Расчет производственного цикла простого процесса при различных видах движения партий деталей в производстве.

Производственные процессы принято разделять на простые и сложные. Простым называется процесс изготовления отдельных деталей (например, крышки кожуха трансформатора, корпуса высокочастотного преобразователя и т. д.), рассматриваемый изолированно, без взаимосвязи с процессами изготовления других объектов. Производственный процесс по изготовлению изделия в целом (например, трансформатора или высокочастотного преобразователя) считается сложным.

В условиях простого процесса производства возможны два ос­новных варианта движения деталей по операциям технологического процесса: поштучное и движение партиями. Соответственно можно определить производственный цикл единицы изделия (детали) и партии деталей.
Цикл простого процесса равен технологическому циклу, который состоит из операционных циклов, цикла вспомогательного и неперекрываемого времени.
Операционный цикл представляет собой продолжительность обработки партии деталей на каждой данной операции.
При прочих равных условиях длительность технологического цикла зависит от вида сочетания операций во времени (вида движения). В процессе производства движение одной партии деталей по операциям может быть организовано по трем видам: последо­вательному, параллельному и параллельно-последовательному.
Технологический и производственный циклы можно рассчитывать как аналитическим, так и графическим методами.
На рис. 5.2.1. показан график последовательного выполнения операций над партией деталей (здесь и в других случаях принят вариант, при котором отсутствует межоперационное время).
При последовательном виде движения деталей по операциям каждая последующая операция начинает выполняться лишь после окончания изготовления всей партии деталей на предыдущей операции.

При организации производства предметов труда (деталей) с многооперационными процессами необходимо учитывать возможность их параллельной обработки на смежных операциях. Степень такого совмещения зависит от метода сочетания смежных операций во времени, которые называют видами движения предметов труда в производственном процессе. В приборостроении для организации движения партии одинаковых предметов труда используют три основных вида движения: последовательное, параллельное и параллельно-последовательное.

При последовательном виде движения партия из n штук предметов передается на каждую последующую операцию только после окончания обработки всей партии на предыдущей операции. Отобразим это на графике – рис.5.2.1.

На рис.5.2.1. отображена графическая интерпретация последовательного вида движения. Принято, что затраты времени на изготовление партии предметов (деталей) равные произведению размера партии (n штук) на трудоемкость изготовления (t_шт ) одной штуки откладываются в виде отрезка прямой линии слева направо в масштабе для каждой j-й операции. Все j-е операции и графики затрат времени на изготовление партии предметов располагаются последовательно сверху вниз. Для упрощения №№ j-х операций не проставляются, а t_шт обозначается как t_j . Аналогично поступают и при построении других видов движения. В каждой паре смежных операций различают питающую (предшествующую) и потребляющую (последующую) операции.

Очевидно, что время обработки партии из n предметов на каждом j-м рабочем месте составляет величину равную произведению размера партии в штуках на трудоемкость обработки на каждой операции (n*t_j , где j - №№ операции). Тогда, длительность цикла последовательного вида движения предметов труда при условии передачи на следующую операцию полностью обработанной партии, составит:

Достоинством этого вида движения является его относительная простота, недостатком трудности выдерживания сроков запуска на каждой операции. Любое отклонение от расчетных сроков запуска (неготовность оборудования, инструмента, оснастки или временное отсутствие рабочего и т.п.) приводят к срыву всего графика и необходимости принятия мер для ускорения процесса производства.

В случае необходимости можно сократить длительность цикла путем дробления партии предметов труда nна передаточные партии p. Как правило, партию предметов труда для удобства планирования делят на равные передаточные партии, следовательно имеет место соотношение п=q*p, где q любое целое число. Максимальная величина q может быть равна величине n,что означает размер передаточной партии p=1.Членение на передаточные партии означает, что партия деталей обрабатывается одновременно на нескольких операциях на различных рабочих местах. Такой вид движения называется параллельным. График параллельног вида движения представлен на рис.5.2.2.

С неизбежностью при параллельном виде движения на операциях с разной трудоемкостью возникают перерывы в работе – микропаузы. Микропаузы никогда не возникают на первой операции и на самой трудоемкой операции, которая носит название главная операция. Появление микропауз связано с неравностью трудоемкости отдельных операций. При этом, микропауза возникает в паре смежных операций, когда потребляющая операция менее трудоемкая, чем питающая. В последующих парах, даже если потребляющая операция более трудоёмка, но длительность обработки передаточной партии не превышает длительности обработки передаточной партии питающей операции плюс величина перерыва, то между операциями сохраняется микропауза. Такое положение сохраняется до главной операции. После главной операции положение, приведенное выше, сохраняется. Никогда не возникает пауз, если трудоемкость операций возрастает монотонно.

Длительность цикла параллельного вида движения предметов очевидна из приведенного графика. В длительность цикла полностью включаются следующие компоненты:

а) длительность выделенных компонентов, которые в сумме составляют суммарное время выполнения всех операция над передаточной партией. Этот компонент можно определить по формуле)))):

б) длительность выполнения партии предметов на главной операции за исключением длительности обработки передаточной партии на главной операции, уже учтенной в пункте а). Этот компонент можно определить по формуле ((((((:

(n-p)*t_гл

Таким образом длительность цикла параллельного вида движения предмета можно определить по формуле ++++:

Преимуществом параллельного вида движения является достижение минимальной длительности цикла, а недостатком наличие микропауз. Микропаузы в значительной степени отрицательно влияют на организацию автоматизированных производств, вызывая потери от простоя дорогостоящего оборудования. В качестве борьбы с микропаузами являются мероприятия по синхронизации операций, т.е. приведению их трудоемкости к равной или кратной длительности, а также к применению параллельно-последовательного вида движения. Возможно также использование перерывов для наладок оборудования, ремонтно-профилактических работ и т.п.

Параллельно-последовательный вид движения исключает возникновение микропауз, сокращает длительнось цикла по сравнению с последовательным видом движения, правда не в такой степени, как при параллельном виде. Передача между операциями производится также передаточными партиями.

Параллельно-последовательный вид движения возникает из параллельного вида путем ликвидации микропауз. Выполняется это по следующему алгоритму:

- Если питающая операция более трудоемка, чем потребляющая, то последняя передаточная партия на потребляющей операции не может начаться раньше, чем эта же передаточная партия будет закончена в обработке на питающей операции. Остальные операции потребляющей операции «пристраиваются» (на графике в правую сторону) к последней передаточной партии, получая таким образом расчетное время начала обработки первой передаточной партии на потребляющей операции.

- Если питающая операция менее трудоемка, чем потребляющая, то первая передаточная партия на потребляющей операции не может быть начата ранее, чем она будет выполнена на питающей операции. Остальные операции потребляющей операции «пристраиваются» (на графике в левую сторону) к первой передаточной партии. При этом получают расчетное время окончания последней передаточной партии на потребляющей операции.

В итоге формируется график параллельно-последовательного вида движения (рис.В итоге формируется график параллельно-последовательного вида движения (рис.5.2.3).

Рис. 5.2.3. График параллельно-последовательного вида движения-

Длительность же параллельно-последовательного вида движения может быть построена в сравнении с длительностью последовательным видом движения. Если сравнивать эти графики, то очевидно, что экономия по сравнению с последовательным видом движения между каждой парой смежных операций (j;j+1)составляет величину равную (n-p)*t_корj;j+1 . Выражение t_корj;j+1 означает, что в каждой паре смежных операция (j;j+1) выбирается трудоемкость короткой операции. Например, на приведенном между первой парой и второй парой выбрана трудоемкость второй операции, как менее трудоёмкой (короткой) и в той и другой паре.

Достоинством этого вида движения состоит в существенном сокращении по сравнению с последовательным видом движения. Однако реализация параллельно-последовательного вида движения встречает такие же проблемы, что и при последовательном – трудности соблюдения графика. При этом возможность маневра по сравнению с последовательным видом существенно сужается.

Для оценки сокращения длительности цикла определяется коэффициент параллельности.

Для параллельного вида движения 6

Для параллельно-последовательного вида движения:

Очевидно, что чем меньше значение коэффициента параллельности тем выше параллельность процесса.

Из анализа видов движения предметов труда в процессе производства можно сделать следующие основные выводы:
1. Так как наиболее сильное влияние на длительность цикла оказывает величина партии деталей, особенно при последовательном виде их движения, в каждом конкретном случае выбор размера партии деталей следует научно обосновать, т. е. выбрать его оптимальную величину. Размер партии относительно свободно можно увеличить только при параллельном виде движения деталей.

2. При параллельном виде движения деталей (если имеется возможность) на главной операции целесообразно использовать дополнительное оборудование, что приведет к значительному сокращению длительности цикла производства.
3. Передача деталей при параллельном и параллельно-последовательном видах движения целесообразна только тогда, когда имеется определенная (заметная) экономия по затратам на транспортные операции.

Правильный, обоснованный выбор вида движения объектов производства в процессе их изготовления особенное значение имеет в многооперационных производствах.На предприятиях к числу таких производств относятся обрабатывающие и сборочные.

Параллельный вид движения в организационно-экономическом отношении целесообразен, когда производство имеет высокую серийность (массовое, крупносерийное, в отдельных случаях даже среднесерийное), а операционное время достаточно синхронизировано.

3. Структура сложного производственного процесса и расчет длительности его цикла.Сложный производственный процесс включает в себя изготовление деталей, сборку узлов и комплектующих изделий, испытание и другие процессы, предусмотренные технологическим процессом производства продукции предприятия.
Длительность сложного производственного процесса представляет общую продолжительность комплекса взаимосвязанных во времени и в пространстве простых процессов по производству данной продукции, т. е. от начала обработки основной (ведущей) детали до момента завершения сборки и оформления готовой продукции.

Длительность цикла сложного процесса можно определить аналитическим, графическим и графоаналитическим методами, а также методом наблюдения.
Аналитическим методом длительность производственного цикла сложного процесса определяется по формулам.
Графический метод определения длительности цикла сложного процесса заключается в том, что на основе технологического процесса сборки изделия составляется календарный (цикловой) график сборки и определяется искомая величина цикла. При производстве сложных машин, комплексов оборудования длительность цикла можно определить методом сетевого планирования (сетевой график).
Сущность графоаналитического метода заключается в том, что часть длительности цикла сложного процесса, связанная со стадией обработки основных деталей данной продукции, определяется аналитическим методом, а вторая часть цикла, связанная со сборочными процессами, определяется на основе составления цикловых графиков сборки данного изделия с учетом особенностей технологического процесса сборки.
Аналитический и графоаналитический методы дают результаты с определенной приближенностью, но они практически допустимы, а в конкретных случаях даже целесо­образны.

Более совершенным методом исследования сложных процессов является их моделирование.

Моделирование календарного плана-графика состоит в построении числовой модели календарного плана (ЧМКП), представляющая собой матрицу, отражающую по горизонтали рабочие места, по вертикали партии деталей. На пересечении строк и столбцов отражается расчетные значения календарной занятости оборудования.

Развитием условий производства, описанных в работе «Виды движения предметов труда в производстве», является загрузка рабочих мест операциями над деталью не только одного наименования, а несколькими i-ми деталями. (А, Б, В и т.д.).

Сформулируем условия данной задачи.

Бизнес-процесс включает в себя производственный процесс, которому предлагается в плановом периоде выполнить обработку некоторого множества деталей D, описываемой матрицей {d_i }, i = 1, 2, 3 …s, где i – наименования деталей.

Детали обрабатываются на множестве рабочих мест M ={M_j}, = 1,2,3, …g;

Обработка производится по технологическому маршруту О = {O_ip }, p = 1, 2, 3 …m; Технологический маршрут предполагает наличие технологических операций , закрепленных за конкретными рабочими местами и описывается матрицей трудоёмкости обработки А = {t_ijp }, где t_ijp – трудоёмкость обработки i й детали на j-м рабочем месте по р-й операции. Условно будем считать, что наличие записи в матрице ЧМКП означает наличие на этом j-м рабочем месте р-й операции. Следовательно, отсутствие записи свидетельствует об отличии матриц {O_ip } и {M_j}.

На рис. 5.2.4.. приводится уменьшенный вариант матрицы ЧМКП

Рис.5.2.4.. Фрагмент матрицы числовой модели календарного плана (ЧМКП)

Строки матрицы включают множество наименований i-й продукции (деталей –А, Б, В и т.д.). Столбцы матрицы включают №№ j-х рабочих мест (1, 2, 3 и т.д.).

В каждом элементе матрицы ЧМКП (пересечение строки и столбца) записывается информация следующая информация:

– над диагональю – исходная трудоемкость t_ij , полученная из технологических маршрутов;

- под диагональю – расчетный срок занятости Т_ij . Пример записи приведен на рис. 5.2.5.

Запись в элементах матрицы читается так: t_ij – трудоёмкость обработки партии деталей i на j-м рабочем месте;

Т_{i;j –} календарныйсрок занятости j-го рабочего места обработкой партии деталей i;

t_{i-1;j -} трудоёмкость обработки предыдущей партии деталей i-1 на j-м рабочем месте;

Т_i-1;j - календарный срок занятости j-го рабочего места обработкой предыдущей партии деталей i-1;

t_i;j-1 - трудоёмкость обработки партии деталей i на предыдущем j-1 рабочем месте;

Т_i;j-1 - календарный срок занятости предыдущего j-1 го рабочего места обработкой партии деталей i;

В данной работе используются только варианты с однонаправленными технологическими маршрутами. Это означает, что обработка ведется по j-м операциям с монотонно возрастающими номерами (без возвратов).

Для определения календарного срока занятости используются ряд формул.

А) для последовательного вида движения:

Эта ситуация может быть прочитана следующим образом: календарный срок занятости данной i_-й партии деталей на данном j-м рабочем месте равна сумме трудоёмкости обработки данной i_-й партии деталей на данном j-м рабочем месте и максимальному значению календарного срока занятости данной партии деталей на предыдущем рабочем месте или календарного срока занятости предыдущей партии деталей на данном рабочем месте;

B) Для параллельно-последовательного вида движения. Календарные сроки занятости зависят от сочетания трудоемкости на смежных операциях. При этом возможны два случая:

В1.) Если , то:

Эта ситуация может быть прочитана следующим образом: В случае, если питающая операция более трудоёмка, чем потребляющая то календарный срок занятости определяется как максимальная величина из календарного срока занятости i_-й партии деталей на предыдущем j-1м рабочем месте и суммы трудоёмкости обработки данной i_-й партии деталей на данном j-м рабочем месте с календарным сроком занятости предыдущей i-1 партии деталей на данном j-м рабочем месте. Это означает, что если питающая операция менее производительна чем потребляющая, то операции могут одновременно закончить работу к сроку при условии незанятости рабочего места на потребляющей операции.

В2.) Если , то:

Эта ситуация может быть прочитана следующим образом: В случае, если питающая операция менее трудоёмка, чем потребляющая, то календарный срок занятости определяется как максимальная величина из двух компонентов. Первый компонент – начало обработки данной партии деталей на предыдущем рабочем месте, определяемой как календарный срок занятости данной партии деталей на предыдущем рабочем месте минус трудоёмкость обработки данной партии деталей на предыдущем рабочем месте к которому прибавляется трудоёмкость обработки данной i_-й партии деталей на данном j-м рабочем месте. Второй компонент - сумма календарного срока занятости предыдущей i-1 партии деталей на данном j-м рабочем месте и трудоёмкости обработки данной i_-й партии деталей на данном j-м рабочем месте. Это означает что если питающая операция производительнее, чем потребляющая, то операции на данном рабочем месте могут начаться одновременно при условии незанятости рабочего места.

Справедливость предложенных формул можно проверить по теме «Виды движения предметов труда в производстве» с небольшими допущениями. И в первом и во втором случае пренебрегают трудоемкостью обработки передаточной партии, состоящей из 1-й детали, как величиной исчезающе малой по сравнению с обработкой всей партии деталей.