6.2. Параметры поточных линий

Важнейшим параметром поточных линий является такт линии или ритм линии. Такт линии – это штучный ритм, когда передача изделий осуществляется поштучно.

Такт линии - интервал времени между выпуском (запуском) каждых двух следующих друг за другом изделий.

При передаче изделий транспортными партиями ритмичность работы поточной линии характеризует ритм линии - интервал времени, отделяющий выпуск (запуск) одной пачки от следующей за ней.

Формулы для расчета основных параметров поточной линии представлены в табл. 22.

Таблица 22 - Параметры поточных линий

Параметр	Формула расчета
такт линии (штучный ритм) (мин./шт.)	r = Fд/ Nзап
ритм линии (мин./партия)	R = r * p
суточный действительный фонд времени работы линии, мин.	Fд = (Тсм - Тп)s,
программа запуска, шт.	Nзап = Nвып 100/(100-а),
расчётное число рабочих мест	cpi = ti/ r
принятое число рабочих мест	cпрi cpi (округлить до целого числа)
коэффициент загрузки рабочего места	kзi = cpi / cпрi

где Fд – действительный фонд времени работы линии в планируемом периоде (месяц, сутки, смена) мин.; N_зап – программа запуска по изделию на этот же период, шт.; F_к – календарный фонд времени работы (месяц, сутки, смена), мин.; Т_п - регламентированные перерывы для отдыха и профилактических мероприятий, мин.; s – число рабочих смен в сутки; N_вып – программа выпуска по изделию на этот же период, шт.; а – технологические потери, обусловленные, например, изготовлением пробных деталей при наладке оборудования, или расходом деталей при контрольных операциях, %; p - число изделий в партии; c_pi - расчётное число рабочих мест на i–й операции; t_i – норма времени на i–й операции, мин.; c_прi - принятое число рабочих мест на i–й операции; k_зi - коэффициент загрузки отдельного рабочего места.

Исходными данными для расчёта параметров поточных линий служат программа запуска продукции на линию за рассчитываемый период (месяц, сутки, смену), а также фонды времени и нормы времени.

За каждый ритм на линии и рабочих местах выполняется одинаковый по количеству и составу объём работы, то есть имеет место не только ритмичность выпуска, но и ритмичность работы.

По способу поддержания ритма различают линии с регламентированным и свободным ритмом. Линии с регламентированным ритмом характерны для непрерывно-поточного производства. Здесь ритм поддерживается с помощью конвейеров или сигнализации. Линии со свободным ритмом не имеют технических средств, строго регламентирующих ритм работы. Применяются при любых формах потока, соблюдение ритма в этом случае возлагается непосредственно на работников данной линии.

Следующими важными параметрами поточной линии являются число рабочих мест на линии, определяемое как сумма рабочих мест по всем операциям, закреплённым за данной линией, и степень их загрузки. Различают расчётное число рабочих мест на каждой операции и принятое число рабочих мест – величина, получаемая округлением расчётного числа рабочих мест до целого числа. Округление осуществляется в большую сторону при превышении свыше 8 %. Например, 2,3 нужно округлить до 3, а 2,08 можно округлить до 2.

6.3. Особенности организации непрерывно-поточных и прерывно-поточных линий

Работа непрерывно-поточной линии основана на согласовании длительности операций с тактом линии. При этом длительность операций должна быть равна или кратна такту.

Процесс согласования длительности операций с тактом поточной линии называется синхронизацией. Условие синхронности можно выразить следующим образом:

t₁/c₁= t₂/c₂= t₃/c₃=,…, = t_m/c_m= r_нл,

где t₁, t₂, t₃,…, t_m - нормы времени по операциям, мин.; c- число рабочих мест на операции; r_нл - такт непрерывно-поточной линии, мин./шт.

Синхронизация осуществляется путем изменений состава операций и организационных условий их выполнения. Различают два ее типа: предварительную, выполняемую в период проектирования линий, и окончательную, осуществляемую во время отладки линии в цеховых условиях.

Предварительная синхронизация достигается подбором метода выполнения операций, оборудования и технологической оснастки, режимов обработки и структуры операции. В операциях с большим удельным весом ручного времени, например на сборке, синхронизация достигается в результате перекомпоновки переходов.

Окончательная синхронизация осуществляется путём применения средств малой механизации, форсирования технологических режимов, внедрения высокопроизводительной оснастки, рационализации планировки рабочих мест и улучшения их обслуживания. Это может быть индивидуальный подбор рабочих для перегруженных операций. А также использование материального стимулирования повышения производительности труда. Если необходимо синхронизировать механизированные и автоматизированные процессы, часто прибегают к концентрации выполнения операций на специальном оборудовании. В отдельных случаях может возникнуть необходимость пересмотра конструкции изделия.

При синхронизации технологического процесса следует учитывать условия выполнения операции на линии, то есть характер транспортировки (непрерывное или пульсирующее движение объекта), размер передаточной партии, место выполнения операции (на транспортёре, на стационарном рабочем месте) и др., так как эти условия определяют состав элементов операции и оказывают влияние на структуру ритма.

Ритм работы, а, следовательно, и производственный цикл тесно связаны с организационной формой поточной линии, поэтому выбор последней всегда требует предварительного анализа и обоснования.

При частично синхронизированных процессах, то есть процессах со значительными колебаниями затрат времени на операциях, создают непрерывно-поточные линии со свободным ритмом. Здесь при передаче изделий с операции на операцию могут возникать некоторые отклонения от расчётного ритма, его поддержание достигается главным образом механизацией и поддержанием стабильной производительности оборудования на основных операциях. Для непрерывной работы на рабочих местах создают небольшой резервный задел (запас) полуфабрикатов.

В поточном производстве широко применяют конвейеры. Они обладают значительными преимуществами: поддерживают ритм работы линии, облегчают труд рабочего, дают возможность наблюдать за движением заделов, уменьшают потребность во вспомогательных рабочих и т.д.

Конвейер, как разновидность непрерывно-поточной линии, характеризуется помимо основных параметров, также такими параметрами, как шаг, скорость конвейера, длина рабочей зоны операции, длина рабочего участка конвейера и общая длина ленты транспортёра.

Шаг конвейера - расстояние в метрах между осями смежных изделий или пачек, равномерно расположенных на конвейере.

Скорость конвейера (v_к, м/мин.) должна быть согласована с тактом работы линии: v_к = l_о/ r_нл,

где l_о – шаг конвейера (м).

При передаче изделий пачками: v_к = l_о /( p* r_нл).

Скорость конвейера должна обеспечивать не только его заданную производительность, но и удобство, и безопасность труда. Диапазон наиболее рациональных скоростей 0,1 – 2 м/мин.

Рабочая зона (станция) операции (L_iн, м) - участок рабочего конвейера, на котором при постоянной скорости конвейера выполняется операция. Нормальную длину рабочей зоны операции определяют

L_iн = l_о c_{i .}

На операциях со значительными колебаниями времени их выполнения предусматривается резервная (дополнительная) зона (м), которая может быть определена:

L_iрез = L_iн (t_maxi -t_i)/ t_i = Δ l_о

Длина резервной зоны определяется числом целых делений Δ, добавляемых к нормальной зоне операции.

Длина рабочей зоны операции является суммой длины нормальной зоны и дополнительной зоны:

L_i= L_iн+L_iрез = l_о c_i + Δ l_о = l_о (c_i + Δ).

Длина рабочего участка конвейера (L_ру, м) определяется как сумма длины рабочих зон по операциям

L_ру = L_i = l_о c_i + Δ l_о= l_о (c_i + Δ).

Общая длина ленты транспортёра

L_л = 2 L_ру + π D,

где D – диаметр натяжного и приводного барабанов, мм.

Существуют поточные лини с рабочими, с распределительными конвейерами и поточно-автоматические. Непрерывно-поточные линии с рабочими конвейерами характеризуются свободным ритмом.

Для крупных и тяжелых изделий (в тяжелом машиностроении и при сборочно-монтажных работах) применяют разновидность поточных линий - линии с неподвижным объектом (стационарный поток).

Непрерывно-поточные линии с неподвижным объектом применяются при сборке крупногабаритных изделий, когда на стационарных рабочих местах (стендах, площадках) находится одновременно несколько изделий. Процесс сборки расчленён на такое же число операций. Специализированные бригады (состав бригады устанавливают исходя из трудоёмкости операции и заданного такта линии) или отдельные рабочие в установленной последовательности обходят объекты, выполняя с заданным тактом свои операции. Число стендов (собираемых машин) соответствует числу операций, а, следовательно, числу бригад. Иногда предусматриваются один-два запасных стенда – для разработки, исправления дефектов, комплектования изделий на линии.

Прерывно-поточные линии применяются при обработке трудоёмких деталей на разнотипном оборудовании. Технологические операции не синхронизированы. Вследствие различной трудоёмкости операций на этих линиях возникают межоперационные оборотные заделы, что служит показателем прерывности процесса. Однако ритмичность выпуска здесь соблюдается. Для обеспечения ритмичной работы на такой линии необходимо установить наиболее целесообразный регламент её работы. Регламент должен предусматривать величину укрупнённого ритма, порядок работы на каждом рабочем месте, последовательность и периодичность перехода рабочих-совместителей по обслуживаемым станкам, размер и динамику оборотных заделов.

Укрупнённый ритм – интервал времени, в течение которого на линии формируется выработка продукции установленной величины, например, часовая, сменная.. При выборе ритма необходимо учитывать периодичность передачи продукции с данной линии на последующие участки; требования рациональной организации труда для рабочих-совместителей (частоту переходов), а также оптимальную величину заделов.

Для расчёта и организации линии составляют план-график её работы. При его составлении предварительно определяют расчётный такт линии:

r_пр = F_дсм/ N_см,

где F_дсм – действительный сменный фонд времени, мин; N_см – сменная программа запуска, шт.

Далее определяется расчётное и принятое (округляется до целого числа) число единиц оборудования по операциям, рассчитывается загрузка рабочих мест, строятся графики работы оборудования и рабочих в течение укрупнённого ритма линии.

Для нормальной работы поточной линии необходим определённый задел, то есть определённый размер незавершённого производства. Внутрилинейный задел поточной линии состоит из следующих частей: технологический, транспортный, оборотный, страховой (гарантийный) задел. Незавершённое производство не синхронизированных поточных линий в натуральном выражении равно только оборотному заделу.

На непрерывно-поточных линиях создаются заделы трёх видов.

Технологический задел соответствует тому числу изделий, которое в каждый момент находится в процессе обработки на рабочих местах. При поштучной передаче технологический задел соответствует числу рабочих мест на линии: Z_тех=c; при передаче изделий пачками Z_тех=p*c.

Транспортный задел состоит из того числа изделий, которое в каждый момент находится в процессе транспортировки на конвейере. При поштучной передаче изделий с предыдущей непосредственно на последующую операцию задел равен Z_тр=c-1; а при передаче пачками: Z_тр= (c-1)p.

Резервный (страховой) задел создаётся на наиболее ответственных и нестабильных по времени выполнения операциях, а также на контрольных пунктах. Этот задел, находящийся в той стадии технологической готовности, которая соответствует данной операции, должен восполнить недостаток деталей при отклонении от заданного такта на данной операции. Величину этих заделов устанавливают на основе вероятности отклонений от заданного такта работы на данном рабочем месте (в среднем 4-5 % сменного задания). Недостаток деталей восполняется в периоды регламентированных перерывов, во внеурочное время или на внепоточных производственных участках.

Оборотный задел возникает исключительно на не синхронизированных поточных линиях вследствие различной трудоёмкости смежных операций или из-за сдвига по времени графиков работы рабочих мест. Величина оборотного задела в течение периода оборота линии является переменной величиной и рассчитывается в зависимости от сочетания графиков работы рабочих мест на смежных операциях.

Межоперационный оборотный задел по каждой паре смежных операций определяется как разница производительности этих смежных операций, как разность числа изделий, обработанных на этих операциях за определённый период времени. Максимальная величина задела (шт.):

Z_max= Tc_i/t_i – Tc_i+1/t_i+1,

где T – период времени работы на смежных операциях при неизменном числе работающих станков, мин.; c_i , c_i+1 - число единиц оборудования, работающих на смежных i-й и (i+1)-й операциях в течение периода времени T; t_i , t_i+1 - нормы времени на этих операциях (мин.).

Условия выработки продукции на операциях в течение ритма изменяются, поскольку изменяется число работающих станков в связи с предусмотренной периодичностью их загрузки, а значит, и величина задела внутри ритма будет изменяться.

Задел со знаком «+» означает его возрастание за расчётный период T, так как предыдущая операция более производительная, чем последующая, то есть выдаёт больше изделий, чем может быть обработано на последующей операции.

Задел со знаком «-» означает убывание задела и необходимость создания его до начала периода T, поскольку предыдущая операция менее производительна, чем последующая, и выдаёт изделий меньше, чем необходимо для непрерывной работы станков на последующей операции.

Пространственная планировка оборудования на линии подчиняется общим требованиям цепного расположения с учётом возможного территориального сближения рабочих мест. Движение предметов труда по операциям – параллельно-последовательное с поштучной или партионной передачей.