Організація виробничого процесу у просторі та у часі

Організація виробничого процесу, рівно як і вдосконалення, полягає у визначенні його оптимальної структури та раціонального поєднання у просторі та у часі всіх задіяних структурних складових [9]. Це завдання стає особливо важливим, якщо мати на увазі необхідність постійного підвищення прибутку підприємства та його конкурентоспроможності.

Організація виробничого процесу у просторі включає послідовні етапи:

- розробку та обґрунтування виробничої структури підприємства у цілому, а також його підрозділів (склад, спеціалізація і розміщення на території підприємства цехів, ділянок, виробничих ліній і робочих місць відповідно профілю його діяльності та обсягам виробництва);

- визначення складу і просторового розміщення знарядь праці (обладнання) і вибір технології виробництва;

- розробку структури і складу виробничого колективу з урахуванням раціонального розподілу і кооперації праці;

- визначення потреби в предметах праці, їх кількості і запасах (встановлення нормативів запасів, розрахунок потреб у сировині, основних і допоміжних матеріалах);

- установлення виробничих взаємозв'язків між знаряддями праці, розробку системи їх обслуговування та інше.

При виконанні цих етапів доцільно, з урахуванням технології і устаткування, яке планують використовувати, спочатку побудувати модель виробництва на площині. При цьому за первинний виробничий процес приймають виробничий етап, що виконується на виробничій дільниці з необхідним устаткуванням та інструментом (рисунок 3.7, а). У випадку участі декількох виробничих дільниць показують зв’язок та напрямок руху предмета праці (рисунок 3.7, б). Особливо корисне моделювання на площині при організації потокових ліній.

а б

Рисунок 3.7 - Умовне позначення однієї (а) та декількох пов’язаних

дільниць (б)

Потокова лінія – це комплекс основного, допоміжного та підіймально-транспортного обладнання, що послідовно бере участь в обробці та переміщенні предметів праці.

На практиці слід відрізняти дільничні потокові лінії, які охоплюють процеси у межах дільниці, цехові потокові лінії, які охоплюють виробничі процеси на кількох дільницях у межах цеху та загальнозаводські потокові лінії, які охоплюють виробничі процеси в кількох цехах підприємства.

В залежності від специфіки виробництва потокові лінії можуть поділятися за різними ознаками:

а) за рівнем спеціалізації (широта номенклатури предметів праці, що обробляється):

- однопредметні (масові) потокові лінії, які призначені для обробки тільки одного виду предмета праці та отримання з нього тільки певної продукції або напівфабрикату. При цьому характерна сувора спеціалізація всього обладнання та робочих місць, а також наявність єдиного потоку предметів праці;

- багатопредметні (серійні) потокові лінії, які призначені для одночасної або почергової обробки декількох видів конструктивно, або технологічно схожих предметів праці на уніфікованому обладнанні з метою отримання різних видів продукції або напівфабрикату;

б) за ступенем безперервності:

- безперервні потокові лінії, на яких предмети праці обробляються без перерв завдяки кратності тривалості усіх циклічних частин структурних складових виробничого процесу (рисунок 3.8).

Рисунок 3.8 – Організація виробництва на безперервній потоковій лінії

- перервні потокові лінії, на яких предмети праці обробляються з перервами, а безперебійне протікання виробничого процесу забезпечується створенням оборотних заділів предметів праці, які накопичуються на складах або у спеціальних ємностях та витрачаються при потребі (рисунок 3.9).

Коли визначені предмети праці займуть своє місце у просторі відносно знарядь праці, а також стануть відомі склад виробничого колективу, наявність початкових матеріалів та обсяги виробництва, необхідно відобразити основні елементи і параметри виробничих процесів у часі:

- витрати часу на кожному робочому місці;

- швидкість руху предметів праці, загальну тривалість процесу (цикл), періодичність результату (такт), що отримується, продуктивність процесу;

- протиріччя між прагненням повністю використати можливості виробництва і фактичним станом процесу;

- можливість усунення протиріч для підвищення результативності процесу.

a

б

Рисунок 3.9 – Можливий варіант організації перервного виробничого потоку в два етапи: а) схема, коли лінія частково працює на склад; б) схема, коли лінія працює виключно зі складу на кінцевий продукт.

Первинною ланкою виробничого процесу є верстат, агрегат, піч, інструмент або інше обладнання, яке виконує фізичну або хімічну дію над предметом праці. У результаті предмет праці змінює свій первинний стан і перетворюється у напівфабрикат або товар (рисунок 3.10).

Рисунок 3.10 - Одиничний процес зміни предмета праці в умовному

агрегаті

У часі (t) цей процес у одному агрегаті може відбуватися одноразово, або повторюватись (рисунок 3.11). На вертикальній осі показують необхідний виробничий процес (ступінь), який може бути операцією, етапом, частиною або повним процесом, що позначують – m.

Рисунок 3.11 - Зміна предмета праці у часі:

а) одноразова; б) що повторюється,

де tз, tв - час завантаження і вивантаження агрегату відповідно;

1to, 2tо - час першої і другої обробки в агрегаті відповідно;

t_ін – необхідний інтервал, який складається з часу, витраченого

на вивантаження старої садки (партії) і завантаження нової.

Якщо партія виробів (садка) передається з одного агрегату на інший, то така обробка називається послідовною (рисунок 3.12).

Рисунок 3.12 - Послідовний вид обробки в двох агрегатах

При цьому сукупність операцій виробничого процесу, яка завершується виготовленням продукції і може повторюватися, називається циклом.

Відрізок часу між вивантаженням і завантаженням садки прийнято називати часом передачі (t_п) і він найчастіше не співпадає з t_ін (необхідний інтервал). Це пов'язано з необхідністю проводити додаткові операції при зміні агрегатів. Одночасна, безперервна робота двох і більше агрегатів з повним завантаженням називається паралельною роботою агрегатів (рисунок 3.13). При цьому потрібно розрізнювати роботу з перекриттям і без перекриття циклів.

Перекриття циклів (П) - це час, протягом якого одночасно обробляється два або більше предметів праці в різних агрегатах. Такт (Т) - це час між двома однаковими моментами обробки двох суміжних продуктів праці (див. рис. 3.13). Такт визначається часом найбільш завантаженого агрегату.

Рисунок 3.13 - Паралельна робота агрегату з перекриттям циклів

Крім послідовної і паралельної обробки існує змішана, послідовно-паралельна.

Основною характеристикою виробничого процесу є його продуктивність (Р):

Р = m ( t / Т ), (3.1)

де t - проміжок часу, за який визначається продуктивність процесу (хвилина, година, доба та інше );

m - кількість продукції, яка обробляється за один цикл (одиниць, кілограмів, метрів та інше ).

Через продуктивність процесу можна розрахувати продуктивність праці працівників (Р_т):

Р_т = Р / Ч, (3.2)

де Р - продуктивність процесу;

Ч - чисельність робітників.

За допомогою аналізу часових моделей існує реальна можливість установити шляхи підвищення продуктивності виробничих процесів.

Розглянемо деякі варіанти практичного застосування графічного методу аналізу. Наприклад, операцію загартування на установці для термічної обробки струмом високої частоти (СВЧ) послідовно проводять у трьох індукторах при певній температурі і часі. Охолоджують в масляному баку (рисунок 3.14).

Другий приклад. Великогабаритні шестерні нагрівають поштучно у методичній печі та загартовують у масляному баку. Після відновлення температури в печі саджають наступну шестерню (рисунок 3.15)

Рисунок 3.14- Загартування з нагріву СВЧ при триступінчастому нагріві

Рисунок 3.15 - Нагрів із загартуванням великогабаритних деталей

При цьому до такту процесу включається час відновлення температурного режиму печі:

Т = Ц +t _в , (3.3)

де t _в - час відновлення температури печі, (хв., год.)

У практиці термічної обробки металів існує поняття передавальної партії. Уявіть собі, що дрібні деталі проходять нагрів під загартування і загартування в масло на установці СВЧ. Згідно з технологією далі повинна бути відпустка в шахтній печі Ц-105. Але її завантажують великою масою деталей. Тому доцільно спочатку деталі накопичувати біля установки СВЧ, а потім передати на відпускну піч велику партію (рисунок 3.16).

Рисунок 3.16 - Термічна обробка передавальними партіями

На практиці існує багато інших варіантів обробки в залежності від технологічного процесу.

Розглянемо приклад послідовно–паралельного виду руху. Виробничий процес складається з послідовної з випередженням прокатки на безперервному стані в п’яти клітях (1- 5), спреєрної термічної обробки в потоці стана (6), послідовному огляді продукції (7) та її маркуванні (8) (рисунок 3.17). Той же самий предмет праці (кожна його частина) обробляється при різних параметрах прокатки в шести клітях одночасно (паралельний вид руху).

а)

б)

Рисунок 3.17 – Схема процесу прокатки на площині (а) та у часі (б)

Розглянуте моделювання корисне для удосконалення та підвищення ефективності виробничих процесів. При цьому існують методи, що не потребують додаткових матеріальних вкладень і методи, де додаткові вкладення необхідні .

1) метод без вкладень:

- за рахунок скорочення часу необхідного інтервалу;

- за рахунок перерозподілу завантаження ступенів агрегату;

- за рахунок інтенсифікації обробки предмета праці на «вузькому» ступені.

2) метод з вкладеннями:

- установка додаткового агрегату;

- установка агрегату, що дублює.

Розглянемо деякі варіанти перебудови умовних виробничих процесів за допомогою моделювання при наступних вихідних даних (таблиця 3.2)

Таблиця 3.2 - Характеристики умовного виробничого процесу

1. Вихідний графік умовного виробничого процесу

Спочатку будуємо перший цикл (рисунок 3.18).

С Т У П І Н Ь

П

Т

Ц

t, хв.

Рисунок 3.18 - Вихідна модель умовного виробничого процесу

Другий цикл на графіку будується, починаючи з «вузького» другого ступеня і добудовується в обидва боки. Тимчасові параметри процесу мають вигляд:

Ц = ( 20 + 40 + 10 ) + ( 10 + 10 ) = 90 хв.

Завантаження ступенів:

З₁ = 20 + 10 = 30 хв.

З₂ = 40 + 10 = 50 хв.

З₃ = 10 + 0 = 10 хв.

Т = З max = 50 хв.

Приймаємо до уваги перекриття циклів (П):

П = Ц – Т = 90 - 50 = 40 хв.

Тепер є можливість визначити зайвий інтервал кожного ступеня t_з, що обумовлений недоліками в технології та організації виробничого процесу:

1tз = 50 – 30 = 20 хв.

2tз = 50 – 50 = 0 хв.

3tз = 50 – 10 = 40 хв.

Зайві інтервали, це резерв для вдосконалення умовного виробничого процесу. У моделі , що розглянута, продуктивність процесу Р дорівнює:

2. Перебудова умовного виробничого процесу між «вузьким» та іншими ступенями.

Припустимо, що оперативний час може бути рівномірно перерозподілений між ступенями першого та другого циклу. Тоді завантаження першого і другого ступеня складає ( 30 + 50 ) : 2 = 40 хв.

При збережені необхідних інтервалів незмінними (10хв.) оперативний час в обох циклах на першому і другому ступені буде однаковий і складає (40 – 10 ) = 30 хв.

Побудову нового варіанта графіка треба починати з максимально завантажених ступенів 1 та 2 (рисунок 3.19).

С Т У П І Н Ь

П

Т

Ц

t, хв.

Рисунок 3.19 - Модель умовного виробничого процесу після перебудови методом перерозподілу робіт між ступенями

Тимчасові параметри процесу мають вигляд:

Ц = ( 30 + 30 + 10 ) + ( 10 + 10 ) = 90 хв.

Т = З max = 40хв; П = 90 – 40 = 50 хв.

Зайвий інтервал t_з у цьому випадку складає:

3tз = 40 – 10 = 30 хв.

Розрахуємо продуктивність процесу для нового варіанта:

Підвищення продуктивності процесу, в порівнянні з вихідним, дорівнює:

3. Перебудова умовного виробничого процесу шляхом розділення «вузького» ступеня на два самостійні, однаково завантажені ступеня

При цьому напрямку вдосконалення умовного виробничого процесу, порівняно з вихідним, замість одного ступеня (2) уводять два: 2 і 2а, оперативний час для кожного буде 40 :2 = 20 хв. Необхідний інтервал і час передачі предмета праці залишаються незмінними. При цьому варіанті ступені 1, 2, 2а завантажені однаково і визначають такт процесу:

Т = З max = З₁ = З₂ = З_2а= 20 + 10 = 30 хв.

Побудову графіка починають з будь-якого ступеня (рисунок 3.20).

С Т У П І Н Ь

2a

П

Т

Ц

t, хв.

a б

Рисунок 3.20 - Модель умовного виробничого процесу після перебудови методом поділення одного ступеня на два однакові:

а) схема потоку; б) часова модель

Тимчасові параметри процесу:

Ц = ( 20 + 20 + 20 + 10 ) + ( 10 + 10 +10 ) = 100 хв.

Т = 30; П = 100 – 30 = 70 хв. 3tз = 30 – 10 = 20 хв.

Розрахуємо продуктивність процесу для цього варіанта:

Таким чином, незважаючи на збільшення тривалості циклу, такт процесу зменшився за рахунок збільшення перекриття циклів, і це дає значний приріст продуктивності процесу.

4. Перебудова умовного виробничого процесу шляхом вводу паралельно «вузькому» аналогічного дублюючого ступеня ( агрегату)

При цьому, як і в попередньому випадку, з’являється додатковий ступінь 2а, що дублює «вузьке» місце, ступінь 2 у вихідному варіанті. Предмет праці на ступені 2а обробляється повністю (у відміну від попереднього випадку). Необхідний інтервал і час передачі зберігається, як у ступені 2.

Пропускна здібність потоку на позиції, що обслуговується двома дублюючими агрегатами 2 і 2а, підвищиться вдвічі, а умовна завантаженість позиції 2 - 2а зменшиться вдвічі (50:2 = 25 хв.) (рисунок 3.21, а).

У цій ситуації «вузьким» стане ступінь 1 (З₁ = 30 хв.). З нього і слід починати будувати другий цикл процесу. При побудові графіка необхідно враховувати, що перший предмет праці рухається за маршрутом 1 – 2 – 3, другий, 1 – 2 а – 3 і так далі. Таким чином, перший і другий предмет праці обробляються одночасно і паралельно на дублюючих агрегатах.

Тимчасові параметри умовного виробничого процесу (рисунок 3.21,б):

Ц = ( 20 + 40 +10 ) + (10 + 10 ) = 90 хв.

Т = З max = З₁ =20 + 10 = 30 хв.

П = 90 – 30 = 60 хв. 3tз = 30 – 10 = 20 хв.

Розрахуємо продуктивність процесу для цього випадку:

С Т У П І Н Ь

2a

2a

П

Т

Ц

t, хв.

a б

Рисунок 3.21 - Модель умовного виробничого процесу після вводу

паралельного дублюючого ступеня ( агрегату ):

а) схема потоку; б) часова модель.