Расчет и анализ продолжительности производственного цикла простого процесса

В простом процессе детали (заготовки) в большинстве случаев изготавливают партиями, поэтому очень важным является вопрос о рациональном выборе движения партии деталей через всю совокупность последовательно выполняемых операций. Выбранный вид этого движения определяет степень непрерывности и параллельности производственного процесса и продолжи-тельность производственного цикла изготовления партии деталей.

Процесс изготовления партии деталей, проходящей через многие операции, состоит из совокупности операционных циклов, каждый из которых представляет собой выполнение од-ной операции над всеми предметами производства данной партии. Совокупность операционных циклов, а также способ сочетания во времени смежных операционных циклов и их частей об-разуют временную структуру многооперационного технологического цикла. Продолжи-тельность многоопера­ционного технологического цикла существенно зависит от способа соче-тания во времени операционных циклов и их частей, а также от определяемого вида движения партии деталей по операциям. Существуют три вида движения партии деталей по операциям технологического процесса: по-следовательный, параллельно-последовательный и парал-лельный.

Сущность последовате-льного вида движения заклю-чается в том, что каждая пос-ледующая операция начинается только после окончания изгото-вления всей партии деталей на предыдущей операции. При этом передача с одной операции на другую осуществляется целыми партиями. Продолжитель­ность операционного технологического цикла обработки партии деталей определяется по формуле на основе графика (рис.5.2).

где: n - число деталей в обрабатываемой партии, шт.; t - штучное время на i -й операции, мин; т - число операций в технологическом процессе.

Если на одной или нескольких операциях обработка деталей ведется одновременно на нескольких рабочих местах (С_пр), то продолжительность технологического цикла рас-считывается по формуле

Пример. Пусть имеем партию деталей n=3, технологичес­кий процесс состоит из т =4 операций, продолжительность выполнения которых составляет t₁=2; t₂=1; t₃=1.5; t₄=2мин. Все операции выполняются соответственно на одном рабо­чем месте.

Продолжительность цикла обработки партии деталей со­ставляет

Т_ц(посл) = 3·(2 + 1 + 1,5 + 2) = 19,5 мин.

Из рис. 5.2 следует, что технологический цикл обработки партии деталей при последовательном виде движений равен сумме операционных циклов (п-1).

Как видно из рисунка и приведенных выше формул, продолжительность технологи-ческого цикла пропорциональна размеру партии и времени выполнения операций. При этом имеют место существенные перерывы партионности. Это свя­зано с тем, что каждая деталь партии, за иск-лючением первой и последней, пролеживает на каждой операции дважды: перед началом обработки и после нее до окончания обработки последней детали в партии.

Производственный цикл всегда продолжительнее техноло­гического цикла, так как кроме выполнения технологических операций в него включается время на выполнение контрольных и транспортных операций, время, затрачиваемое на естествен­ные процессы, и время различных перерывов.

Однако на практике не все виды затрат времени из-за их незначительной величины учитываются при расчете продол­жительности производственного цикла. Как правило, учиты­вают три основные его составляющие: продолжительность технологического цикла (с учетом перерывов партионности), время естественных процессов и время перерывов, не пере­крываемых технологическим циклом, т. е.

где t_мо - средняя продолжительность одного межоперационного пере­рыва (кроме перерывов партионности), мин; R - коэффициент перевода рабочих дней в календарные, равный отношению числа рабочих дней к числу календарных дней в году; t_cм - продолжительность одной смены, мин; S - число смен в сутках.

Преимуществом последовательного движения партии де­талей является отсутствие перерывов в работе рабочих и обо­рудования на всех операциях. Однако этот вид движения име­ет и существенные недостатки. Во-первых, детали пролежи­вают в течение длительного времени из-за перерывов парти­онности, свойственных данному виду движения, в результате чего создается большой объем незавершенного производства. Во-вторых, продолжительность технологического (производ­ственного) цикла значительно увеличивается из-за отсутствия параллельности в обработке деталей. В связи с этим последо­вательное движение применяется преимущественно в единич­ном и мелкосерийном производствах, так как на таких пред­приятиях весьма широкая номенклатура изделий, а обработка деталей ведется небольшими партиями, что приводит к сокра­щению перерывов партионности и влияния их на продолжи­тельность производственного цикла.

Сущностьпоследовательно-параллельного движения зак­лючается в том, что на каждом рабочем месте работа ведет­ся без перерывов, как при последовательном движении, но вместе с тем имеет место параллельная обработка одной и той же партии деталей на смежных операциях. Передача де­талей с предыдущей операции на последующую производит­ся не целыми партиями (n), а по-штучно или транспортными партиями (р). Пусть имеется такая же партия деталей, что и при последовательном виде движения, а величина транс-порт­ной партии р= 1.

При построении графи-ка данного вида движений деталей по операциям техно-логического процесса (рис. 5.3) необходи­мо учитывать следу-ющие виды сочетаний пери-одов выполне­ния смежных операций.

1. Если периоды выполнения смежных операций (предыдущей и последующей) одинаковые, то между ними организуется параллельная обработка деталей, которые передаются с предыдущей операции на последующую поштучно или небольшими транспортными пар-тиями сразу же после их обработки.

2. Если продолжительность последующей операции меньше, чем предыдущей, то отсутствие простоев оборудования на последующей операции может быть обеспечено только после накопления перед ней известного запаса деталей, позволяющего эту операцию выполнять непрерывно (в примере t₂ < t₁). Для того чтобы определить момент начала последующей операции, необходимо от точки, соответствующей окончанию предыдущей операции над всей партией (n), отложить вправо отрезок, равный в принятом масштабе времени выпол­нения последующей операции t_г) над одной транспортной партией (р), а влево - отрезок, равный продолжительности последующей операции над всеми предшествующими транспортными партиями.

3. Если продолжительность последующей операции боль­ше, чем предыдущей (в нашем примере t₃ > t₂ и t₄ > t₃, тo в этом случае транспортную партию (р)можно передавать с преды­дущей операции на последующую сразу же по окончании ее обработки.

Из рис. 5.3 видно, что продолжительность цикла изготовле­ния партии деталей (п = 3) на т= 4 операциях технологиче­ского процесса при последовательно-параллельном движении меньше, чем при последовательном движении из-за наличия параллельности протекания каж-дой пары смежных операций на суммарное время совмещений t. Таких совмещений столько, сколько операций в технологическом процессе за минусом единицы.

Время совмещения (параллельности) выполнения каждой пары смежных операций

где индекс при t_кoр соответствует операциям с наимень­шим временем их выполнения. Например, между первой и вто­рой операциями t_кoр = t₂, между второй и третьей операциями t_кoр = t₂, между третьей и четвертой операциями t_кoр = t₃.

Тогда продолжительность технологического цикла изготов­ления партии деталей при последовательно-параллельном движении можно определить по формуле

Подставив данные рассматриваемого примера, получим продолжительность цикла обра-ботки партии деталей при пос­ледовательно-параллельном виде движения

Т_ц(пп) = 3 (2 + 1 + 1,5 + 2) - (3 - 1)(1 + 1 + 1,5) = 12,5 мин.

Продолжительность производственного цикла при после­довательно-параллельном движении деталей по операциям рассчитывается по формуле

Достоинством этого вида движения является отсутствие перерывов в работе рабочих и оборудования и значительное сокращение продолжительности технологического (производ­ственного) цикла по сравнению с последовательным видом движения. Данный вид движения позволяет вести работу боль­шими партиями и при большой трудоемкости изготовления деталей, благодаря чему он широко используется в серийном и крупносерийном производстве.

Сущность параллельного вида движений заключается в том, что детали с одной операции на другую передаются поштучно или транспортными партиями (р) немедленно после заверше­ния обработки (независимо от времени выполнения смежных операций). При этом обработка деталей по всем операциям осу­ществляется непрерывно и пролеживание деталей исключено. Это значительно сокращает продолжительность технологичес­кого цикла и, следо-вательно, производственного.

Пусть имеется такая же партия деталей, что и при последо­вательном и последовательно-параллельном видах движения, и величина транспортной партии р = 1.

При построении графика параллельного движения партии деталей по операциям (рис. 5.4) необходимо учитывать следу­ющие правила:

1. Сначала строится технологиче-ский цикл для первой тран-спортной партии по всем опе-рациям без пролеживания между ними.

2. На операции с самой большой продолжительностью стро­ится операционный цикл обработки деталей по всей партии (n) без перерывов в работе оборудо-вания.

3. Для всех остальных транспор-тных партий достраивают­ся операционные циклы.

Из рис. 5.4 видно, что продолжительность технологическо­го цикла изготовления партии деталей (n = 3) на т = 4 операци­ях и при передаче их транспортными партиями (р = 1) опреде­ляется по формуле

Подставив данные из приведенного выше примера (n = 3, m = 4, р = 1) в полученную формулу, определим продолжитель­ность технологического процесса:

Т_ц(пар) = (3-1)-2+1 -(2+ 1 + 1,5 + 2) = 10,5 мин.

Из графика и расчета видно, что технологический цикл из­готовления партии деталей при данном виде движения явля­ется самым коротким по сравнению с другими видами движе­ния. Вместе с тем на всех операциях, кроме операции макси­мальной по продолжительности, работа осуществляется с пе­рерывами в работе оборудования. Исключение составляет случай, когда периоды выполнения операций технологическо­го процесса равны либо кратны, т. е. синхронны. Этот вариант называется поточным видом движения, который применяет­ся при организации непрерывно-поточных линий.

Продолжительность производственного цикла при парал­лельном виде движения деталей по операциям технологичес­кого процесса определяется по формуле

Преимущество этого вида движения состоит в том, что он обеспечивает наименьшую продолжительность технологиче­ского цикла и особенно, если процесс синхронизированный, а также равномерную загрузку рабочих и оборудования и высо­кую производительность труда. Данный вид движения приме­няется в серийном и массово-поточном производствах.