Поточное производство

Лекция 7 Поточное производство Поточное производство, его характеристика. Организация поточного производства. Расчет основных параметров поточного производства. Эффективность автоматизированного производства. 1. Поточное производство, его характеристика. Организация производственного процесса в пространстве, создание производственной структуры осуществляется в процессе планировки предприятия. Существуют три классические типа планировки предприятий. 1) Стационарная планировка планировка с фиксированным положением изготавливаемого изделия. При такой планировке изготавливаемое изделие неподвижно. Все инструменты, агрегаты, детали, материалы, а также работники передвигаются к ним по мере необходимости (Строительство самолетов, кораблей). Этот тип планировки имеет следующие преимущества: • Сокращается объем транспортировки основных узлов ( но увеличивается объем перемещений деталей к месту сборки); • Создается возможность частых изменений ассортимента или конструкции изделий и последовательности операций; • Она получается более гибкой, так как не требует сложных и дорогостоящих методов планировки производственных участков; • Такой тип планировки применим в условиях разнообразия выпускаемой продукции и непостоянного спроса. 2) Планировка по видам работ ( по функциональному признаку) представляет собой группировку всех операций одного и того же технологического процесса или видов процессов. При функциональном расположении вся идентичная техника группируется вместе, а продукция движется между техническими устройствами в требуемой последовательности. Так построена работа на многих деревообрабатывающих предприятиях, в текстильной промышленности. Достоинства этого типа планировки: • Позволяет лучше использовать производственные агрегаты и тем самым уменьшить инвестиции в оборудование; • Применим в условиях разнообразия выпускаемой продукции и частых изменений последовательности операций; • Облегчает поддержание непрерывности производства в случаях: а) выхода из строя машин и аппаратуры; б) недостатка материалов; в) недостатка персонала; • Пригоден в условиях непостоянного спроса. Совершенствовать такой тип организации работ, повышать эффективность деятельности можно за счет лучшего расположения и организации производственных операций. Главное- выяснить, имеется ли среди множества готовых изделий одно или несколько, объем производства которых достаточно высок, чтобы соответствующее оборудование отделить от функциональной системы и расположить как для поточного производства. В этом случае возможен существенный выигрыш в производительности. 3)Поточное производство ( планировка по предметному признаку) предполагает группировку оборудования не по однородности выполняемых процессов, а в соответствии с последовательностью операций изготовления продукта. Преимущества этого типа планировки сводятся к следующему: снижается объем транспортировки и 1 перегрузки материалов и сокращается количество материала, находящееся в процессе производства. Метод организации поточного производства используется при изготовлении изделий одного наименования или конструктивного ряда и предполагает совокупность следующих специальных приемов организационного построения производственного процесса: • Расположение рабочих мест по ходу технологического процесса; • Специализацию каждого рабочего места по выполнению одной из операций; • Передачу предметов труда с операции на операцию поштучно и мелкими партиями сразу же после окончания обработки; • Ритмичность выпуска; • Синхронность операций; • Детальную проработку организации технологического обслуживания рабочих мест. Поточный метод организации можно применить при соблюдении следующих условиях: • Объем выпуска продукции достаточно большой и не изменится в течение длительного времени; • Конструкцию изделия можно делить на конструктивно-сборочные единицы, что особенно важно для организации потока на сборке; • Затраты времени по операциям могут быть установлены с достаточной точностью, синхронизированы и сведены к одной величине; • Обеспечивается непрерывная подача к рабочим местам материалов, деталей, сборочных узлов, возможна полная загрузка оборудования. Первичным звеном поточного производства является поточная линия-группа рабочих мест, на которых производственный процесс осуществляется в соответствии с характерными признаками поточного производства. Планировка поточных линий должна обеспечивать наибольшую прямоточность и кратчайший маршрут движения деталей, экономичное использование площадей, удобство обслуживания оборудования, достаточность площадей для хранения требуемых материалов и деталей. В зависимости от конструкций производственных зданий, видов выпускаемых изделий и используемого оборудования разрабатываются планировки овальных, Т- и П-образных, круговых поточных линий. 2 Рисунок 1 Схемы движения изделий по поточным линиям: а — разветвляющаяся; б — зигзагообразная; в — П-образная; г — Т-образная; д — замкнутая; е — многоуровневая. В качестве транспортных средств поточных линий используются транспортные (ленточные и подвесные) склизы, желоба, промышленные роботы, универсальные манипуляторы и т.п. Технологическая пара в поточном производстве конструируется с учетом транспортных партий деталей. 2.Классификация основных видов и форм поточных линий В зависимости от типов одновременно обрабатываемых изделий поточные линии подразделяются на одно- и многопредметные линии. В первом случае на линии обрабатывается или собирается изделие одного типоразмера, во втором – изделия нескольких типоразмеров, сходных по конструкции или технологии их обработки (сборки). По степени механизации и автоматизации производственного процесса поточные линии можно разделить на три вида: • Немеханизированные; • Механизированные; • Автоматические. По содержанию и характеру режима различают: 3 • Поточные линии с принудительным и регламентированным ритмом: детали с операции на операцию передаются с помощью специального транспортного устройства с заранее заданной скоростью. Ритм линии поддерживается с помощью этих транспортных средств; • Поточные линии со свободным ритмом, на которых интервал времени между запуском двух изделий на линию поддерживается рабочими или мастерами. По степени непрерывности процесса производства различают: • Непрерывно-поточные линии. На них операции равны или кратны ритму, т.е. синхронизированы во времени. Такие линии применяются в сборочных цехах; • Переменно-поточные линии. На них нормы времени по операциям не равны и не кратны ритму. Они чаще всего встречаются в обрабатывающих цехах, где из-за разности производительности и оснащения возможности синхронизации ограничены. Оборудование таких линий расставлено по ходу технологического процесса, но транспортные устройства не являются регуляторами темпов работы. По характеру работы конвейера различают линии с непрерывным и пульсирующим движением предметов труда. В первом случае все технологические операции выполняются во время движения изделия. При этом предмет труда перемещается от одного рабочего места к другому и останавливается на время выполнения операции. Рисунок 2 - . Движение изделия по поточной линии при расположении оборудования: а — одностороннем; б — двухстороннем 3. Проектирование поточных линий Проектирование поточных линий начинают с анализа всего технологического процесса изготовления изделия или выполнения сборочных работ и расчленения его на равные по продолжительности операции. На этой основе производят подбор равного по производительности оборудования для каждого рабочего места и определяют ритм потока или такт ( r ) – одинаковый отрезок времени, затрачиваемый на выпуск изделий с поточной линии. r = Tэф / Q зап, 4 где Tэф – эффективный фонд времени работы за сутки; Q зап – суточная программа запуска изделий. Когда на поточный линии планируются технологические потери. Q зап = Q вып / (100 – α) · 100%, где Q вып – программа выпуска за сутки; α – процент изделий, идущих на контроль, испытания и брак. Эффективный фонд рабочего времени для непрерывно-поточной линии определяется числом смен, для непрерывно-поточной линии – продолжительностью внутрисменных прерывов: Тэфнп = Тсм · Nсм , где Тсм – длительность смены ,ч Тэфпп = (Тсм- Тпер) · Nсм , где Тпер – внутрисменные перерывы, ч. После расчета ритма потока проводится формирование операций как совокупности элементов технологического процесса,т.е. осуществляется синхронизация операций. Синхронизация операций – согласование во времени, когда операции делаются равными ( кратными) ритму потока. Синхронизация операций осуществляется в два этапа. На первом этапе проводится предварительная (грубая) синхронизация ( обычно при проектировании поточных линий). Основными методами грубой синхронизации являются : 1) расчленение операций 2) соединение мелких операций 3) комбинирование операций, т.е. отсоединение элементов от одной операции и присоединение к другой 4) функциональное разделение труда рабочих. На втором этапе осуществляется точная синхронизация ( в процессе наладки и обучения рабочих) Могут быть использованы все методы грубой синхронизации, а также изменение технологического процесса, режима работы оборудования. Расчётное число рабочих мест mр определяется по каждой операции в отдельности: mр = t оп / r , t оп = t осн + t всп , где t оп , t осн , t всп - время оперативной, основной и вспомогательной работы, r – ритм потока Общее число рабочих мест на поточной линии М представляет собой сумму чисел принятых рабочих мест по операциям: М= ∑к m пр , где m пр - принятое число рабочих мест, 5 mпр –округленное до ближайшего большего целого числа mр К- число операций на поточной линии. Затем определяют коэффициент загрузки рабочих мест на поточной линии: Кз= mр / m пр . Длина конвейера зависит от числа рабочих мест, типа и размера конвейера: L= l p (M – 1) + 2b , Где l p – расстояние между смежными рабочими местами, м М – общее количество рабочих мест на рабочей линии b– подходы к конвейеру. L lp b Рисунок 1 – Схема конвейера Длина конвейера для химических производств более 50 м не рекомендуется. Для сокращения длины конвейера используется двустороннее расположение рабочих мест. В этом случае : L=0,5· l p (M – 1) + 2b ,. С точки зрения организационно-производственных условий конвейеры могут быть: • транспортными, которые только передают предмет труда от операции к операции • рабочими, когда все операции выполняются без снятия изделия с конвейера • распределительными, когда имеется несколько параллельных рабочих мет на отдельных операциях. Скорость конвейера (v= l p/ r ) колеблется в пределах 0,1-4 м/мин. Ритм пульсирующего конвейера складывается из времени обработки и времени транспортировки изделия: 6 R n = t об + t трансп 7 Рисунок 3 - Схема планировки конвейерной линии: 1 - рабочие; 2 - изделия; 3 - лента конвейера; 4 - предметы оснащения рабочих мест; 5 - поворотная секция конвейера; 6 - пешеходный мостик над лентой; 7 - приводные механизмы конвейера; 8 - стена цеха 8 На планировку поточных линий влияют: • площадь участка • тип, размеры и количество технологического оборудования • конструкция транспортных средств • условия подачи исходного сырья • энергетические подводы. Оборудование должно строго располагаться по ходу технологического процесса, по возможности прямолинейно. Рабочие места, на которых выполняются первые операции, должны находиться как можно ближе к складу исходного сырья, а последующие операции должны быть ближе к складу готовой продукции. Для обеспечения бесперебойного протекания производственных процессов на поточных линиях создается производственный запас заготовок или составных частей изделия, называемый заделом. Заделы на поточной линии - это незаконченная продукция. Заделы могут быть технологические, транспортные и страховые (резервные). Технологический задел- предметы труда, которые в каждый данный момент находятся непосредственно в производстве на рабочих местах. Zтехн = ∑ m пр · q , где q – число одновременно обрабатываемых деталей на рабочем месте (количество операций, одновременно выполняемых над изделием на одном рабочем месте). Транспортный задел –те предметы труда, которые находятся в процессе транспортировки между рабочими местами. При поштучной транспортировке Zтрансп = М-1; При передаче транспортными партиями Zтрансп = (М-1) · П, где П- размер транспортной партии. Резервный (страховой) задел создается обычно на особо ответственных операциях, чтобы обеспечить бесперебойную работу в течение половины или четверти смены. На прерывно-поточной линии имеются оборотные заделы – запас деталей, потребность в которых возникла вследствие неполной согласованности отдельных операций. 4. Эффективность автоматизированного производства. Организация поточного производства требует проведения определенных технологических и организационных мероприятий . В непрерывном процессе, наиболее характерном для крупнотоннажного химического производства ( азотная, содовая и хлорная пр-ть, пр-во фосфатных удобрений, химических волокон, синтетического каучука, продуктов органического синтеза, нефтепереработка), задача заключается в обеспечении равенства пропускной способности (производительности) всех элементов технологической линии. При этом выявляются и устраняются «узкие» места и обеспечивается использование производственного оборудования. В периодическом процессе отдельные аппараты или участки, включающие ряд последовательных операций, объединяются в поточные линии (пр-во шин, пластмасс, резины) Однако линейные операции динамичны только при массовом производстве. Кроме того, их недостаток – монотонность и непривлекательность труда рабочих. В 9 последнее время эту проблему сглаживает внедрение гибких производственных систем (ГПС). Рисунок 6 - Компоновка ГПС обработки корпусных деталей: 1 — палета с изделиями; 2 — привод; 3 — позиция выгрузки; 4 — позиция загрузки; 5 — зона хранения заготовок; 6 — многоцелевые станки КТМ-560; 7 — многоцелевой станок КТМ-760; 8 — поворотный стол Такие системы состоят из ряда станков с числовым программным управлением, автоматизированных систем подачи материалов и программного обеспечения для планирования и управления производством и позволяют производить десятки наименований продуктов небольшими партиями с помощью производственной линии так же быстро, как и при массовом производстве. Партионность Частота переналадки Коэфф исп-я оборудования д Коэффициент Единичный Кзо.>40 >300 <30 любая 0,4 сменности Номенклатура Универс альные станки Тип производства Наименование оборудования Таблица 1.- Ориентировочные данные для создания ГПС 1,4 10 Станки с ЧПУ ' Мелкосерийный 20-300 Кзо= 22-40 30-100 1 раз вдень 0,6 1,7 Многоцелевые станки, ГПМ Серийный Кзо=11-21 10-100 50-300 1 раз в 3 0,7 дня 1,9 ГАЛ, ГАУ, ГАЦ Крупносерийный Кзо=2-10 2-300 300- 1 раз в 5 0,8 дней 2,5 Массовый Кзо = 1 2-30 Автоматическая линия 3000 ›1ОООО Без 0,9 пере-наладки 2 По технологическому признаку ГПС в различного рода дискретных производствах делятся на две группы. ГПС первой группы предназначены для выпуска с высокой производительностью крупных серий узкого спектра изделий, характеризующихся высокой степенью конструктивного и технологического подобия (закрытых семейств изделий).Детали типового домостроения, выпускаемые для различных, но близких типовых проектов. Такие технологические решают, применяя ГПС, называемую гибкой поточной линией (ГПЛ). На такой линии поток изделий перемещается с заданным ритмом по рабочим позициям, расположенным в соответствии с технологическим маршрутом и связанным внутренними межстаночными транспортными устройствами. ГПС второй группы предназначены для выпуска широкой номенклатуры, ограниченной только техническими характеристиками типоразмеров применяемого оборудования и специализацией и квалификацией производственного персонала (открытых семейств изделий). Рисунок – Поточная линия парфюмерно- косметического производства 11 Рисунок – Распределительный конвейер Рисунок – Покрасочный конвейер Рисунок – Рабочий конвейер 12 13 Рисунок - Многоярусные конвейеры 14