Выбор структуры складской системы

Склады в современном производстве выполняют важную роль регулятора производственного процесса. Любой процесс производства начинается и заканчивается на складах. На складах происходит преобразование грузопотока, например, периодически приходящие партии заготовок на складах разделяют по типам и количеству для того, чтобы обеспечить ритмичную работу участков механического цеха. Поэтому основная цель создания и функционирования склада — преобразование параметров входящего и выходящего грузопотоков с минимальными приведенными затратами. Следовательно, обязательным условием создания склада является необходимость преобразования параметров входного А_i и выходного В_i грузопотоков. Если, например, при передаче из механического цеха М в сборочный С грузопоток по номенклатуре и интенсивности не меняется, то склад не требуется. Если детали из механического цеха выходят однотипными партиями, а на сборке требуются комплекты разных деталей для сборки изделия, то необходимо иметь склад W для преобразования параметров грузопотока.

Динамика изменения состояния склада, характеризуемая массой грузов М на складе во времени t, для реального производства выражается зависимостью, приведенной на рис. 5.1, в. Количество грузов на складе характеризуется средним значением m_max и изменяется от максимального значения в момент поступления груза, до минимального m_min в зависимости от массы поступающих грузов и промежутков времени t_1,t_2,t₃ между очередными поступлениями.

Рисунок 5.1 - Условие создания склада Wи изменение массы грузов, хранимых на складе, во времени

а – склад не предусматривается; б – склад предусматривается;

в – динамика изменения состояния склада.

Наличие грузов на складе в каждый момент времени t₂ определяется выражением

где m_t1 и m_t2 — масса грузов на складе в моменты времени соответственно t₁ и t₂; A_i(t) и B_i(t) — временные функции соответственно входного и выходного грузопотоков.

Для обеспечения нормальной работы механических и сборочных цехов в их составе в общем случае предусматривают целый комплекс складов. Сюда относятся склады металла и заготовок, межоперационные склады, склады деталей, узлов и комплектующих изделий, склады готовых изделий, кладовые технологической оснастки.

Структура складской системы во многом определяется организационной формой механосборочного производства, типом и функциональными возможностями транспортной системы, технологическими особенностями производства изделий.

В поточно-массовом производстве, где работа производственного оборудования подчинена единому такту выпуска, необходимость в межоперационных складах отпадает. В то же время в серийном производстве, где на одном и том же оборудовании последовательно изготовляют партиями детали, а сборку изделий можно начать только после изготовления всех деталей, необходимо иметь межоперационные и достаточно мощные комплектовочные склады готовых деталей и узлов. При этом склады взаимодействуют с производством не непосредственно, а через транспортную подсистему, что обусловливает общность целей транспортной и складской подсистем, их взаимодействие и взаимозависимость. Так, в процессе их взаимодействия должна быть обеспечена передача грузопотока и информации о нем.

Для обеспечения эффективного взаимодействия транспортной и складской подсистем должна быть выбрана оптимальная схема размещения складов, производственных участков и транспортных трасс. Параметры складов и их структура во многом определяются также конструктивными особенностями изготовляемых изделий, характером технологических процессов их изготовления и наличием комплектующих изделий, получаемых по кооперации. От габаритов и формы деталей зависят размеры применяемой тары и ячеек складов. Количество операций технологического процесса и размер партии при изготовлении деталей определяют вместимость межоперационного склада. Наличие в конструкции изделия деталей или сборочных единиц, получаемых по кооперации с других заводов, вызывает необходимость создания склада комплектующих изделий сборочного цеха. Склады механосборочного производства можно классифицировать по нескольким признакам.

По организационной структуре различают централизованную и децентрализованную (рис. 5.2) складские системы. При централизованной системе создается один склад или блок складов, размещенных в одном месте, при децентрализованной — несколько складов в соответствии с их функциональным назначением.

По функциональному назначению склады механосборочного производства можно разделить на склады металла и заготовок, межоперационные склады, склады готовых деталей, склады комплектующих изделий, межоперационные склады сборочных единиц, склады приспособлений и инструментов, склад готовой продукции.

По технологии работ склады можно разделить на комплектовочные (когда, например, из большой партии заготовок на складе комплектуют меньшую партию

для обработки в соответствии с плановым заданием) и склады, предназначенные для хранения грузов в поступающей таре.

Рисунок 5.2 - Схемы централизованной (а) и децентрализованной (б) складских систем У1,У2,У3 — участки цеха; 1 — склад заготовок и металла; 2 — промежуточный склад; 3 - склад готовой продукции

Рисунок 5.3 - Обобщенная структурно-функциональная схема склада сплошная линия — перемещение грузов, штриховая — перемещение тары

По виду складирования склады делят на штабельные, стеллажные и конвейерные.

По высоте хранения грузов принято склады разделять на три группы: малой высоты — с полезной высотой зоны складирования до 5 м, средней высоты — с полезной зоной складирования 5—8 м и большой высоты — с полезной высотой зоны складирования более 8 м.

По характеру взаимодействия с транспортной системой различают поточные и тупиковые склады.

По уровню механизации и автоматизации склады рекомендуется делить на пять типов: немеханизированные, механизированные, высокомеханизированные, автоматизированные и автоматические. Характерными особенностями складов этих типов являются: немеханизированных — применение ручного труда при погрузке, выгрузке и перемещении; механизированных — применение механизированных устройств с ручным управлением, например шарнирно-балансирных манипуляторов для обслуживания зоны хранения грузов; высокомеханизированных — использование устройств комплексной механизации с ручным управлением на всех стадиях переработки грузов; автоматизированных — применение полуавтоматических устройств с вводом команд на пульте управления или с клавиатуры дисплея для выполнения операций перемещения или складирования грузов; автоматических — использование автоматических устройств с вводом команд от ЭВМ по каналам связи для выполнения всех операций.

При выборе структуры складской системы необходимо определить величину, направление и изменение во времени основных производственных грузопотоков. Склады в механосборочном производстве с точки зрения кибернетической теории систем можно отнести к сложным вероятностным системам, так как они сложны по устройству, включают много элементов, а прибытие и отправление грузов со склада представляют собой стохастические процессы. Эти процессы описываются методами математической статистики и теории вероятностей.

При функциональном рассмотрении любого склада как системы в его структуре можно выделить три функциональные подсистемы: прием грузов с внешнего по отношению к складу транспорта, хранение принятых грузов и выдача грузов со склада на транспорт.

В свою очередь, подсистема приема грузов включает следующие элементы (рис. 5.3): секции разгрузки Р, временного хранения ВХ1, сортировки и раскладки грузов в складскую тару С и необходимые транспортные средства.

Подсистема хранения принятых грузов включает зону хранения, накопитель грузов Н1 на входе и накопитель Н2 на выходе из подсистемы со штабелерами, стеллажами и другими элементами для хранения и перемещения грузов.

Подсистема выдачи грузов на внешний транспорт включает соответствующие подъемно-транспортные средства и секции отбора и упаковки грузов: ОТ для выдачи, комплектации заказов К, временного хранения перед отправкой ВХ2 и секцию погрузки на внешний транспорт П. Возможные транспортные перемещения Т₁ - Т₁₆ между секциями показаны стрелками.

Объем работ, выполняемый на складе в каждый момент времени, может быть различным в зависимости от времени с момента прибытия партии грузов, их количества, а также наличия заказов на выдачу партии грузов. Поэтому состояние, в котором находится склад (погрузка или выгрузка, складирование или сортировка и др.) в зависимости от указанных факторов, а также параметры склада можно определить только в вероятностном выражении. Можно выявить четыре основные технологические операции, выполняемые на складе: разгрузка, погрузка, сортировка и прием на хранение, выдача из хранилища и комплектация. С учетом этих четырех операций в зависимости от их комбинации возможны 16 различных состояний склада, при которых выполняются различные по характеру работы.

Оценка вероятности того или иного состояния, возможный при этом объем работ, обусловленный массой прибывающей или отправляемой партии грузов, являются исходными данными для проектирования склада.

Ввиду сложности вероятностной оценки грузопотоков, образующихся в складской системе в разные моменты времени, в практике проектирования цехов пользуются нормативными данными о запасе хранения, выражаемыми числом календарных или рабочих дней, в течение которых склад может обеспечить бесперебойную работу участка или цеха, а также средней массой прибывающих или отправляемых партий груза и периодичностью их поступления.

По этим данным определяют вместимость склада, тип и грузоподъемность транспортных средств, а также их количество. При детальном анализе производственных ситуаций пользуются методами имитационного моделирования.

Структуры складов и их размещение в значительной мере определяются типом производства и характером технологического процесса. Общая структура складской системы механосборочного производства показана на рис. 5.4. В начале линий механической обработки обычно предусматривают склад 1 металла и заготовок.

Рисунок 5.4 - Функциональная структура складской системы в механосборочном производстве

В зависимости от интенсивности грузопотока и производственной мощности цеха это может быть один централизованный склад или ряд специализированных по видам материала или заготовок складов. При размещении нескольких цехов в одном корпусе необходимо рассмотреть целесообразность создания централизованного склада заготовок.

Для хранения заготовок между операциями технологического процесса в условиях единичного и серийного производства служит межоперационный склад 2. Для хранения готовых деталей в структуре сборочного цеха предусмотрен склад 3 с отделением или секцией для комплектования деталей в нужном количестве и ассортименте на сборку. Для хранения и выдачи на сборку комплектующих изделий служит склад комплектующих изделий 4. Собранные и испытанные изделия поступают на склад готовых изделий 5 с экспедицией, где осуществляют окончательное комплектование изделий необходимой документацией, их упаковку и отправку потребителю.

Рассмотренная структура может видоизменяться как по составу складов, так и по их месту в производственном процессе. Как отмечалось выше, для поточно-массового производства межоперационный склад не предусматривают. Единство целей и функций складов обеспечивает возможность их централизации. При централизации возрастает эффективность использования складского транспорта и объема складов, но удлиняются маршруты цехового транспорта. Поэтому основным критерием выбора структуры складской системы являются наименьшие приведенные затраты на создание и эксплуатацию общей транспортно-складской системы.