Организация производственного процесса во времени

1
3.4. Организация производственного процесса во времени
3.4.1. Структура производственного цикла
Совокупность основных, вспомогательных и обслуживающих процессов, которые
определенным образом организованы во времени для изготовления продукции данного
наименования, называется производственным циклом.
Длительность производственного цикла (Тц) – это календарный период времени, в
течение которого материал, заготовка или другой обрабатываемый предмет труда проходит все
операции производственного процесса или определенной его части и превращается в готовую
продукцию. Длительность производственного цикла выражается в календарных днях или
часах.
Время перерывов, обусловленных режимом труда (Трт)
Время межоперационного
пролеживания предметов
труда (Тмо)
Время перерывов (Тпер)
Время естественных процессов (Те)
Время выполнения
складских операций
(Тск)
Время выполнения
контрольных операций
(Тк)
Время выполнения
транспортных операций
(Ттр)
Время выполнения технологических
операций (Тт)
Производственный цикл (Тц)
Время рабочего периода (Трп)
Время выполнения операций
Рис.3.1. Структура производственного цикла
Тц = Тт + Тк + Ттр + Тск + Те + Тпер.
По нормативной величине производственного цикла устанавливается норматив незавершенного производства, т.е. количество продукции, находящейся на всех стадиях
процесса производства.
3.4.2. Операционный цикл
Время выполнения одной операции, в течение которого изготавливается одна партия одинаковых или несколько различных деталей, называется операционным циклом
(Топ).
Под партией понимается определенное количество одинаковых предметов, обрабатываемых или собираемых на любой операции непрерывно и с однократной затратой
подготовительно-заключительного времени (tпз).
Различают обработочную партию и транспортную партию как часть обработочной
Обработочная партия (n) - количество объектов производства одного наименования, обрабатываемых или собираемых на каждой операции с однократной затратой подготовительно-заключительного времени.
Передаточная (транспортная) партия (p) - количество объектов производства,
обрабатываемых или собираемых на каждой операции без перерыва, причем n = kp, где k целое число; 1 ≤ p < n.
Длительность операционного цикла зависит:
1) от времени выполнения операции над единицей продукции (штукой) (t);
2) от числа единиц продукции в партии, поступающей на операцию (n);
3) от (с).
При расчете операционного цикла возможны следующие простейшие случаи:
2
1) n = 1, число рабочих мест на операции с = 1: Топ i = ti, где ti – норма времени на
выполнение i-й операции над единицей продукции данного наименования;
2) n ≠ 1, с = 1: Топ i = nti;
3) n ≠ 1, с ≠ 1: Топ i = nti /сi, где сi – число рабочих мест для выполнения i-й операции
над партией продукции данного наименования.
3.4.3. Расчет и анализ производственного цикла простого процесса
Простым называется процесс, в котором предметы труда подвергаются последовательному ряду связанных между собой операций, в результате чего получается готовый или
частично готовый (или частичный) продукт труда (заготовки, детали, т.е. неразъемные части изделия).
Технологический цикл простого процесса (без учета tмо)
Различают три вида движения обрабатываемых предметов по операциям: (1) последовательный, (2) параллельно-последовательный и (3) параллельный.
1. Последовательный вид движения - такое движение, при котором каждая последующая операция начинается только после окончания изготовления всей партии n на
предыдущей операции.
Рис. 3.2. График последовательного движения предметов труда
m
Тт (посл) = n ∑ tкi /сi.
i=1
2. Параллельно-последовательный вид движения предметов труда - частичное
совмещение времени выполнения смежных операций, но так, чтобы на каждой операции
вся партия n изготавливается без перерывов (рис.3.3). Детали передаются с одной операции на другую частями, транспортными (передаточными) партиями р или поштучно.
Рис.3.3. График параллельно-последовательного движения предметов труда
Могут быть три случая сочетания длительности операций:
1) предыдущая и последующая операции имеют одинаковую длительность (То1 =
То2);
2) То1 > То2
3
Тт (п-п) =
τ1 =
3) То1 < То2
Тт (п-п) =
τ2 =
τi =
В многооперационном процессе:
τΣ =
Для расчета цикла надо из цикла при последовательном движении вычесть суммарную экономию:
Тт (п-п) =
3. При параллельном виде движения транспортная партия передается на последующие операции немедленно после окончания их обработки на предыдущей.
Рис.3.4. График параллельного движения предметов труда
Технологический цикл Тт (пар) складывается из:
1) самого продолжительного операционного цикла n(tкi /сi)max;
2) разности между суммой длительности выполнения одной транспортной партии на
всех операциях, т.е. pΣ(tкi /сi) и
3) длительностью выполнения транспортной партии на самой продолжительной операции, поскольку она вошла в n(tкi /сi)max, т.е. р(tкi /сi)max.
Тогда
Тт (пар) =
4
Производственный цикл простого процесса (с учетом tмо)
3 вида перерывов в производстве:
1) связанные с регламентом использования календарного и рабочего времени
(праздники, выходные дни, сменность и т.д.);
2) перерывы, связанные с естественными процессами (tе);
3) перерывы межоперационного пролеживания (tмо), связанные с движением предметов труда по операциям. Сюда включают перерывы партионности, ожидания и комплектования. Перерывы партионности возникают из-за того, что предметы труда пролеживают в ожидании, пока на данной операции не будет изготовлена вся партия. Перерывы
ожидания возникают из-за несогласованности во времени работы на двух смежных операциях технологического процесса. Перерывы комплектования – из-за ожидания времени
окончания изготовления всех предметов труда, входящих в ту или иную сборочную единицу.
Понятие tмо включает в себя все перерывы, указанные выше;
4) группа перерывов – по организационно-техническим причинам – учитывается не
в плановых расчетах, а при анализе фактического производственного цикла.
Тт (посл) =
Тт (п-п) =
Тт (пар) =
1) Производственный цикл при последовательном движении партии деталей:
2) Производственный цикл при параллельно-последовательном движении партии
деталей:
3) Производственный цикл при параллельном движении партии деталей:
5
В производстве для практических целей расчеты производственного цикла упрощают на основе использования т.н. коэффициента параллельности, установленного для
какой-либо одной детали:
Кп-п = Тц (п-п) : Тц (посл);
Кпар = Тц (пар) : Тц (посл).
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
3.4.4. Пути сокращения производственного цикла
рациональное сочетание простых процессов;
механизация и автоматизация производственных процессов;
снижением затрат труда на основные технологические операции;
рациональное выполнение трудовых приемов;
организация транспорта, снабжения и т.д.;
сокращением затрат времени на вспомогательные и обслуживающие операции;
совершенствованием организации производства:
четкое планирование и т.д.
Сокращение издержек rпроизводства за счет устранения потерь
Адаптация производства или производство «точно в срок»
Выровненное производство
Сокращение продолжительности производственного цикла
Сокращение
продолжительности
операционного цикла
Сокращение времени
транспортировки
Сокращение
межоперационных
перерывов
Небольшие партии
Непрерывный поток
Сокращение времени переналадки оборудования
Многостаночное обслуживание
Планировка размещения оборудования
Планировка размещения оборудования
Средства быстрого транспортиЛенточный конвейер, желоб, погрузчик
рования
Циклические системы транспортирования
Синхронизация
Нормирование операций
операций
Перемещение для помощи
Системы управления заданиями
Минимизация транспортируемой партии
Рис.3.5. Пути сокращения продолжительности производственного цикла
Выбор порядка запуска деталей в обработку
Задача выбора оптимального движения партии предметов труда по операциям (рабочим местам) относится к задачам теории расписаний. В случае производственной системы задача формулируется так: требуется отыскать оптимальный порядок запуска партий деталей на обработку на участке, где над ними выполняется некоторая последовательность операций. Причем в общем случае это может быть как предметно-замкнутый, так и
технологический участок.
Выделяются два случая решения задачи – статический и динамический. Статический случай, когда все задания, для которых составляются расписание, известны и их список не пополняется во время их выполнения в системе, т.е. нет поступления заданий в систему либо поступающие задания становятся в очередь и ожидают следующего цикла решения задачи. Обычно ставится цель минимизации совокупного времени выполнения всех
заданий, т.е. оптимизируется пропускная способность системы.
Динамический случай допускает поступление заданий в систему и оперативное
включение их в процедуру составления расписания. Преобладающая цель – завершение
6
каждого задания к определенному сроку или минимизация совокупного времени ожидания заданий в очереди.
Задача определения очередности в статической постановке с критерием минимума
совокупной длительности цикла имеет четыре основных варианта (первые три варианта
широко известны из практики):
(1) n заданий должны пройти в одинаковом порядке два рабочих центра;
(2) n заданий должны пройти в одинаковом порядке три рабочих центра;
(3) n заданий должны пройти в одинаковом порядке m рабочих центров;
(4) два задания должны пройти в произвольной последовательности m рабочих мест.
Первый вариант имеет строгое и эффективное решение, называемое по имени его
создателя алгоритмом (методом) Джонсона (1954). Второй вариант можно при определенных условиях также свести к решению методом Джонсона, но результат при этом будет не обязательно оптимальным. Строгое решение этой задачи дал Р. Беллман (1957),
однако оно трудоемко.
Третий вариант самый сложный. Эффективная эвристическая процедура его разрешения известна под названием CDS-алгоритм.
Диспетчирование
Речь идет о задачах нахождения приоритетов назначения работ на одно рабочее
место, вместо того, чтобы пытаться точно составить расписание их выполнения на последовательности рабочих мест. Суть процедуры диспетчирования состоит в использовании
правил приоритетов при составлении графика выполнения работ одним рабочим центром.
Таблица 3.4. Десять наиболее значимых и применимых правил формирования
приоритетов для текущего распределения работ
FCFS (First-Come, First-Served) – первый пришел – первым обслужен. Работы выполняются в том порядке, в каком они поступают в подразделение.
2. SOT (Shortest Operating Time) – по кратчайшему времени выполнения. Сначала выполняется работа с
самым коротким временем выполнения, затем среди оставшихся работ опять отыскивается и выполняется работа с самым коротким временем выполнения и т.д.
3. Ddate (Due Date) – по установленным срокам окончания. Первой выполняется работа с самым ранним
сроком окончания. Ddate – когда речь идет о всей работе; OPNDD - когда речь идет о следующей операции.
4. SD (Start Date) – по ранней дате начала выполнения, определяемой как установленная дата выполнения
работы, минус время выполнения работы. Первой выполняется работа с самой ранней датой начала
выполнения.
5. STR (Slack Time Remaining) – по наименьшему оставшемуся запасу времени. Этот запас вычисляется
как разность между временем, остающимся до установленной даты выполнения, и временем выполнения работы. Работы с самым коротким запасом времени выполняются первыми.
6. STR/OP (Slack Time Remaining per Operation) – по наименьшему оставшемуся запасу времени на одну
операцию. Заказы с самым коротким STR/OP выполняются первыми. STR/OP вычисляется следующим
образом:
Время, оставшееся до установленной __ Время выполнения
STR/OP =
даты выполнения работ
оставшихся операций
Количество оставшихся операций
7. CR (Critical Ratio) – по критическому отношению. Вычисляется как разность между установленной
датой выполнения и текущей датой, деленная на время выполнения работы. Работы с наименьшим
критическим отношением выполняются первыми.
8. QR (Queue Ratio) – по показателю очередности (индексу срочности). Вычисляется как время, остающееся по графику, деленное на плановое время пребывания в очереди. Заказы с наименьшим показателем
очередности выполняются первыми.
9. LCFS (Last-Come, First-Served) – последний пришел – первым обслужен. Это правило часто применяется по умолчанию. При поступлении очередной работы она размещается на вершине пирамиды. Плановик первой выбирает последнюю поступившую работу (с вершины), и эта работа выполняется первой.
10. Random – в произвольном или случайном порядке. Руководители или плановики обычно выбирают
первой ту работу, выполнение которой кажется им предпочтительнее в данный момент времени.
1.
7
3.4.5. Производственный цикл сложного процесса
Сложным называется процесс, в котором готовый или частично готовый продукт
труда получается путем соединения нескольких частичных продуктов (полуфабрикатов),
т.е. получается сложное изделие (станок, машина, прибор и т.д.). Сложный процесс представляет собой совокупность взаимосвязанных простых процессов, как правило, выполняемых параллельно-последовательно.
Производственный цикл сложного процесса формируется с помощью циклового
графика, для построения которого необходимо знать структуру изделия и длительности
производственных циклов простых процессов. Структура изделия задается технологической схемой сборки (рис.3.6).
Рис.3.6. Веерная (иерархическая) схема сборки изделия:
И – машина, изделие; Сб – сборочные единицы; Д - детали
На веерной схеме нет «временной» шкалы, поэтому эту схему лучше представить в
виде линейной схемы, т.н. циклового графика (рис.3.7).
Рис.3.7. Пример циклового (линейного) графика
8
Производственный цикл изготовления всего изделия определяется по наиболее
продолжительной во времени цепочке связанных между собой простых процессов, рассчитываемой по длительности: 1) производственных циклов обработки партии деталей п;
2) пролеживания деталей перед сборкой; 3) производственного цикла сборки сборочной
единицы, входящей в эту самую длительную цепочку; 4) пролеживания перед общей
сборкой изделия; 5) производственного цикла сборки изделия.
В результате таких расчетов определяется важнейший норматив для календарного
планирования производства – время опережения запуска в производство по отношению к
сроку выпуска, т.е. Тц (изд) = γmax.
Вопросы и задания для контроля и обсуждения
Задача 1. Для каких типов производства целесообразно применять последовательный вид движения предметов труда в производственном процессе? Параллельный? Параллельно-последовательный? Кратко прокомментируйте свой ответ.
Задача 2. При каком сочетании операционных циклов в многооперационном процессе цикл параллельно-последовательного движения равен циклу параллельного движения?
Покажите это графически.
Задача 3. На участке намотки изготавливается партия вытягивающих катушек к
электромагниту в количестве 24 штук. Технологический процесс намотки катушки представлен в табл.1. На первой операции – 2 рабочих места, на второй – 4, на остальных – по
одному. Транспортная партия составляет 6 катушек. Определить графически и аналитически длительность операционного цикла изготовления партии катушек при всех видах
движения и коэффициент параллельности выполнения операций.
Таблица 1. Исходные данные
№
п.п.
1
2
3
4
5
6
Операция
Трудоемкость, мин.
Изготовить каркас катушки
Намотать катушку
Покрыть слоем изоляции из лакоткани
Зачистить и облудить концы, припаять наконечники
Замерить омическое сопротивление
Изготовить и навесить бирку
12
20
04
05
02
05
Задача 4. Построить графики производственных циклов простого процесса при последовательном и параллельно-последовательном движении партии. Проверить правильность графического построения аналитическим расчетом длительности цикла при следующих условиях: величина партии деталей 800 шт., величина передаточной партии 80 шт.
Нормы времени по операциям следующие:
№ операции
Норма времени, мин
1
3,0
2
6,9
3
2,0
4
3,6
5
8,0
6
1,8
7
1,1
На каждой операции работа выполняется на одном станке; среднее межоперационное время на каждую передаточную партию 60 мин.; работа производится в две смены по 8
ч. Длительность цикла выразить в рабочих днях.
Задача 5. Партия деталей в количестве 18 штук обрабатывается при параллельнопоследовательном виде движения. Техпроцесс обработки включает в себя 4 операции,
трудоемкость которых 7, 12, 4 и 8 минут соответственно. Определить длительность технологического цикла обработки партии деталей при поштучной их передаче с операции на
операцию. Как изменится длительность цикла, если передача деталей будет осуществляться
транспортными партиями по 6 штук? Построить график процесса.
Задача 6. Определить графически длительность производственного цикла сборки
партии изделий, состоящей из 20 шт. Структура изделия следующая: узел У-1 включает
9
подузлы ПУ-11, ПУ-12, ПУ-13; узел У-2 – подузлы ПУ-21, ПУ-22; узел У-3 – подузлы ПУ31, ПУ-32; узел У-4 – подузлы ПУ-41, ПУ-42, ПУ-43. На сборке подузлов ПУ-11, ПУ-12 и
ПУ-13 занято по двое рабочих на каждой операции, на сборке узла У-1 – трое рабочих. На
окончательной сборке изделия одновременно будут работать трое рабочих, на сборке всех
остальных узлов и подузлов – по одному рабочему. Трудоемкость сборки узлов и
подузлов на всю партию следующая:
Узел и подузел
Трудоемкость сборки, н-ч
Узел и подузел
Трудоемкость сборки, н-ч
У-1
4,2
ПУ-31
3
У-2
1
ПУ-32
2
ПУ-11
2,8
У-4
3
ПУ-12
2,8
ПУ-41
7
ПУ-13
1,05
ПУ-42
4
ПУ-21
2
ПУ-43
5
ПУ-22
У-3
2,5
4
Изделие
15
Задача 7. Компания получила четыре заказа, каждый из которых может быть выполнен в такой последовательности:
Цех А (прессовый)  Цех В (покрытие и отделка)
Ниже приведены данные о числе дней, необходимых для выполнения каждой из
этих работ в каждом из цехов. Например, для работы 4 требуется 1 день в прессовом цехе
и 1 день в отделении отделки.
Цех А
Цех В
Работа 1
8
8
Работа 2
6
3
Работа 3
5
4
Работа 4
1
1
(а) Предполагается, что в цехах нет никакой иной работы. Пользуясь линейным
графиком Гантта, попытайтесь найти наилучший календарный план выполнения заказов.
Под наилучшим подразумевается план, обеспечивающий выполнение всех четырех работ
в течение минимального промежутка времени. (б) Определить общую длительность выполнения всех работ при условии использования оптимального плана.(в) Сравните результаты, полученные по пунктам (а) и (б), и прокомментируйте сложность задачи при наличии многих работ и многих цехов.
Задача 8. Четыре детали (А, Б, В, Г) обрабатываются по одинаковому технологическому процессу, включающему токарную, фрезерную и шлифовальную операции. На всех
операциях установлено по одному станку.
Определить, при какой последовательности запуска деталей в производство технологический цикл будет максимальным и минимальным. Построить график выполнения
работ, используя данные табл.3.
Таблица 3. Исходные данные
Деталь
А
Б
В
Г
Условное обозначение
операционного цикла
Норма штучного времени на операцию, мин.
токарную
фрезерную
шлифовальную
25
17
10
18
16
11
30
27
22
19
8
14
Задача 9. Каким правилом формирования приоритетов вы пользуетесь при составлении графика своего учебного времени в период экзаменов, проводимых в середине семестра? Сколько существует вариантов графиков, если вам предстоит сдать пять экзаменов?
Задача 10. В таблице, приведенной ниже, представлены семь работ, каждая из которых состоит их двух операций – А и В. Все семь работ должны выполняться в последовательности: сначала А, затем В. Определите оптимальную последовательность работ, если эти работы характеризуются указанными затратами времени.
10
Время выполнения операции А
Время выполнения операции В
9
6
7
6
1
2
4
6
5
7
3
2
6
7
Работа
1
2
3
4
5
6
7
Задача 11. На предприятии необходимо составить календарный план выполнения
пяти работ. В приведенной таблице указаны необходимые затраты времени на выполнение этих работ плюс необходимое время ожидания и прочие неизбежные задержки, связанные с каждой работой. Сегодня 17 ноября (установленные сроки выполнения работ указаны в таблице).
Работа
1
2
3
4
5
Время выполнения
работы, дни
Неизбежные
задержки, дни
Общие затраты
времени, дни
Установленный срок
выполнения работы
2
5
9
7
4
12
08
15
09
22
14
13
24
16
28
11 декабря
02 декабря
09 декабря
10 декабря
08 декабря