Читайте данную работу прямо на сайте или скачайте
Организация производства на машиностроительных предприятиях с поточными линиями
Содержание:
1. Глава 1. Общая характеристика поточного производства:
1.1. Характеристика поточного производства.
1.2. Классификация поточных линий.
2. Глава 2. Однопредметные и многопредметные поточные линии.
Планировка поточных линий.
2.1. Однопредметные поточные линии.
2.1.1. Однопредметные непрерывные поточные линии (ОНЛ).
2.1.2. Однопредметные прерывные поточные линии (ОПЛ).
2.2. Многопредметные поточные линии (МЛ).
2.3. Планировка поточных линий.
3. Глава 3. Предпосылки и эффективность поточного производства.
4. Глава 4. Автоматизация поточного производства.
5. Список используемой литературы.
6. Приложения.
Глава 1. Общая характеристика поточного производства.
Классификация поточных линий.
1.1.Характеристика поточного производства.
Поточным производством называется прогрессивная форма организации производства, основанная на ритмичной повторяемости согласованных во времени
Поточное производство является передовой, наиболее эффективной формой организации производства. Такое производство характеризуется следующими основными признаками:
1 закрепление одного или ограниченного числа наименований изделий, деталей или сборочных единиц за определенной группой рабочих мест, каждой отдельной операции - за определенным специализированным рабочим местом (или несколькими рабочими местами);
2 выполнением на каждом рабочем месте одной или небольшого числа операций, чем достигается узкая специализация рабочих мест и самих рабочих;
3 расположением рабочих мест по ходу технического процесса, что обеспечивает кратчайший путь движения при их обработки;
4 высокой степенью непрерывности производственного процесса, т.е. прохождением каждого отдельного изделия по рабочим местам с наименьшими перерывами между операциями, что возможно при соблюдении принципов пропорциональности и параллельности организации производственных процессов;
5 высокой степенью ритмичности выполнения отдельных операций и всего процесса в целом, т.е. запуском в обработку и выпуском из обработки изделий с определенным ритмом.
Все это позволяет широко применять специальную технологическую оснастку, оборудования и транспортные стройства и повышать степень механизации и автоматизации отдельных операций и всего процесса.
Таким образом, поточное производство характеризуется тем, что в нем соблюдаются основные принципы рациональной организации производственного процесса.
Первичным и основным звеном поточного производства является поточная линия, т.е. группа рабочих мест, на которой производственный процесс обработки изделий одного или нескольких наименований осуществляется в соответствии с казанными выше признаками поточного производства. Поточные линии представляют собой наиболее совершенным вид предметно-замкнутых частков.
1.2.Классификация поточных линий.
По номенклатуре одновременно изготовляемых объектов линии подразделяются на однопредметные и многопредметные.
Однопредметной называется поточная линия, на которой обрабатывается или собирается изделие одного типоразмера в течение длительного периода времени. Для изготовления предмета другого типоразмера необходима перестройка всей поточной линии. Применяются однопредметные поточные линии в массовом или крупносерийном производстве, т.е. при сравнительно стойчивом выпуске изделий в больших количествах в течение длительного периода.
Многопредметной называется поточная линия, на которой одновременно или последовательно изготавливаются изделия различных типоразмеров, сходных по конструкции или технологии из обработки или сборки. Смена изготавливаемых на линии изделий может сопровождаться переналадкой оборудования всех или части рабочих мест линии и изменением режима ее работы. Применяются подобные поточные линии в серийном производстве (а также, возможно, и в единичном производстве). За многопредметными линиями изделия закрепляют с таким расчетом, чтобы их можно было обрабатывать с минимальными потерями времени на переналадку оборудования при достаточной загрузке рабочих мест и совпадения маршрута обработки.
Принцип прямоточности предусматривает размещение оборудования и рабочих мест в порядке следования операций технологического процесса. Первичным производственным звеном поточного производства является поточная линия. Различают простую цепочку рабочих мест на линии, где для каждой операции выделяется только одно рабочее место, и сложную при наличии на операциях двух или нескольких мест-дублеров.
В зависимости от имеющейся площади поточные линии могут иметь различную конфигурацию: прямолинейную, прямоугольную, круговую, овальную.
По степени непрерывности движения поточные линии делятся на непрерывные и прерывные.
Непрерывной называется поточная линия, на которой каждая отдельная деталь или несколько изделий какого-либо наименования проходит обработку (или сборку) по всем операциям непрерывно, независимо от других. По окончании обработки одной детали на первой операции она передается на вторую, где сразу же начинается ее обработка, и так до последней операции. Движение изделий на таких поточных линиях происходит по параллельному виду.
Прерывной поточной линией называется линия, на которой движение изделий по некоторым операциям происходит с перерывами. На таких операциях каждое изделие по окончании обработки на предыдущей операции и до начала обработки его на следующей операции некоторое время пролеживает. Прямые поточные линии также часто называются прямоточными, т.к. на них рабочие места расположены по ходу технологического процесса. Организуются они в тех случаях, когда продолжительности некоторых операций, несмотря на выравнивание их, неравны и неравны по ритму, т.е. когда перерывы на операциях после обработки каждой детали будут большими и организация непрерывно поточной линии была бы нецелесообразна. В частности, такие линии применяются для работ с большим дельным весом машинного времени в общем времени обработки, точное выравнивание продолжительности которых практически не возможно.
К поточным линиям с принудительным движением относятся линии, на которых передача изделий с операции на операцию осуществляется при помощи единого для всех операций транспортного средства. К таким средствам относятся конвейеры различных видов.
Если пуск конвейера не автоматизирован и осуществляется мастером или бригадиром только после получения сигналов со всем рабочих мест об окончании операций, то это поточная линия с полусвободным движением изделия.
Поточными линиями со свободным движением называются линии, на которых передача отдельных экземпляров изделий может производиться с небольшими отклонениями от становленного (расчетного) ритма работы линии. В этом случае соблюдение становленного ритма может обеспечиваться строго определенной производительностью первой операции или запуском в обработку изделий на этой операции через становленный ритм. Для компенсации непродолжительных задержек в передаче изделий с операции на операцию на рабочих местах должен быть создан некоторый незначительный резервный запас (задел) изделий. На таких поточных линиях для передачи изделий с операции на операцию могут применяться любые виды транспортных средств, которые выполняют чисто транспортные функции.
Непрерывные поточные линии с ручной передачей изделий относятся также к линиям со свободным ритмом и применяются, как правило, для обработки легких и негромоздких изделий, выпускаемых непродолжительные период времени, когда изготовление и использование специальных транспортных средств нецелесообразно. Рабочие места на таких линиях должны располагаться на сравнительно близком друг от друга расстоянии.
при сборке крупных и тяжелых изделий, когда транспортировка деталей невозможна по словиям технологии (высокая степень точности и т.п.) и экономически нецелесообразна, применяются поточные линии, называемые стационарными, на которых изделия неподвижны, перемещаются рабочие.
Глава 2. Однопредметные и многопредметные поточные линии.
Планировка поточных линий.
2.1. Однопредметные поточные линии.
2.1.1 Однопредметные непрерывные поточные линии (ОНЛ).
Для организации непрерывной поточной линии необходимо, чтобы продолжительность каждой операции (норма штучного времени) была равна или кратна среднему ритму выпуска одной детали, т.е. чтобы на каждой операции было соблюдено следующее словие:
qкr - tш (к)=0,
где qк - число рабочих мест, установленных на к-й операции;
r - средний ритм выпуска одного изделия с поточной линии;
tш (к) - штучное время выполнения к-й операции.
Чем ближе данная ситуация к нулю, т.е. чем больше синхронизированы операции, тем целесообразней организация непрерывно поточной линии, и наоборот. Синхронизация операций может быть предварительной и окончательной. Для предварительной синхронизации, определяемой в процессе проектирования, допускается отклонение продолжительности операции от величины, равной или кратной ритму, на 10-12%. Предварительная синхронизация осуществляется путем объединения нескольких операций в одну, разделения некоторых операций на две и более операций или распределение частей (переходов) на отдельные операции, подбором оборудования и технологической оснастки, режимов обработки и структуры операций.
Окончательная синхронизация производится в период наладки и освоения поточной линии. Она достигается применением средств малой механизации, более производительной оснастки, рациональной планировки рабочего места и лучшением его обслуживания, использование материального стимулирования рабочих на перегруженных местах. Если все эти методы не дают довлетворительной синхронизации, должна быть пересмотрена конструкция изделия.
Наиболее легко поддаются синхронизации операции с преобладанием ручного труда, поэтому непрерывно поточные линии чаще всего организуются, например, на монтажно-сборочных операциях.
Число мест, необходимое для выполнения операции, в соответствии с вышеприведенным равенством, должно составлять:
qк= tш (к) /r.
Если отношение tш (к) /r не равно целому числу, то на одном или нескольких рабочих местах будут возникать перерывы после обработки каждой детали. Также необходимо отметить, что, если норма штучного времени по большинству операций превышает средний ритм выпуска одной детали, может оказаться целесообразней организация нескольких ОНЛ.
С величением числа ОНЛ выпуск всего количества изделий соответствующего наименования распределяется между несколькими линиями; средний ритм выпуска одного изделия для каждой линии увеличивается и будет равен:
rл=клr,
где кл - число становленных ОНЛ.
величение среднего ритма выпуска одного изделия с линии приводит к меньшению общего числа рабочих мест, необходимых для изготовления изделия, и числа операций, если каждая операция выполняется на одном рабочем месте.
Число линий иногда определяется формой и размером площади, отводимой для поточных линий. Например, небольшая длина частка и невозможность становки поворотных станций не позволяют установить одну линию с большим числом рабочих мест. В этом случае приходится устанавливать несколько линий для изготовления изделий одного наименования.
На ОНЛ обычно используются конвейеры. На конвейере с непрерывным движением в любой момент времени находится определенное число изделий, движущихся с определенной скоростью. Практически скорость конвейера колеблется в пределах от 0,1 до 4,0 м/мин. При более высоких скоростях работа на конвейере может стать для рабочих небезопасной.
Если на конвейере со снятием изделий по одной или нескольким операциям имеется несколько рабочих мест, конвейер называется распределительным. Конвейеры без снятия изделий называются рабочими.
На распределительных конвейерах, как правило, обеспечивается точное закрепление номеров изделий за определенными рабочими. Для чего необходимо определить численность периода конвейера, произвести закрепление номеров за рабочими местами по каждой операции и разметку ленты конвейера. Число периода конвейера принимается равным наименьшему кратному от количества рабочих мест на каждой операции линии. Собственно период конвейера представляет собой повторяющийся отрезок времени, равный произведению числа периода на средний ритм выпуска одного изделия. За каждый период конвейера на всех операциях производится одинаковое количество изделий, равное числу периода (числу повторяющихся номеров).
При различной производительности труда рабочих, занятых выполнением одной и той же операции, число периода конвейера должно быть таким, чтобы можно было произвести закрепление номеров пропорционально производительности каждого рабочего.
Разметка распределительных конвейеров представляет собой обозначение тем или иным способом мест нахождения изделий на ленте конвейера в соответствии с его периодом. На ленточных транспортерах наносят красками деления (шаг конвейера) и внутри каждого деления - порядковые номера в пределах числа периода распределительного конвейера.
При подходе изделия, находящегося на том номере, который закреплен за соответствующим рабочим, последний обязан снять его с конвейера и взамен поставить другое, же прошедшее обработку на данной операции. В случае, если рабочий не спел обработать очередное изделие к моменту прихода к нему следующего, он должен поставить на место снимаемого с ленты конвейера изделие из резервного задела, который должен создаваться на распределительных конвейерах, как правило, на каждом рабочем месте.
На рабочем конвейере с непрерывным движением обработка осуществляется рабочим на ходу движения изделий на конвейере. По окончании обработки одного изделия рабочий возвращается на свое исходной место и начинает обработку следующего по порядку изделия, которое должно подойти к этому месту в момент возвращения рабочего.
При сборке небольших изделий и малой скорости конвейера рабочий может все время быть на однома месте и выполнять операцию во время нахождения изделия на конвейере в отведенной этому рабочему зоне.
Общая длина рабочей части конвейера будет равна сумме длин рабочих зон по всем операциям линии.
Рабочие конвейеры с непрерывным движением используются, как правило, для сборки громоздких и тяжелых изделий с большим ритмом выпуска.
На конвейере с периодически (пульсирующим) движением ленты последняя во время обработки изделий находится в неподвижном состоянии. По окончании обработки, изделия перемещаются лентой на следующую операцию, т.е. проходят путь, равный расстоянию между двумя смежными рабочими местами или изделиями, после чего лента конвейера опять останавливается. Подобные конвейеры применяются в тех случаях, когда по условиям технологического процесса изделие должно быть неподвижным и ритм выпуска большой.
2.1.2 Однопредметные прерывные поточные линии (ОПЛ).
Данные поточные линии могут работать только как линии со свободным ритмом. В качестве транспортных средств чаще всего используются средства без принудительного движения.
Изготовление изделий на каждой операции ОПЛ идет непрерывно в течение некоторого времени. Вместо перерывов после обработки каждой детали, возникающих при несинхронизации операций, используется крупненный перерыв после непрерывной обработки некоторого числа nоб деталей в каждом повторяющемся периоде времени - периоде оборота Rоб. Период оборота - это время, через которое работа на ОПЛ повторяется в том же порядке (периодичность работ на линии). Продолжительность перерыва Тпер (к) определяется по формуле:
Тпер (к)а =а nоб ( r - tш (к)а ).
При наличии на операции несколько параллельных рабочих мест возможен следующий вариант распределения перерывов между рабочими местами или их загрузки. Можно организовать одновременную параллельную работу всех рабочих мест. Продолжительностью перерыва на каждом из них будет равна:
Тпер (к) = nоб (r - tш (к) /qк ).
Чаще всего перерывы концентрируются на одном из рабочих мест данной операции, а остальные получают полную загрузку.
Движение изделий по операциям происходит, как правило, по параллельно-последовательному виду. Передача изделий с операции на операцию может осуществляться частями nоб; чаще всего она производится поштучно. Поэтому между операциями происходит периодическое накопление изделий - оборотных заделов, размер которых изменяется от нуля до некоторого максимума и затем - от максимума до нуля.
За время перерыва Тпер (к) на данной операции рабочий может выполнять другие операции на данном или других рабочих местах линии. Переход рабочего с одной операции на другую не вызывает больших затруднений. Рабочие, занятые на прерывной рабочей линии, легко осваивают смежные профессии, необходимые для выполнения других операций, Время на переход незначительно, а переналадка оборудования не требуется. Догрузка рабочих мест в течение каждого периода оборота может еще осуществляться за счет включения "внепоточных" работ.
Для полной и эффективной загрузки рабочих и оборудования необходимо становить наиболее целесообразный регламент работы прерывной поточной линии, т.е. становить период оборота (или соответственно nоб), время работы каждого рабочего места по всем операциям, последовательность и периодичность рабочих с операции на операцию и размер оборотных заделов, в том числе переходящих оборотных заделов (остаток их на конец предыдущего и начало следующего периода оборота). Для этого составляется нормальный план-график работы линии, называемый стандарт-планом. По стандарт-плану определяется количество рабочих, занятых на линии, с четом обслуживания ими нескольких рабочих мест одной или различных операций, т.е. с четом многостаночного обслуживвания.
2.2. Многопредметные поточные линии (МЛ).
Данные поточные линии бывают непрерывными и прерывными. На многопредметной поточной линии (МНЛ) партия изделий одного наименования или группы изделий различных наименований проходит обработку так же, как и на ОЛН. После обработки одной партии запускается партия изделий другого наименования.
Многопредметная прерывная линия (МПЛ) отличается от МНЛ тем, что каждая партия изделий одного или нескольких наименований обрабатывается так же, как и на ОПЛ.
Если в партию входят изделия различных наименований, то поточные линии, на которых проходит обработку данная партия изделий, называются групповыми.
Чередование партий изделий на МПЛ может быть последовательным, параллельным и смешанным.
При последовательном чередовании каждая следующая партия изделий запускается в обработку на линию только после окончания предыдущей, при параллельном - некоторое время на линии обрабатываются две (или более) партии различных изделий.
Изготовление и выпуск изделий с многопредметной поточной линии происходит не по среднему ритму, по частому ритму
Частым ритмом называется средний одинаковый промежуток времени, через который должны выпускаться с многопредметной поточной линии изделия соответствующего наименования в период изготовления их на линии. Если при смене изделий общее число рабочих мест не изменяется, то частный ритм для j -изделия rj определяется по формуле:
rj = Фэф Тj /∑ Nвj Tj,
где Фэф - эффективный фонд времени;
Тj - сумма штучных норм времени по всем операциям изделия j-го наименования;
кизд - число наименований изделий, изготавливаемых на линии.
2.3. Планировка поточных линий.
Планировку поточных линий, т.е. расположение рабочих мест, осуществляют в зависимости от числа рабочих мест на линии и допускаемых расстояний между ними, от вида применяемых транспортных средств, возможной длины и формы имеющейся площади. Варианты планировок бывают следующими:
Смежные поточные линии могут располагаться последовательно, параллельно или под глом одна к другой.
В массовом производстве используются сквозные потоки, когда деталь на всех частках и во всех цехах обрабатывается на поточных линиях, связанных между собой различного вида конвейерами. Аналогично организуется и сборка сборочных единиц вплоть до сборки изделия. На таких потоках применяются конвейеры с автоматическим правлением.
В случае если ритмы работы смежных поточных линий не равны, между ними образуются оборотные заделы, для хранения которых должны быть становлены соответствующие стройства (бункера различного вида и т.п.). По мере развития средств механизации и автоматизации транспортных и складских операций сквозные потоки будут находить все более широкое применение.
Для выбора оптимального варианта планировки рабочих мест на МНЛ с горизонтально-замкнутым конвейером могут быть использованы такие математические методы, как метод размыкания контуров графа.
Решение этой задачи с помощью математико-логического метода находится посредством ряда последовательных шагов (итераций). На каждой итерации отыскивается местоположение только одного рабочего места, исходя из словий достижения оптимальности планировки всех рабочих мест поточной линии.
Глава 3. Предпосылки и эффективность поточного производства.
Основными предпосылками внедрения поточного производства являются: достаточный по размеру и стойчивости выпуск, высокая степень стандартизации и типизации, технологичности и стабильности конструкций изделий, наиболее прогрессивная технология, широкая механизация и автоматизация всех работ, типизация технологических процессов и остнастки, ускорение естественных процессов, лучшение организации труда и рабочих мест и бесперебойное обслуживание рабочих мест. Эффект, которого достигают при организации поточного производства, заключается в следующем:
1. повышается производительность труда за счет сокращения затрат времени на обработку или сборку каждой отдельной детали вследствие совершенствования технологии и организации труда, внедрения механизации и автоматизации, роста навыков у рабочих в выполнении операций и сокращение потерь рабочего времени (простоя по различным производственным причинам);
2. сокращается длительность производственного цикла за счет меньшения времени непосредственной обработки, пути движения и времени транспортировки, пролеживания предметов, также применение параллельного или параллельно-последовательного видов движения;
3. меньшается размер незавершенного производства и скоряется оборачиваемость оборотных средств благодаря сокращению длительности производственного цикла и заделов;
4. лучшается использование основных фондов путем величения выпуска продукции в единицу времени с единицы оборудования и с 1 кв.м. площади;
5. повышается качество продукции и снижается брак;
6. снижается себестоимость продукции благодаря сокращению затрат времени на обработку и потерь от брака, снижению накладных расходов на единицу продукции и других факторов.
Организация поточного производства связана иногда со значительными единовременными затратами на проектирование поточных линий и их сооружение. Однако эти затраты быстро окупаются за счет снижения себестоимости продукции; часто срок окупаемости составляет всего несколько месяцев. Значительные потери имеют место при переводе поточного производства с изделия одной модели на другую. такой перевод связан с большим объемом подготовительных работ и может потребовать длительного времени. Для сокращения потерь необходимо переводить поточное производство на новую модель изделия без остановки производства старой модели. При этом методе в механических цехах создаются современные поточные линии. На таких линиях размещается как оборудование, на котором с переналадкой могут обрабатываться старые и новые детали, так и оборудование для обработки только одной из деталей: старой или новой.
Кроме того, смена объектов производства без остановки их выпуска может достигаться путем: предварительного создания задела деталей для обеспечения сборки старых изделий на время демонтажа и наладки оборудования в заготовительных и обрабатывающих цехах; монтажу новых агрегатов или комплексных линий, необходимых для выпуска деталей и сборочных единиц нового изделия и демонтажа оборудования, становленного для изготовления изделий старой модели, по мере обеспечения комплексного выпуска деталей новой модели.
Вместе с тем, поточному производству свойственны и некоторые недостатки: монотонность труда, зкая специализация работников (исключая ОПЛ), жесткая регламентация их деятельности. Эти особенности организации труда в словиях потока отрицательно сказываются на производительность труда рабочих, обуславливают большую текучесть кадров, снижают заинтересованность рабочих в труде.
Дальнейшее развитие поточного производства должно быть ориентировано на странение всех перечисленных выше факторов. Нельзя не отметить, что работа в этом направлении идет же сейчас, правда еще пока на теоретическом ровне, но все же. Например, исследования в области физиологии ритма работающих, выполненные отечественными чеными, показывают, что существуют периоды, когда в начале смены или после перерыва организм человека приспосабливается, "настраивается" на выполнение трудовых операций, также моменты, когда начинает сказываться сталость и темп работы вынужденно замедляется. Изменение темпа работы с четом казанных обстоятельств может обеспечить высокую эффективность труда. Одним из возможных путей решения данной задачи является создание конвейеров с пульсирующим движением предметов труда. Впервые такой конвейер был разработан и внедрен на одном из российских заводов. Скорость такого конвейера переменная: в начале смены ритм пульсации несколько меньше планового, затем в течение 30-40 минут он плавно доводится до наивысшего. Также варьируется темп работы и в другие периоды рабочего дня. В результате на поточной линии возросла производительность труда и снизился брак.
Можно предположить, что модернизированная поточная линия останется и в 21 веке самым передовым способом производства.
Глава 4. Автоматизация поточного производства.
Развитие поточного производства идет по пути автоматизации процессов. На автоматических поточных линиях, в автоматических цехах и заводах-автоматах непрерывность производственных процессов сочетается с автоматичностью их выполнения.
работающие на отечественных предприятиях автоматические линии весьма разнообразны в конструктивном, технологическом и организационном отношении. Их можно разделить;
а) по степени специализации - на однопредметные (массовые) и многопредметные (серийные) линии;
б) по числу одновременно обрабатываемых деталей на позициях - на линии со штучной и с многодетальной обработкой;
в) по характеру транспортировки деталей - на линии с непрерывным и с периодическим движением;
г) по степени перекрытия времени транспортировки технологическим временем обработки - на линии с неперекрываемым и с перекрываемым (полностью или частично) временем транспортировки;
д) по характеру кинематической связи - на линии с жесткой и с гибкой связью между оборудованием;
е) по способу ввода на линию исходного материала и выдачи изделия.
По характеру транспортировки изделия, также по наличию и расположению бункерных стройств различают пять основных типов автоматических линий:
1. Прямоточные автоматические линии представляют собой систему взаимосвязанных автоматически действующиха механизмов с непосредственной передачей деталей с одной позиции на другую и перемещение деталей на расстояние между рабочими позициями за один такт. На таких линиях создаются только технологический задел.
2. Поточные автоматические линии представляют собой ту же систему механизмов, но с постепенным перемещением деталей по транспортеру. На таких линиях помимо технологического существует и транспортный задел.
3. Бункерные автоматические линии представляют собой систему отдельных автоматических машин, работающих независимо друг от друга благодаря наличию у каждой бункера (приемника-накопителя) и связанных между собой автоматическими транспортерами-перегружателями.
4. Бункерно-прямоточные автоматические линии состоят из нескольких частков автоматически взаимосвязанных работающих механизмов, разделенных бункерами. Деталь за такт (ритм) перемещается по рабочим позициям на величину расстояния между ними.
5. Бункерно-поточные автоматические линии представляют собой такую же систему механизмов, что и бункерно-прямоточные; различие заключается в том, что деталь по рабочим позициям перемещается постепенно, за один такт на габарит изделия.
На линиях третьего, четвертого и пятого типов помимо технологического и транспортного заделов создаются и межоперационные (бункерные) заделы.
В бункерах автоматической линии образуются межоперационные заделы двух видов:
- пульсирующие, являющиеся следствием разновременных отключений механизмов для настройки, смены инструмента, из-за неполадок на частках линии;
- компенсирующие, являющиеся следствием различных ритмов работы на смежных участках.
Бункера станавливают либо через равное число механизмов, либо на частках с равновероятной длительностью простоев, либо при переходе от одного вида обработки к другому. Во избежание простоев автоматических линий повышают надежность механизмов и приспособлений, увеличивают размерную стойкость инструментов, лучшают обслуживание линии.