Організація виробництва (2003)
7.2. Розрахунок тривалості виробничого циклу простого процесу
Тривалість операційного циклу обробки партії деталей на одній операції дорівнює:
де n — кількість деталей у партії;
tшт — час обробки однієї деталі;
РМ — кількість робочих місць або устаткування, на яких здійснюється дана операція.
Тривалість операційного циклу (То) для партії деталей, що обробляються на кількох операціях, залежить не тільки від зазначених величин, а й від способу передавання деталей з операції на операцію — поштучно, усією партією або її частинами. При виготовленні партії однакових предметів праці може використовуватися один з видів руху предметів праці по операціях технологічного процесу (три види сполучення операцій): послідовний, паралельний, паралельно-послідовний. Таким чином, моделюються варіанти досягнення скорочення тривалості виробничого циклу (рис. 7.2).
Кожний із цих видів характеризується певними умовами передавання виробів від одного робочого місця до іншого, роботи устаткування й пауз в обробці деталей.
Послідовний вид руху партії деталей. Сутність цього виду руху характеризується такими умовами: вироби передають- ся на кожну наступну операцію всією партією після обробки її на попередній; устаткування в межах обробки партії виробів працює без простоїв. Тривалість операційного циклу обробки партії деталей визначається за формулою на основі графіка (рис. 7.2):
Приклад. Партія деталей із 3 шт. обробляється на чотирьох операціях тривалістю t1 = 2, t2 = 1, t3 = 3, t4 = 2 хв. На операціях по одному робочому місцю.
Час обробки всієї партії дорівнює:
З рис. 7.2 очевидно, що тривалість технологічного циклу в послідовному виді руху предметів праці складається з часу обробки партії деталей на кожній операції, тобто з їх операційних циклів (n • t). Тривалість технологічного циклу пропорційна розміру партії й часу виконання операцій. При цьому мають місце значні перерви партіонності. Це пов’язано з тим, що кожна деталь партії, за винятком першої й останньої, пролежує на кожній операції двічі: перед початком обробки і після неї до закінчення обробки останньої деталі в партії.
Загальний час внутрішньопартіонного пролежування однієї деталі на всіх операціях визначається за формулою:
У даному прикладі tпр = 24 – 8 = 16 хв. Загальний час пролежування всіх деталей у партії (для визначення величини незавершеного виробництва) розраховується таким чином:
Тпр=ntпр = 3 • 16 = 48 хв.
Виробничий цикл завжди триваліший за технологічний, тому що поряд з виконанням технологічних операцій він охоплює час на виконання контрольних і транспортних операцій, час на природні процеси та час на різні перерви. Коли обробляються партії однорідних предметів праці, виробничий цикл за послідовним видом руху в календарних днях визначається за загальною формулою:
Для відображення тривалості виробничого циклу в календарних днях ураховується співвідношення календарних і робочих днів у році, тобто коефіцієнт календарності (Кк=Дк/Др). Наприклад, 365 : 255 = 1,4. Тривалість циклу, обчислена в робочих днях (як відношення тривалості циклу в годинах до кількості годин роботи протягом доби), помножується на коефіцієнт календарності.
Решта елементів виробничого циклу — tп-з, tпр, tк, tмо визначаються з допомогою нормативів, розрахунків і дослідним шляхом.
Підготовчо-завершальний час визначається за нормативними картами трудомісткості, що розробляються в процесі технічного нормування.
Час природних процесів береться за мінімальним часом їх здійснення на основі вимог технології.
Міжопераційні та міжзмінні перерви (паузи) мають значну частку в тривалості виробничого циклу і визначаються розрахунковим шляхом на підставі графіків завантаження робочих місць обробкою окремих партій деталей, які складаються в процесі оперативного планування виробництва. Для визначення нормативів міжопераційних перерв також застосовується аналітичний метод, який ґрунтується на кореляційному аналізі. Як показали дослідження, на величину міжопераційних перерв впливають у першу чергу коефіцієнт закріплення операцій Кз.о та кількість операцій технологічного процесу. Чим вищий Кз.о, тобто нижчий рівень спеціалізації, і більша кількість операцій, через які проходить деталь, тим більші міжопераційні перерви між кожною парою суміжних операцій. Міжопераційні перерви стають також тривалішими в разі збільшення партій деталей. З переходом від послідовного руху до паралельно-послідовного міжопераційні перерви скорочуються, досягаючи мінімальної величини, або повністю ліквідуються при паралельному русі.
Середня тривалість однієї перерви між парою суміжних операцій визначається аналітичним шляхом. Тоді загальна тривалість міжопераційних перерв дорівнюватиме:
де m — кількість операцій.
У практичній діяльності з причин незначної величини в розрахунок тривалості виробничого циклу деякі затрати часу не включаються. Його тривалість, як правило, враховує три основні складові: тривалість технологічного циклу (з урахуванням перерв партіонності), час природних процесів, час перерв, які не перекриваються технологічним циклом.
Перевагою послідовного виду руху є відсутність перерв у роботі робітників і простоїв устаткування в межах обробки однієї партії виробів. Недоліками такого виду руху є: по-перше, деталі пролежують тривалий час із причин перерв партіонності, що робить великим обсяг незавершеного виробництва. По-друге, відсутність паралельності в обробці значно збільшує тривалість технологічного (виробничого) циклу. Проте послідовний вид руху відрізняється простотою організації і використовується в одиничному і дрібносерійному організаційних типах виробництва, де достатньо широка номенклатура виробів, обробка й складання вузлів здійснюються невеликими партіями, що приводить до скорочення перерв партіонності та їх впливу на тривалість виробничого циклу.
Паралельний вид руху партій деталей. Сутність паралельного виду руху (рис. 7.2) полягає в тому, що деталі (поштучно або транспортними партіями) передаються на наступну операцію негайно після закінчення обробки на попередній операції, незалежно від часу виконання суміжних операцій та готовності всієї партії. Таким чином, обробка деталей партії здійснюється одночасно на багатьох операціях. Кількість деталей у транспортній партії (р) установлюється практичним шляхом. У разі поштучного передавання р = 1. Тут немає пауз в обробленні деталей (перерв партіонності), що веде до скорочення тривалості технологічної частини виробничого циклу й зменшення незавершеного виробництва.
Правила передбачають таку послідовність побудови графіка паралельного виду руху:
Спочатку будується технологічний цикл на всіх операціях для першої деталі або транспортної партії (р),
На операції з найтривалішим операційним циклом (tmax — головна операція) будується цикл проведення робіт усієї партії (п) без перерв у роботі устаткування.
Виходячи з закінчення або початку обробки деталей (транспортних партій) на головній операції поступово добудовуються операційні цикли цих деталей (транспортних партій) на всіх інших операціях, крім першої.
Для визначення тривалості операційного циклу на графіку (рис. 7.2) беруться відрізки часу, що не перекриваються, за формулою:
Проте, як видно з рис. 7.2, при паралельному методі обробки деталей на операціях, виконуваних до і після головної, виникають простої устаткування та робітників і внаслідок розбіжностей у тривалості операцій. Вони виникають тим частіше, чим значніша різниця між часом виконання головної та решти операцій. Ефективне застосування цього виду руху потребує встановлення рівності або кратності всіх операцій з обробки даного найменування деталей, тобто їх синхронізації. Практично це забезпечується тільки за потокової організації виробництва, де можна одержати синхронізований графік паралельності процесу, забезпечивши рівність:
Найпоширенішими способами синхронізації (вирівнювання часу по операціях технологічного процесу) є: розчленовування операцій на переходи і комбінування різноманітних варіантів порядку їх виконання; групування переходів кількох операцій; концентрація операцій; уведення пропорційних робочих місць на операціях, тривалість яких кратна такту; раціоналізація робочих прийомів; інтенсифікація режимів роботи; суміщення часу машинної й ручної праці та ін.
Особливої уваги за паралельного виду руху заслуговує головна операція. Скорочення часу на її здійснення веде до зменшення простоїв на всіх інших операціях.
Слід зазначити, що також і при паралельному виді руху партій деталей по операціях спостерігаються простої: по-перше, до початку обробки на першій операції і після закінчення обробки на останній операції; по-друге, деталі пролежують усередині транспортної партії. При цьому загальний час пролежування кожної деталі в партії визначається за формулою:
Паралельний рух застосовується в серійному та масово-поточному виробництвах під час виконання операцій рівної або кратної тривалості.
Паралельно-послідовний вид руху. Сутність паралельно-послідовного виду руху (рис. 7.2) полягає в тому, що на кожному робочому місці робота провадиться без перерв, як при послідовному русі, але разом з тим має місце паралельна обробка однієї й тієї самої партії деталей на суміжних операціях. Іншими словами, такий вид руху характеризується порядком передавання предметів праці на наступну операцію, за якого її виконання починається до закінчення обробки всієї партії на попередній операції, тобто є паралельність виконання операцій. При цьому обробка деталей усієї партії на кожній операції провадиться безперервно.
У разі великих партій предмети праці передаються не поштучно, а частинами, на які поділяється обробна партія (n). Вони називаються транспортними (або передатними) партіями (р).
Можливі два варіанти паралельно-послідовного виду руху:
1) тривалість попередньої операції менша наступної або дорівнює їй. У цьому випадку деталі на наступну операцію передаються поштучно в міру їх готовності, при цьому вони (крім першої) не будуть оброблятися до звільнення робочого місця на наступній операції;
2) тривалість попередньої операції більша наступної або дорівнює їй. На попередній операції створюється запас готових деталей з метою забезпечення безперервності наступної (короткої) операції. Передаючи деталі на наступну операцію, орієнтуються на останню деталь. До початку роботи над нею на наступній операції треба закінчити обробку решти деталей у партії.
У побудові графіка паралельно-послідовного руху треба керуватися такими правилами:
якщо періоди виконання суміжних операцій (попередньої та наступної) однакові, то між ними організується паралельна обробка деталей, які передаються з попередньої операції на наступну поштучно або невеликими транспортними партіями одразу після їх обробки;
якщо наступна операція триваліша, ніж попередня (у нашому прикладі t3 t2), то вона починається пізніше на час, який дорівнює часу обробки одного виробу на попередній операції. У цьому разі транспортну партію (р) можна передавати з попередньої операції на наступну одразу після закінчення її обробки;
якщо наступна операція менш тривала, ніж попередня, то вона закінчується пізніше на час, який дорівнює часу обробки одного виробу на даній операції. Це пов’язане з тим, що відсутність простоїв устаткування на наступній операції може бути забезпечена тільки після накопичення перед нею відомого запасу деталей, що дає змогу цю операцію виконати безперервно (у прикладі t2 < t1; t4 < t3). Для того щоб визначити момент початку наступної операції, необхідно від точки, яка відповідає закінченню попередньої операції над всією партією (п), відкласти праворуч відрізок, що дорівнює в прийнятому масштабі часу виконання наступної операції над однією транспортною партією (р), а ліворуч — відрізок часу, який дорівнює тривалості наданої операції над усіма попередніми транспортними партіями.
З рис. 7.2 видно, що тривалість циклу виготовлення партії деталей (п = 3) на m = 4 операціях при паралельно-послідовному русі менша, ніж при послідовному русі на сумарний час суміщень, тому що спостерігається паралельне протікання кожної пари суміжних операцій. Таких суміщень стільки, скільки операцій у технологічному процесі за мінусом одиниці (m – 1).
Загальна тривалість технологічного циклу за умови паралельно-послідовного руху скорочується порівняно з послідовним рухом на суму тих відрізків часу
Скорочення часу порівняно з послідовним рухом становить 8 = 24 – – 16 хв. Але найбільше скорочення технологічного циклу досягається за паралельного руху предметів праці, у наведеному раніше прикладі воно дорівнює 14 хв.
Послідовно-паралельний вид руху поєднує в собі переваги послідовного і паралельного видів руху, зокрема такі: вироби передаються від одного робочого місця до іншого частинами партій; частини партій вибираються таким чином, щоб устаткування в межах обробки партій деталей не простоювало (як за послідовного виду руху) і щоб цикл обробки партій виробів був якомога коротший (як у паралельному виді руху).
За такої організації виробничий цикл виготовлення партії деталей характеризується тим, що, по-перше, його тривалість менша, ніж при послідовному виді руху; по-друге, у ньому відсутні перерви в роботі устаткування й робітників; по-третє, при цьому виді руху загальний час пролежування деталей на операціях набагато менший, ніж при послідовному виді руху.
Загальний час пролежування однієї деталі на всіх операціях технологічного процесу визначається за формулою
Цей метод використовується в разі випуску значної кількості однойменної продукції великими партіями і за значної трудомісткості операцій на дільницях із нерівномірною потужністю устаткування на підприємствах серійного і великосерійного випуску продукції. Його застосування потребує постійної підтримки між операціями мінімальних запасів предметів праці, ретельних попередніх розрахунків, чіткого планування й регулювання виробництва.
За великої номенклатури деталей розрахунки за всіма наведеними формулами потребують багато часу. Тому їх виконують тільки для деталей-представників і визначають коефіцієнт паралельності, який показує співвідношення тривалості операційного циклу для деталей-представників при послідовному й паралельно-послідовному русі:
