различной трудоемкости операций возникают межоперационные оборотные заделы. Для обеспечения ритмичной работы прямоточных линий разрабатывается регламент ее работы по укрупненному ритму, который предусматривает:

- величину укрупненного ритма;

- порядок работы на каждом рабочем месте;

- последовательность и периодичность перехода рабочих – совместителей по обслуживанию станков;

- размер и динамику оборотных заделов.

Под укрупненным ритмом понимается установленный период времени, в течении которого на линии осуществляется выработка продукции в количестве, соответствующему плановому заданию на этот период. Рекомендуется принимать величину укрупненного ритма 4 или 8 часов.

На первом этапе рассчитывается такт, количество рабочих мест, коэффициент загрузки рабочих мест. Если средний коэффициент загрузки рабочих мест составляет менее 80 %, то принимается прерывно – поточная (прямоточная) линия.

Для организации работы прямоточной линии составляется план – график ее работы, который представлен в табл. 4.2.

Таблица 4.2.

№ операции	, мин			№ рабочего места	, %	Рабочие на линии	График работы линии по укрупненному ритму (мин)
	1,9	1,19				А Б
	1,1	0,69				В
	2,1	1,31				Г В
	1,3	0,81				Б

Недогруженные станки на 1-ой и 4-ой операциях может обслуживать один рабочий – совместитель Б, а не 2-ой и3-ей операциях – рабочий В. Совмещаемые работы могут выполняться только в последовательности, определяемой планом – графиком работы линии.

На смежных операциях, в следствии различной их трудоемкости, неизбежны межоперационные оборотные заделы, величина которых определяется как разность числа изделий, выработанных на смежных операциях за определенный период времени по формуле:

, (4.24)

где ‑ период времени, в течении которого производительность на смежных операциях постоянная;

‑ количество рабочих мест на смежных и операциях;

‑ норма времени на выполнение смежных операций.

Уровень межоперационных оборотных заделов в течении укрупненного ритма будет изменяться от нуля до максимума.

По формуле (4.24) строятся эпюры динамики оборотных заделов, представленных в таблице 4.3.

Величина задела со знаком (+) означает возрастание его за расчетный период (Т), так как предыдущая операция выдает больше изделий, чем может быть обработано на последующей. Величина задела со знаком (-) означает убывание задела и необходимость создания его на начало периода, поскольку предыдущая операция по производительности меньше последующей.

Таблица 4.3.

Эпюры межоперационных заделов.

№ операции	, мин			№ рабочего места	, %	Рабочие на линии	мин (100%)
	1,9	1,19				А Б
	1,1	0,69				В
	2,1	1,31				Г В
	1,3	0,81				Б

Суммарная величина задела на прямоточной линии определяется по формуле:

, (4.25)

где ‑ величина начального и конечного заделов 1-ой эпюры;

‑ величина начального и конечного заделов 2-ой эпюры;

‑ величина начального и конечного заделов последней эпюры.

Планировка прямоточных линий должна предусматривать территориальное сближение рабочих мест, обслуживаемых рабочими – совместителями. Наиболее приемлемые транспортные средства для прямоточных линий гравитационные транспортеры, электрокары, тельферы, тележки.

Схема планировки прерывно – поточной (прямоточной) линии показана на рис. 4.3.