Расчет и анализ длительности производственного цикла простого процесса

В простом процессе детали (заготовки) в большинстве случаев изготавливаются партиями, поэтому очень важным является вопрос о рациональном выборе движения партии деталей через всю совокупность последовательно выполняемых операций. Выбранный вид этого движения определяет степень непрерывности и параллельности производственного процесса и длительность производственного цикла изготовления партии деталей.

Процесс изготовления партии деталей, проходящей через многие операции, состоит из совокупности операционных циклов, каждый из которых представляет собой выполнение одной операции над всеми предметами производства данной партии. Совокупность операционных циклов, а также способ сочетания во времени смежных операционных циклов и их частей образуют временную структуру многооперационного технологического цикла. Длительность технологического цикла существенно зависит от способа сочетания во времени операционных циклов и их частей, определяемого вида движения партии деталей по операциям.

Существует три вида движения партии деталей по операциям технологического процесса: последовательный, параллельно-последовательный и параллельный. Сущность последовательного вида движения заключается в том, что каждая последующая операция начинается только после окончания изготовления всей партии деталей на предыдущей операции. При этом передача с одной операции на другую осуществляется целыми партиями. Длительность технологического цикла обработки партии деталей определяется по формуле на основе графика (рис. 9).

(15)

где n — число деталей в обрабатываемой партии, шт.; t_i — штучное время на i-ой операции, мин.; m — число операций в технологическом процессе.

Если на одной или нескольких операциях обработка деталей ведется одновременно на нескольких рабочих местах (С_пр), тогда продолжительность технологического цикла рассчитывается по формуле

(16)

Пример. Пусть имеем партию деталей n = 3, технологический процесс состоит из m = 4 операций, продолжительность выполнения которых составляет t₁ = 2; t₂=1; t₃= 1.5; t₄ = 2 мин.; все операции выполняются соответственно на одном рабочем месте.

Рис.9. График длительности технологического цикла при последовательном движении деталей по операциям

Длительность цикла обработки партий деталей составляет

Т_{ц(посл.)} = 3 * ( 2 + 1 + 1,5 + 2 ) = 19,5 мин.

Как видно из рис. 5.2 и приведенных формул длительность технологического цикла пропорциональна размеру партии и продолжительности выполнения операций. При этом имеют место существенные перерывы партионности. Это связано с тем, что каждая деталь партии, за исключением первой и последней, пролеживает на каждой операции дважды: перед началом обработки и после нее до окончания обработки последней детали в партии.

Общее время внутрипартионного пролеживания одной детали на всех операциях определяется по формуле

(17)

где t_обр - суммарное время обработки одной детали на всех операциях технологического процесса (2+ 1 + 1.5 + 2 = 6.5).

В данном примере t_пр = 19.5 - 6.5 = 13 мин.

Общее время пролеживания всех деталей в партии (для определения незавершенного производства) определяется по формуле и составляет

Т_пр = n * t_{пр =} 3 * 13 = 39 мин

Длительность производственного цикла всегда больше длительности технологического цикла, так как кроме выполнения технологических операций в него включается время на выполнение контрольных и транспортных операций, время затрачиваемое на естественные процессы и время различных перерывов.

Однако, на практике не все виды затрат времени, в виду их незначительной величины, учитываются при расчете длительности производственного цикла. Как правило учитываются три основные его составляющие: длительность технологического цикла (с учетом перерывов партионности), длительность естественных процессов и время перерывов, неперекрываемых технологическим циклом, т. е.

(18)

где t_мо - средняя длительность одного межоперационного перерыва (кроме перерывов партионности), мин.; t_см - длительность одной смены, мин.; R - коэффициент перевода рабочих дней в календарные (R - равен отношению числа рабочих дней к числу календарных дней в году); К_см - число смен в сутки.

Достоинством последовательного вида движения партии деталей является отсутствие перерывов в работе рабочих и оборудования на всех операциях. Однако, этот вид движения имеет и существенные недостатки: во-первых, большое время пролеживания деталей из-за перерывов партионности, свойственных данному виду движения, и как следствие большой объем незавершенного производства; во-вторых, значительная длительность технологического (производственного) цикла из-за отсутствия параллельности в обработке деталей. В связи с этим применяется этот вид движения преимущественно в единичном и мелкосерийном производствах.

Сущность последователно-параллельного вида движения заключается в том, что на каждом рабочем месте работа проводится без перерывов, как при последовательном движении, но вместе с тем имеет место параллельная обработка одной и той же партии деталей на смежных операциях. Передача деталей с предыдущей операции на последующую производится поштучно или транспортными партиями (р). Пусть имеем ту же партию деталей, что и при последовательном виде движений, а величина транспортной партии р=1.

При построении графика данного вида движений деталей по операциям технологического процесса (рис. 10) необходимо учитывать следующие виды сочетания продолжительностей смежных операций:

Рис. 10. График длительности технологического цикла при последовательно-параллельном движении деталей по операциям

1) продолжительности смежных операций (t_i и t_i+1) одинаковые. В этом случае детали передаются с предыдущей операции на последующую поштучно или небольшими транспортными партиями немедленно после их обработки;

2) продолжительность последующей операции меньше предыдущей (t_i+1 < t_i). В этом случае отсутствие простоев оборудования на последующей операции может быть обеспечено только после накопления перед ней известного запаса деталей, позволяющего эту операцию выполнять непрерывно (в примере t₂<t₁). Для того, чтобы определить момент начала последующей операции, необходимо от точки отвечающей окончанию предыдущей операции над всей партией (n), отложить вправо отрезок, равный в принятом масштабе длительности последующей операции (t₂) над одной транспортной партией (р), а влево - отрезок, равный длительности последующей операции над всеми предшествующими транспортными партиями;

3) продолжительность последующей операции (t_i+1 > t_i) длиннее продолжительности предыдущей (в нашем примере t₃>t₂ и t₄>t₃). В этом случае транспортную партию (р) можно передавать с предыдущей операции на последующую немедленно по окончании ее обработки;

Из рис. 11 видно, что длительность цикла изготовления партии деталей (n=3) на (m=4) операциях технологического процесса при последовательно-параллельном виде движений меньше, чем при последовательном движении, вследствие наличия параллельности протекания каждой пары смежных операций на суммарное время совмещений t. Таких совмещений столько сколько операций в технологическом процессе за минусом единицы.

Время совмещения (параллельности) выполнения каждой пары смежных операций равно

t = (n - p) t_кор (19)

где индекс при t_кор соответствует операциям с более коротким временем их выполнения. Например, между первой и второй операциями t_кор=t₂, а между второй и третьей операциями t_кор=t₂ , между третьей и четвертой t_кор=t₃ .

Суммарое значение совмещений по всему технологическому процессу составляет величину

или (20)

Тогда, длительность технологического цикла изготовления партии деталей при последовательно-параллельном виде движения можно определить по формуле

(21)

Если на отдельных операциях обработка деталей ведется одновременно на нескольких рабочих местах (С_пр), тогда

(22)

Длительность цикла обработки партии деталей по рассматриваемому примеру составляет величину

Т_ц(nn) = 3 (2+1+1,5+2) - (3-1)(1+1+1,5)=12,5 мин.

При такой организации длительность цикла изготовления партии деталей характеризуется тем, что во-первых, его длительность меньше длительности цикла последовательного вида движений; во-вторых, в нем отсутствуют перерывы в работе оборудования и рабочих; в-третьих, в нем имеются пролеживания деталей на операциях, общее время которых, однако, на много меньше, чем при последовательном виде движения.

Время пролеживания одной детали на всех операциях технологического процесса определяется по формуле

t_пр = Т_ц(nn) - t_обр (23)

Для рассматриваемого примера

T_пр = 12,5 - 6,5 = 6 мин.

Общее время пролеживания всех деталей в партии на всех операциях определяется по формуле и составляет

Т_пр = n*t_пр = 3*6 = 18 мин.

Длительность производственного цикла при последовательно-параллельном виде движения деталей по операциям определяется по формуле

(24)

Достоинством этого вида движения является отсутствие перерывов в работе рабочих и оборудования и значительное сокращение длительности технологического (производственного) цикла по сравнению с последовательным видом движения. Данный вид движения позволяет вести работу большими партиями и при большой трудоемкости изготовления деталей, что позволяет широко его использовать в серийном и крупносерийном производствах

Рис. 11. График длительности технологического цикла при параллельном движении деталей по операциям

Сущность параллельного вида движений заключается в том, что детали с одной операции на другую передаются поштучно или транспортными партиями (р) немедленно после завершения обработки (вне зависимости от длительности смежных операций). При этом обработка деталей по всем операциям осуществляется непрерывно и пролеживание деталей исключено. Это значительно сокращает длительность технологического цикла и как следствие производственного.

Пусть имеем ту же партию деталей, что и при последовательном и последовательно-параллельном видах движений, и величину транспортной партии р=1.

При построении графика параллельного вида движения партии деталей по операциям (рис. 11) необходимо учитывать следующие правила:

1) сначала строится технологический цикл по первой транспортной партии по всем операциям без пролеживания между ними;

2) на операции с самой большой продолжительностью строится операционный цикл обработки деталей по всей партии (n) без перерывов в работе оборудования;

3) для всех остальных транспортных партий достраиваются операционные циклы.

Из рис. 11 видно, что длительность технологического цикла изготовления партии деталей (n=3) на (m=4) операциях и при передаче их транспортными партиями (р=1) определяется по формуле

(27)

или

(28)

Если на отдельных операциях работа выполняется одновременно на нескольких рабочих местах (С_пр), тогда формула принимает вид

T_ц(пар) = ( n - p ) * t_max / C_пр + p S t_i / C_пр.i (29)

Длительность технологического цикла обработки партии деталей по приведенному примеру составляет величину

Т_ц(пар) = ( 3 - 1 ) * 2 + 1 * ( 2 + 1 + 1,5 + 2 ) = 10,5 мин.

Из графика и расчета видно, что длительность технологического цикла изготовления партии деталей, при данном виде движения является самой короткой, но одновременно с этим видно и то, что на всех операциях кроме операции максимальной по продолжительности, работа осуществляется с перерывами работы оборудования. Исключение составляет случай, когда длительности операций технологического процесса равны либо кратны, т.е. синхронны. Этот вариант, называется поточным видом движения, применяется при организации непрерывно-поточных линий.

Следует отметить, что и при параллельном виде движения партии деталей по операциям технологического процесса имеет место пролеживания, во-первых, до начала обработки на первой операции и после окончания обработки на последней операции и, во-вторых, пролеживание деталей внутри транспортной партии. При этом общее время пролеживания каждой детали в партии определяется по формуле

t_пр = Т_ц(пар) - t_обр. (30)

Для рассматриваемого примера

t_пр = 10,5 – 6,5 = 4 мин.

Общее время пролеживания всех деталей в партии определяется по формуле и составляет:

Т_пр = n * t_пр = 3 * 4 = 12 мин.

Длительность производственного цикла при параллельном виде движения деталей по операциям технологического процесса определяется по формуле

дн. (31)

Достоинство этого вида движения в том, что он обеспечивает кратчайшую длительность технологического цикла и особенно, если процесс синхронизированный, равномерную загрузку рабочих и оборудования и высокую производительность труда. Применяется в серийном и массово-поточном производствах.