Расчет потребного количества оборудования и его загрузки

В реальной действительности после расчета такта выполняется один из самых трудоемких и ответственных этапов проектирования поточной линии – разработка технологического процесса изготовления изделия (обработки деталей, сборки узла и т. п.). При этом не просто выбирается наиболее экономичный вариант процесса, но и проводится его синхронизация, т. е. доведение продолжительности каждой операции до величины, равной или кратной расчетному такту выпуска изделий. В целях синхронизации операций технологи используют самый разнообразный арсенал технических средств. В их числе выбор оборудования, концентрация и дифференциация процесса, укрупнение и разукрупнение операций, применение специальных инструментов и приспособлений и многое другое.

В курсовой работе разработка технологического процесса и его синхронизация – непосильная для студента задача. Поэтому ему дается технологический процесс в готовом виде. Он должен лишь определить, сколько единиц оборудования требуется для выполнения каждой операции и в какой мере оно будет загружено. На основании полученных результатов принимается решение о том, какой будет проектируемая линия непрерывно-поточной или прерывно-поточной.

Результаты расчета потребного оборудования и степени его загрузки по каждой операции и линии в целом рекомендуется оформлять в виде табл.1. Здесь на условном примере показаны результаты расчета оборудования для некоторой линии, на которой такт выпуска изделий составляет 4 мин., а технологический процесс насчитывает 7 операций.

Расчетное, т.е. теоретически необходимое, количество единиц оборудования c_ip для выполнения каждой i-й операции определяется как отношение t_i/r, где t_i – норма времени на данную операцию, а r – такт выпуска изделий.

Только при идеальной синхронизации, когда продолжительность операции в точности равна или кратна такту, c_ip оказывается целым числом. На практике идеальная синхронизация не достижима. Расчетное число единиц оборудования в подавляющем большинстве случаев оказывается дробным числом. А принятое c_in получается округлением его до целого. В связи с этим возникает вопрос о правилах округления.

Эти правила выработаны практикой. Операция считается синхронизированной, если коэффициент загрузки оборудования находится в пределах 0.9 £ a_i £ 1.1, а последний равен отношению c_ip/c_in. Такое отклонение коэффициента загрузки от единицы (при идеальной синхронизации) допустимо и приемлемо в связи с неизбежным отклонением фактической выработки рабочего до данной операции от нормативной. А оно объясняется двумя причинами: погрешностями в нормировании (в установлении норм времени и норм выработки) и различием индивидуальных психофизиологических особенностей самих рабочих.

С учетом указанных отклонений и принимается решение об округлении. Если, например, c_p = 3,3, то c_n = 3, ибо a не превышает 1,1. Если же c_p = 2,3, то c_n = 3, т.к. при c_n = 2 коэффициент a выйдет за допустимые пределы.

Таблица 1

Расчет потребного оборудования и степени его загрузки

по каждой операции и линии

№ операции i	Норма времени ti, мин	Количество единиц оборудования	Коэффициент загрузки ai
		расчетное cip	принятое cin
	6.0	1.5		0.75
	12.8	3.2		1.06
	4.8	1.2		0.60
	2.0	0.5		0.50
	7.6	1.9		0.95
	5.6	1.4		0.70
	8.4	2.1		1.05
Итого : = 11.8 = 1.4 a = 0.84

Расчет количества оборудования на каждой из операций дает возможность определить и общее его количество на линии, а также средний коэффициент его загрузки, который равен отношению

/ ,

где m – число операций технологического процесса.

По данным табл.1 принимается решение о том, будет ли проектируемая линия непрерывно-поточной или прерывно-поточной. В приведенном выше числовом примере видно, что только три операции из семи оказались синхронизированными (0,9 £ a_i £ 1,1). В этих условиях приходится выбирать прерывно-поточную линию.

Количество единиц оборудования на линии далеко не всегда соответствует количеству рабочих мест. На поточных линиях вследствие механизации и автоматизации производственных процессов часто один рабочий в состоянии обслуживать одновременно несколько единиц оборудования, составляющих одно рабочее место.

Многостаночное (многоагрегатное) обслуживание принципиально возможно тогда, когда часть операции выполняется без непосредственного участия в ней рабочего, т.е. когда некоторое время станок работает в автоматическом режиме, а рабочий лишь наблюдает за производственным процессом. Причем это время (на металлорежущих станках – основное машинное время) должно быть, как правило, больше или в крайнем случае равно времени выполнения всех других частей операции (времени занятости рабочего). Время занятости включает в себя вспомогательное время, время на задержку внимания, т.е. наблюдения за работой станка в автоматическом режиме в течение 5-6с, а также время для перехода от одного обслуживаемого станка к другому.

Нетрудно догадаться, что число станков, которые дополнительно может обслуживать один рабочий, тем больше, чем больше основное машинное время t₀ и чем меньше время занятости рабочего t_з. А общее число станков, которые в состоянии обслужить один рабочий (норма многостаночного обслуживания c_м), будет на единицу больше:

c_м = t₀/ t_з + 1.

Найденная таким образом норма обслуживания называется расчетной. Она не зависит ни от количества станков-дублеров на данной операции (c_i), ни от коэффициента их загрузки a_i.. К тому же она чаще всего оказывается дробным числом. Принятая норма обслуживания c_м является, естественно, целым числом. Однако это число получается не простым округлением расчетной нормы обслуживания, а выбирается с учетом количества станков на рассматриваемой операции и коэффициента их загрузки до и после перехода на многостаночное обслуживание.

Проиллюстрируем сказанное на условном примере. Представим себе, что одна из операций поточной линии имеет следующие временные характеристики, мин: t_оп = 6,5; t₀ = 4,8; t_з = 1,8.

Расчетная норма многостаночного обслуживания с_м в данном случае составляет с_м = 4,8/1,8 + 1 = 3,66. Какой в данном примере может быть принята, норма обслуживания ?

Если на операции занято два или три станка, то и принятая норма обслуживания будет соответственно 2 или 3. В общем виде это условие можно записать так: если с_м ³ с_i, то с_м = с_i. Иными словами, округление расчетной нормы обслуживания в меньшую сторону возможно всегда.

Теперь рассмотрим случай, когда на операции занято четыре станка. Естественным является желание поручить их обслуживание одному рабочему, т.е. получить принятую норму обслуживания 4 путем округления расчетной 3,66 в большую сторону. Возможно ли это при таком условии?

При увеличении нормы обслуживания по сравнению с расчетной неизбежны простои станков, в чем легко убедиться при рассмотрении графиков многостаночного обслуживания трех и четырех станков (приложение 3 варианта а и б). В первом случае периодичность обслуживания каждого станка равна оперативному времени 6,5 мин и они работают без простоев. Во втором случае периодичность обслуживания 7,2 мин. больше оперативного времени. Часть времени каждый станок простаивает в ожидании подхода к нему рабочего. Вследствие многостаночного обслуживания коэффициент загрузки станков a_м составляет 6,5/7,2 = 0,90. Остается сравнить его с тем коэффициентом, который был определен при расчете числа станков на данной операции. Он обозначается a_i и определяется отношением c_ip/c_in. По смыслу a_i – это минимальный коэффициент загрузки оборудования

i-й операции, при котором гарантировано выполнение сменного задания, диктуемого тактом выпуска изделий на линии.

Отсюда следует логический вывод: принятая норма обслуживания может быть больше расчетной только в том случае, если коэффициент загрузки оборудования a_м, обусловленный многостаночным обслуживанием, будет больше или равен коэффициенту загрузки оборудования a_i, равному отношению c_ip/c_in. В противном случае округление расчетной нормы обслуживания в большую сторону недопустимо.

В результате расчета норм многостаночного обслуживания определяется число рабочих мест на линии, которое, как будет показано далее, является базой для установления явочного числа рабочих на линии.

В заключение отметим, что многостаночное обслуживание не рекомендуется применять на операциях с оперативным временем менее трех минут, так как оно приводит к излишне высокой интенсивности труда рабочих.

Расчет нормы многостаночного обслуживания в курсовой работе осложняется иногда из-за отсутствия необходимых нормативов. В технологическом процессе обработки детали нередко указываются только нормы штучного и основного машинного времени. Между тем, как упоминалось выше, для расчета нормы обслуживания надо обязательно знать время занятости рабочего на рассматриваемой операции. А оно представляет сумму вспомогательного времени, а также времени на задержку внимания после перевода станка на работу в автоматическом режиме и времени перехода рабочего от одного обслуживаемого станка к другому. Вспомогательное время можно найти по норме штучного времени. Учитывая, что дополнительное время при нормировании определяется в долях оперативного, и принимая его равным 0,12t_оп, по норме штучного времени находят t_оп. Оно равно отношению t_оп = t_ш/1,12. Тогда по норме основного времени легко определяется вспомогательное время : t_в= t_оп – t_о. Для расчета времени занятости к вспомогательному времени добавляется время на задержку внимания и время на переход к очередному станку, которые в сумме составляют от 0,2 до 0,3 мин. Иначе говоря,

t_з = t_в+(0,2…0,3) мин.

Планирование расположения оборудования,