Организация поточного производства

                            Организация поточного производства

Для большинства предприятий автомобильной промышленности характерна устойчивая номенклатура изделий в течение длительного времени.  Это позволяет загружать рабочие места одинаковой работой в течение определенного периода и создавать поточные линии.

Поточное производство – это форма организации, характеризуемая расположением оборудования в последовательности выполнения операций технологического процесса и специализации рабочих мест. При такой форме организации производства исключается возвратное движение изготавливаемых объектов, обеспечивается непрерывность передачи их с одной операции на другую или одновременное осуществление нескольких операций при применении многофункционального оборудования.

Таким образом,  эффективность поточного производства обуславливается сокращением длительности технологического цикла, возможностью механизации и автоматизации технологических операций и передачи предметов труда с одного рабочего места на последующее.

Основные признаки поточного производства

На каждой линии изготавливается одно или несколько технологически сходных между собой изделий.

1.                           За каждым рабочим местом закрепляется одна постоянная (для предмета труда) операция.

2.                           Рабочие места в линии располагаются в соответствии с последовательностью операций технологического процесса.

3.                           Передача предметов труда с операции на операцию производится поштучно или небольшими передаточными партиями без межоперационного пролеживания или с короткими перерывами.

4.                           Технологический процесс в целом и отдельные операции осуществляются с соблюдением определенного такта (т.е. интервала времени, через который периодически производится выпуск деталей или изделий определенных наименований, типоразмеров и исполнения).

Организация поточного производства требует тщательной подготовки: должны быть регламентированы не только основные, но и обслуживающие производственные процессы (смена инструмента, ремонт оборудования и технологической оснастки и др.), должен быть налажен надежный технологический контроль, обеспечена бесперебойная работа межоперационного транспорта.

Для обеспечения постоянства такта на потоке необходимо организовать соответствующее количество рабочих мест при различной продолжительности последовательных операций:

№ операции	1	2	3	4	5	6
штучное время, мин	4	8	12	4	12	4

	4 мин

 

4 мин

4 мин

4 мин

4 мин

                       

4 мин

4 мин

4 мин

4 мин минмин

                                                                                                    

                                   

Поточная форма организации технологических процессов подразделяется на однономенклатурные и многономенклатурные поточные линии.

На однономенклатурных линиях обрабатываются или собираются предметы труда одного наименования и типоразмера по определенной технологии в течение времени, определенного периодом выпуска данной детали, узла, изделия. На автомобильных предприятиях однономенклатурными являются линии сборки узлов, агрегатов, двигателей, машин. На таких линиях осуществляется также многооперационная обработка деталей.

Однономенклатурные поточные линии могут быть как однопоточными, так и многопоточными, которые характеризуются одновременной обработкой на каждой операции двух или более объектов одного наименования, причем выполнение операций дублируется для каждого объекта.

Многономенклатурная поточная линия характеризуется последовательной обработкой групп деталей или изделий двух или более наименований по типовому технологическому процессу.

Такие линии создаются в цехах серийного и крупносерийного производства (заготовительные цеха – литейные, кузнечные, прессовые, арматурные). Поточные линии таких цехов из-за относительно высокой производительности технологического оборудования не могут быть в течение длительного периода загружены изготовлением одного и того же изделия, поэтому создаются многономенклатурные поточные линии.

Многономенклатурные поточные линии могут быть групповыми и переменными.

Групповые поточные линии создаются там, где по характеру технологии на рабочих местах можно одновременно выполнять одинаковые или сходные технологические операции у разных изделий. Это, например, литейные, формовочно – заливочно – выбивные линии, на которых одновременно идет отливка нескольких наименований; одновременная окраска или гальванопокрытие нескольких различных деталей и т.п.

На переменных поточных линиях изготавливаются технологически сходные изделия. Изделия запускаются партиями, по окончании обработки одной партии объектов оборудование на линии переналаживается на изготовление другой партии сходных деталей, т.е. детали или изделия обрабатываются попеременно.

Пример переменной поточной линии – линия многооперационной холодной листовой штамповки, где технология для каждой детали одинакова, но при изготовлении парных (левых и правых) деталей по окончании штамповки, например левого крыла автомобиля необходимо переставить штамп для аналогичной правой детали. Остановка технологического процесса для переналадки оборудования снижает степень его использования во времени, т.е. время на переналадку надо минимизировать.

Если длительности всех операций на поточной линии равны или кратны друг другу, то такую синхронизированную линию называют непрерывной.

Синхронизация может быть грубой и точной. Грубая синхронизация предусматривает разделение или объединение операций технологического процесса. Точная  синхронизация заключается в уменьшении времени выполнения отдельных операций путем проведения организационно-технических мероприятий по пересмотру режимов обработки, использования средств механизации, сокращающих время вспомогательных процессов, автоматизации контроля и т.п.

На непрерывной поточной линии объекты в каждый момент либо обрабатываются, либо транспортируются на следующую операцию (за исключением деталей, находящихся в страховом заделе). Непрерывные поточные линии используются на сборочных участках, где преобладают ручные операции и имеются возможности по синхронизации поточной линии.

На прерывных поточных линиях часть деталей пролеживает некоторое время между операциями, образуя межоперационные оборотные заделы, для которых предусмотрены специальные места или накопители.

                        Классификация поточных линий

Признак	Вид	Разновидность
Широта номенклатуры изделий	Однономенклатурная	Однопоточная
		Многопоточная
	Многономенклатурная	Групповая (без переналадки)
		Переменная (с переналадкой)
Степень синхронизации операций	Непрерывная синхронизированная	С полной синхронизацией
		С частичной синхронизацией
	Прерывная, не синхронизированная	С совмещением профессий
		Без совмещения профессий
Степень автоматизации	Автоматическая
	Автоматизированная
	Механизированная

                       Организация работы однономенклатурных линий

Выбор организационных форм поточных линий определяется тактом работы линии, степенью синхронизации операций технологического процесса, уровнем загрузки рабочих мест на линии.

Такт поточной линии (r) – это календарный период времени между запуском (выпуском ) на линию данного объекта (деталь, сборочная единица, изделие) и следующего за ним.

Такт является функцией заданной программы выпуска, существенно влияет на выбор технологического процесса, оборудования, оснастки, транспортных средств.

Величина такта ( r ) определяется по формуле:

                           r = Fд / Nз

где Fд – действительный фонд времени за плановый период (смена, сутки, месяц);

      Fд = Fкаленд. – Fорг. перер.

      Nз – количество запускаемых на поточную линию деталей, узлов, изделий за тот же период.

Поскольку в процессе изготовления (обработки) на потоке может иметь место отсев (отбраковка) некоторого количества деталей, узлов, изделий, то это должно учитываться при расчете такта:

              Nз = [100/100 – а ]* Впл.

где а - % отсева объектов

      Впл. – план выпуск объектов (деталей, узлов, изделий).

С учетом этого окончательная формула для расчета такта приобретает вид:                        

                   r = [Fк – Fо.п. (100 –а)]/ 100 Впл.

Если передача деталей или изделий на потоке производится с одного рабочего места на другое не по одной штуке, а небольшими транспортными партиями (nтр), то промежуток времени между передачей всех объектов такой партии называется ритмом (rр ), величина которого рассчитывается по формуле:

                             rр= r * nтр

Чтобы обеспечить единый такт или ритм поточной линии, при организации поточного производства осуществляется синхронизация, т.е. производительность выравнивается по всем операциям технологического процесса.

Синхронизация означает достижение равенства или кратности времени выполнения технологических операций установленному такту их работы и является важной предпосылкой непрерывного функционирования линии.

К наиболее распространенным способам синхронизации относятся: введение параллельных рабочих мест на операциях, длительность которых кратна такту, интенсификация режимов работы, совмещение времени машинной и ручной работы и др.

Предварительная синхронизация с отклонением от такта на + или – 10% осуществляется при проектировании поточных линий, а окончательная – при их отладке.

Количество рабочих мест по каждой операции поточной (р) линии рассчитывается по формуле :

                              р = t / r

где t – норма штучного времени на операцию, мин.

Если по расчету на всех операциях количество рабочих мест окажется целым числом, то поток полностью синхронизирован.

Если же точной кратности не получается, то при малых значениях величины такта даже невысокая степень синхронизации всех операций обеспечивает практическую непрерывность потока.

При неполной синхронизации ( р не равно целому числу) экономически целесообразно округлять р до ближайшего меньшего числа, предусмотрев при этом использование рациональной оснастки, более рационального режима работы оборудования и т.п.

Допускается перегрузка рабочего места рабочего места на 10-12 % со снятием перегрузки при отладке линии. Если же перегрузку снять невозможно, то выбирается большее целое число.

Отношение расчетного количества рабочих мест (станков) к принятому определяет его загрузку ( Кз ) :

                               Кз = Рр / Рпр * 100%

где Рр- расчетное количество рабочих мест;

       Рпр – принятое количество рабочих мест.

Коэффициент загрузки всей линии равен:

                             * 100%

В случае организации поточной линии из наличного действующего оборудования ее производительность характеризуется тактом линии ( r ), который зависит от производительности входящего в линию оборудования и синхронность его работы. Несколько однотипных станков, работающих одновременно в многопоточной линии на одной операции могут обеспечить такт операции ( r_i ) :

                           r_i = t_i / P_i

где ti – норма времени на i- ю операцию;

       Рi – количество станков на i– й операции.

Такт линии равен максимальному из тактов операций на линии (в случае, если поток не полностью синхронизирован).

Такой подход к расчету такта позволяет сравнить производственные возможности участка с заданной программой выпуска деталей или изделий и определить оптимальную структуру поточной линии.

Оптимальная структура поточной линии, т.е. количество станков на каждой операции, находится из многих вариантов по показателю минимума приведенных затрат З на одну деталь:

                З = (r_л / 60 F) c_ip_i (Р + Ен)           min

где F – годовой полезный фонд времени единицы оборудования;

       c_i  - стоимость оборудования  (станка) на i-й операции;

       p_i – количество станков на i – й операции;

       Р – коэффициент реновации для станков;

       Ен – нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (0,15).

При формировании структуры поточной линии необходимо учитывать ряд организационных и технологических ограничений: по объему выпуска, скорости движения конвейера, размерам участка и т.д.

Так, если учитывается ограничение по длине конвейера, вдоль которого с одной стороны установлены станки, то необходимо произвести расчет:

                 Lк = ≤ L ,

Lк – расчетная длина конвейера;

li – ширина станка, включая проходы;

р_i – количество станков, установленных вдоль конвейера;

L – предельная длина конвейера, допускаемая размерами участка.

Годовой выпуск деталей или изделий ( В ) на такой линии составит:

                                      В = F_д / r_л

Расчет степени загрузки всех рабочих мест является проверкой целесообразности применения потока, однако при использовании специального оборудования степень загрузки отдельного рабочего места не является окончательным критерием. Окончательный выбор формы организации производственного процесса должен определяться с помощью экономического расчета.

В качестве транспортных средств на поточных линиях используют конвейеры разных конструкций, в том числе конвейеры ленточные, пластинчатые, напольные или подвесные.

В зависимости от выполняемых функций конвейеры бывают распределительные, рабочие и смешанные.

Распределительный конвейер служит средством перемещения обрабатываемых на потоке деталей между стационарными рабочими местами. Движение распределительного конвейера может осуществляться в свободном ритме, когда по мере окончания обработки детали на операции она помещается на транспортер для передачи на следующее рабочее место.

Чаще всего применяются распределительные конвейеры со скоростями в пределах 0,5 – 2,0 м/мин.

Для соблюдения такта конвейер должен быть размечен, т.е. на транспортере должны быть обозначены места (лотки, крючки, зоны), на которые по прохождении мимо рабочего места должно быть помещено обработанное на данной операции изделие.

Для разметки конвейера надо найти число (период распределительного конвейера - П), которое равно наименьшему кратному количеству рабочих мест на операции.

  Рабочий конвейер характерен тем, что технологические операции осуществляются на самом конвейере, который оснащен механическим транспортером, перемещающим обрабатываемую деталь или изделие вдоль линии,  и регламентирует ритм работы. Рабочие конвейеры применяют при сборке и сварке изделий, при заливке в формы в литейных цехах, при окраске.

Различают поточные линии с непрерывным и пульсирующим движением конвейера ( скорость – 2,5 м/мин).

На предприятиях автомобиле- и тракторостроения распределительные конвейеры используются в обрабатывающих цехах, а рабочие конвейеры – в сборочных. Часто применяется сочетание распределительных и сборочных конвейеров. Так, например, на литейных линиях формовка и выбивка производятся на стационарных машинах у распределительного конвейера, а заливка форм и остывание – непосредственно на рабочем конвейере.

                    Заделы на  поточных линиях

Для обеспечения непрерывного выпуска изделий на поточных линиях создаются заделы, т.е. до конца не обработанные детали, узлы, изделия (незавершенное производство в натуральном выражении).

Находящиеся на производственном участке (линии) заделы называются линейными заделами, которые подразделяются на технологические, оборотные и страховые.

Технологический задел состоит из деталей, находящихся в обработке на всех операциях поточной линии. Величина этого задела составляет ( в штуках):

                                       

где Z -  задел;

      m – число операций на линии;

      р – количество рабочих мест на каждой операции;

      n – количество деталей (изделий) одновременно обрабатываемых на каждом рабочем месте.

В условиях непрерывного потока величина Z постоянна; на прерывных поточных линиях количество обрабатываемых объектов, находящихся на рабочих местах меняется в зависимости от режима работы рабочих мест. При расчете по приведенной формуле рабочие места, обслуживаемые в последовательном порядке одним рабочим, принимаются за одно рабочее место.

Транспортный межоперационный задел на непрерывных поточных линиях состоит из деталей (изделий), находящихся на транспортных средствах. Величина такого задела определяется вместимостью транспортных устройств.

На транспортных устройствах непрерывного действия (транспортерах) внутрилинейный транспортный задел Zтр. зависит от длины транспортера L и расстояния между осями объекта, находящегося на транспортере l, т.е.:

                                      Zтр. = L / l

При передаче объектов транспортными партиями транспортный задел увеличивается в количество раз, соответствующее количеству объектов в партии.

На непрерывной поточной линии Zтр. создается как самостоятельный вид накопления деталей только между операциями, работающими синхронно.

Транспортный задел между несинхронными операциями перекрывается оборотным и в расчет не включается.

Оборотные заделы образуются при работе прерывно - поточных линий, т.е. в тех случаях, когда не удается достичь синхронности операций; при этом производительность операций различна, а их продолжительность не согласована с тактом работы линии. Вследствие разности ритмов работы по операциям, имеющим различную производительность, создаются межоперационные оборотные заделы.

Максимальная величина оборотного межоперационного задела ( Zоб) рассчитывается по формуле:

                            Zоб. max = T*pi / ti – T*pj / tj,

где Т – период совместной работы неизменного числа станков на смежных операциях;

       pi  и pj – число рабочих мест на смежных i-й и j-й операциях;

       ti   и tj -   соответственно нормы времени на i-й и j-й операциях.

При расчете по приведенной формуле могут получиться заделы со знаком ( + ) и со знаком ( - ) . Задел со знаком ( + ) означает, что для одновременной работы станков на смежных операциях в период Т1 следует к началу периода создать необходимый задел максимальной величины. Задел со знаком ( - ) означает, что к началу второго периода задел равен 0 и за период Т2 он возрастает до рассчитанного максимального значения.

Страховые (резервные) заделы необходимы для компенсации возможных сбоев в работе и отклонений от заданного ритма при работе поточных линий. Особенно важно наличие таких заделов на прерывных поточных линиях, так как перерыв в работе на одной из операций нарушает нормальную работу всей линии, если не будет своевременной компенсации из страхового задела.

Нормы страховых заделов определяются опытным путем и рассчитываются по формуле:

                             Zстр. = ,

где m – число страхуемых операций на линии, после которой создается задел;

      h – время устранения отказа (сбоя) на данной операции (устанавливается опытным путем);

      r – такт работы линии.

При расчете общей нормы задела для линии все виды заделов суммируются с учетом возможного их совмещения. Например, оборотный задел на начало смены совмещается с транспортным, если его величина равна или менее транспортного задела.

На прерывной поточной линии часть оборудования, на котором выполняются короткие операции, работает с перерывами. Поэтому для обеспечения непрерывности выпуска изделий с поточной линии необходимо регламентировать работу линии. При этом учитывается норма штучного времени на каждой операции, расчетное количество рабочих мест, коэффициент загрузки на каждом рабочем месте.