Министерство по образованию и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Факультет экономики и права

Кафедра экономики, коммерции и налогообложения

Построение графиков производственного процесса

Методические указания к проведению

практических занятий и самостоятельной работы по дисциплине «Управление производством»

для студентов специальности «Обработка металлов давлением» 110600,110610.

Магнитогорск 2007

УДК:669.1:658

Составители: Н.Т. Баскакова

Т.Н. Горина

Н.И. Мельник

Построение графиков производственного процесса: Метод. указ. к проведению практических работ по курсу Управление производством для студентов спец. 1106, 1110./ Н.Т. Баскакова, Т.Н. Горина, Н.И. Мельник – Магнитогорск: МГТУ.2007, - 22с.

Предназначены для проведения практических занятий и самостоятельной работы. Использование их в качестве раздаточного материала позволяет интенсифицировать учебный процесс.

Рецензент Н.А. Варламов

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Денная работа предназначена для закрепления теоретических зна­ний и приобретений практических навыков построения суточных графиков производственных процессов на примере доменного, сталеплавиль­ного и прокатного производства с целью применения полученных знаний при расчете производственной мощности в производственной программы. Полученные знания будут закреплены при выполнении курсово­го и дипломного проектирования по курсу «Управление производством. Обработка металлов давлением».

Работа выполняется индивидуально. При подготовке к работе студент обязан изучить методические указания к работе и литературу по теме: "Производственные процессы и их организация", "Организа­ции производства в доменных, сталеплавиль­ных и прокатных производствах и цехах четвертого передела".

Оформляется работа самостоятельно каждым студентом в виде отчета и защищается у преподавателя.

1. Методические указания

Под производственным процессом на промышленном предприятии понимается совокупность трудовых, естественных и автоматических про­цессов, направленных на превращение исходных материалов в готовую продукцию.

Производственный процесс является главным объектом организации и управлении промышленным предприятием. В условиях социализма научная организация производственных процессов должка базироваться на общих принципах, присущих предприятиям любой отрасли промышленности: специализации, пропорциональности, поточности (прямоточности), непрерывности параллельности, ритмичности.

Специализация - расчленение производственного процесса на спе­циализированные части - обусловливает выделение и обособление на предприятии цехов, участков, рабочих цвет, на которых частично или полностью изготавливается определенная продукция.

Пропорциональность - пропорциональная производительность всех, цехов завода и в рамках цехов - пропорциональная пропускная способность отделений, участков, агрегатов, рабочих мест.

Поточность (прямоточность) - пространственное размещение производственных подразделений на заводской территории, которое соответствует строгой технологической последовательности переработки исходных материалов в готовую продукцию, исключающее нерациональные перемещения грузов (обеспечение самого короткого пути предмета труда от начала до конечной стадии обработки).

Непрерывность – безостановочное (непрерывное) превращение материалов полуфабрикат и готовую продукцию в течение установленного промежутка времени (сведение к минимуму всякого рода перерывов в ходе производства).

Параллельность – полная и частичная одновременность выполнения отдельных частей производственного процесса.

Ритмичность – выпуск в равные промежутки времени равного или возрастающего количества продукции – означает соразмерность во времени, т.е. закономерное чередование каких-либо соизмеримых элементов или явлений.

Металлургическое производство и технологические процессы имеет свои отраслевые особенности, отличающие их от других промышленных производств, которые, в свою очередь, оказывают влияние на формы и методы организации производства. Важнейшими специфическими особенностями производства черных металлов являются:

-комплексность и структурная сложность, современных металлурги­ческих предприятий;

-высокая степень концентрации производства;

-масштабность и массовость производства;

-многостадийность технологии и высокая материальность;

-энерготехнологическая связь основных переделов.

Любой производственный процесс имеет свою конкретную структуру, отражающую его сущность. Под структурой производственного процес­са понимается его состав и соотношение между затратами времени каждой операции и перерывов и общей длительностью производственного процесса металлургического предприятия представлен на рис. 2.1.

Стадия производственного процесса - часть процесса, имеющая технологическую и организационную завершенность, - представляет собой металлургический передел.

Ступень (этап) - честь производственного процесса, включающая в себя комплекс технологических однородных производственных операций, представляет участок производства, за которым закреплены орудия труда и исполнители, выполняющие комплекс работ над опреде­ленным - предметом труда. Ступень, определяющая выпуск продукции цеха, называется основной ступенью (печи, конвертеры, станы). Все остальные ступени обслуживают основную ступень. Ступень, которая не удовлетворяет требованиям основной ступени (основного агрегата), называемся узкой (узким местом процесса или цеха). По последовательности размещения различают входящую, промежуточную и выходную ступени.

Операция - законченная на данной ступени часть производственного процесса, характеризующаяся единством технологических признаков, выполняемая одним или несколькими рабочим на определенном рабочем месте специализированными средствами труда. Различают основные технологические (производственные) операции - ряд действий рабочего или крупиц и управляемых и используемых ими орудий труда для изменения свойств, формы, размеров, взаимного расположение. Совокупность основных операций образует технологический процесс. Вспомогательные операции предназначены для обслуживания производственных операций и связаны с перемещением, ремонтом, контролем качества продукции. Каждая операций делится на элементы операций.

Элемент операции - составная часть операции - объединяет несколь­ко приемов, состоит из ряда законченных действий.

Прием - честь операции, представляющая собой группу действий, связанных одним целевым назначением. Они характеризуются неизменностью способа выполнения, режима работы и участвующих в нем материальных факторов.

Действия (трудовые движения) - часть приема, результат воздействия человека на предмет и другие труда (изменение положения человека относительно орудии труда) заключается в прикосновении рабоче­го к предметом или средствам труда или перемещение рабочего с предметом труда либо без него.

Металлургические производственные процессы имеют неоднородный характер в отличаются большим разнообразием, сложностью и комплектностью. Все производственные процессы на металлургических пред­приятиях можно классифицировать по следующий признакам (рис. 2,2):

1. Назначение и роль в осуществлении основной функции (дости­жение конечной цели, технологической значимости):

   1. основные - процессы качественного изменения (химико-физического, физико-механического) предметов труда (исходного сырого материала) последовательно в полуфабрикат и готовую продукцию (чугун, сталь, прокат);

   2. подобные - процессы, в которых осуществляется добыча и под­готовка исходного сырья и вспомогательных материалов (агломерат, кокс, огнеупоры, лом и т.д.);

   3. побочные - процессы, связанные с изготовлением рабочими различ­ных видов продукции из отходов основного производства (кирпич, це­мент, шлакобетон, ПТНП и т.д.);

   4. вспомогательные - процессы, обеспечивающие бесперебойное про­текание основных процессов:

- обслуживающие - осуществление ремонта, снабжение теплом, энергией, кислородом и т.д.;

- контрольные - осуществление технического контроля продукции;

- складские - материально-техническое обеспечение.

2. Способ воздействия на предмет труда.

Способ воздействия на предмет труда, т.е. степень технической оснащенности труда и роли человека (участие рабочего):

1. ручные - процессы, осуществляемые рабочим без помощи механизмов с применением простых инструментов и приспособлений (молоток, напильник, рубило, тиски к др.), направлены на перемещение предме­тов труда или изменение их формы (перемещении грузов со склада в вагон, слесарная обработка, ручная клеймовка);

2. машинно-ручные (механизированные) - процессы, в которых челочек управляет машиной или обслуживает ее с применением ручного труда (прокатка на неполностью механизированных стенах, обработка деталей на стенках при ручной подаче, установке и съем готового изделия);

3. машинные - процессы, направленные на изменение формы пред­мета труда; выполняются функции контроля и управления (прокатка на непрерывных станах);

4. аппаратные (машино-автоматические) - процессы, направленные на изменение качества предметов труда, выполняемые машиной или агрегатом (как правило, в специальных емкостях - аппаратах) под наблюдением рабочего (доменный, мартеновский процесс, травление и т.д.);

5. автоматические - процессы, выполняемые на автоматизированных заводах, заводах-автоматах, происходящие без участия человека.

3. По характеру движения и обработки предметов груда во времени:

1. непрерывные - процессы, в которых происходит непрерывное превращение исходного сырья, материалов или полуфабрикатов и готовой продукции. Эти процессы протекают без интервала в работе агре­гат и между выпусками единиц или партий продукции и неотделимы друг от друга (доменный, непрерывная прокатка);

2. полунепрерывные - процессы, в которых производственные цик­лы по характеру обработки отделены друг от друга, а агрегат (машина) работает непрерывно (сталеплавильный процесс, прокатка на блюминге, правка на роликоправильной машине и т.д.);

3. периодические или прерывные (дискретные) процессы, в которых производственные циклы отделены друг от друга и орудие труда действует периодически с различными интервалами (обработка прокатных валков на вальцетокарном станке).

4. По степени возможности наблюдения за ходом процесса:

1. закрытые - процессы, происходящие в агрегатах, где изменения не поддаются визуальному наблюдению. О ходе этих процессов судят по косвенным признакам (химсоставу чугуна, шлака, давлению, соста­ву и температуре колошникового газа и т.д.);

2. открытые - процессы, при которых изменения предметов груда поддаются непосредственному наблюдению (резка металла после прокатки, отделка проката, обработка на металлорежущих станках и т.д.);

3. полузакрытые - в которых качественное изменение поддается лишь частичному наблюдению (мартеновский процесс, процесс прокатки, где скрыто изменение внутренней структуры, но видно изменение формы).

5. По форме организации (тип производства и организационные характеристики):

1. массовые (поточная форма организации производственного процесса) - процессы, в которых выпускается в большом количестве одно­родная продукция в соответствие с предметной специализацией. При этом оборудование специализировано по гидам продукции, за рабочим местом закреплена одна операция (доменный, сталеплавильный цехи);

2. серийные (крупно-, мелко-, серийное) (партионная форма орга­низации) - процессы, при которых партиями (сериями; изготавливается широкая номенклатура продукции; при этом рабочие места неполностью специализированы, за каждым из них закреплено несколько операций (СПЦ, ЛИЦ, ПШЦ);

3. индивидуальные (единичная форма организации) - процессы, при которых в небольших количествах изготавливается большая номен­клатура продукции, при этом отсутствует специализация рабочих мест и оборудования (ремонтные цехи предприятия).

6. Характер производственных связей между агрегатами и участники.

Более подробно рассмотрим классификацию производственных процессов и их отдельных частей по характеру протекания во времени:

1. циклическими называются процессы (или их составные части), систематически повторяющиеся при производстве каждой единицы про­дукция;

2. нециклическими – периодически или эпизодически повторяющиеся процессы или их части.

Часть циклического процесса, повторяющаяся с каждой единицей продукции, называется циклической или циклом. В наиболее общем виде длительность производственного цикла представляет период времени между запуском исходных материалов или полуфабрикатов в произ­водство и выпуском его в виде готового продукта. Следует различить производственный цикл изготовления единицы продукции на стадий, ступени, операции (выпуск одной плавки стали) и всего технологи­ческого процесса, но уровне цеха или предприятия (чугун, сталь, готовый прокат). Таким образом, производственный цикл представляет собой замкнутый комплекс операций или работ, осуществляемых в определенной последовательности во времени над каждой единицей продукции.

Временная структура производственного цикла показана на рис. 2.3.

Как видно из схемы, производственный цикл состоит из нескольких частей, качественно неравнозначных и количественно неравных. В общем виде производственный цикл может быть определен по следующей формуле:

Т_ц = t_o + t_n + t_ecт + t_хр, (2.1)

t_o = t _техн + t_воп + t_тр + t_к (2.2)

t _техн = t_пз + t_ц (2.З)

t_n =t_мц + t_мо + t_во (2.4)

где Т_ц - длительность производственного цикла, сут ,ч;

t_o - длительность операций, сут , ч;

t_n - время, затрачиваемое на перерывы, сут, ч;

Рис.2.3 Временная структура производственного цикла

а) прерывный процесс

Время, мин.

б) не прерывный процесс

Время, мин.

Рис. 2.4. График простых циклических процессов

t_ц – длительность цикла, (ч,с);

t_i – длительность интервала , мин (ч,с).

t_ecт - длительность естественных процессов, регламентирован­ного прослеживания предметов труда, сут ,ч;

t_хр - время, затрачиваемое на хранение для образования транспортной партии, сут ,ч;

t _техн - длительность основных технологических операций, сут, ч.;

t_пз - время, затрачиваемое на подготовку к выполнению технологических операций, сут ,ч;

t_ц - длительность технологического цикла, ч;

t_воп, t_тр, t_к - соответственно длительность вспомогательных операций, транспортировки и технического контроля, сут ,ч;

t_мц, t_мо, t_во - соответственно длительность межцикловых (межсменных), межоперационных и внутриопе- рационных перерывов, сут ,ч.

Производственный цикл имеет циклическую и нециклическую части. К циклической части относятся технологический цикл, время пролеживания и т.д.

К нециклической части процесса относятся подготовительные, заключительные работы, возникающие в результате аварий и неполадок (смазка механизмов, перевалка валков, уборка и т.д.).

Длительность производственного цикла оказывает влияние на величину незавершенного производства, запасов оборотных средств и необходимых производственных площадей, включая и межцеховые склады. Чем короче длительность цикла, тем меньше зат­раты и потери, связаны с учетам и хранением запасов о незавершенного производства. Сокращение длительности производственного цикла, снижает текущие издержки предприятия, повышает рентабельность производства.

Снижение длительности производственного цикла может осуществляться двумя путями:

1. совершенствование техники и технологии производства (интенсификация производственных процессов, замена естественных процессов эффективными искусственными – нормализацией – низкотемпературным постоянным нагревом и отпуском – вместо естественного старения отливок и т.д.)

2. повышение уровня организации производства (снижение удельного веса регламентированных перерывов за счет их рационального использования для подготовки рабочих смен и организационных перерывов за счет снижения нарушения нормального процесса производства и аварийных и неплановых простоев).

Рассмотрим более подробно циклические процессы.

Циклические процессы могут быть простые и сложные.

При простых процессах все операции выполняются одним орудием труда и одним рабочим. В свою очередь, простые циклические процессы (рис. 2.4) могут бить прерывными и непрерывными. Производи­тельность (Р) этих процессов определится по формулам:

а) для прерывного простого циклического процесса

(2.5)

2. для непрерывного простого циклического процесс

(2.6)

где t_см - длительность смены, ч;

t_пз - время подготовительно-заключительной работы, ч;

t_ц - длительность цикла, ч;

t_i - длительность интервала, ч;

N - число единиц, обрабатываемых за цикл (количество продукции, производимое за цикл), натура.

К сложным циклическим процессам относятся процессы, осуществля­емые, на двух, трех и более рабочих местах, имеющих свои орудия труда и своих рабочих. Сложные процессы также могут быть прерывными и не прерывными (рис. 2.5).

Производительность этих процессов определится:

(2.7)

(2.8)

где P - длительность одного перекрытия, ч;

R – длительность такта, ч;

t_o - операционное время, ч.

Длительность перекрытия характеризует время о начале последу­ющего цикла до окончания предыдущего.

Величина такта процесса представляет собой время от начала (или конца) предыдущего цикла до начала (или конца) следующего цикла (отрезок времени, через который начинаются или заканчиваются очередные циклы) и представляют собой разность между длитель­ностью цикла и перекрытия.

Рис. 2.5. График сложных циклических процессов

Рис.2.6. График процессов с перекрытием циклов

Сложные производственные процессы с перекрытием циклов в зависимости от xapактера выполнения операций на отдельных ступенях могут иметь следующие организационные формы (рис. 2.6):

• с последовательным протеканием операций на отдельных ступенях (вы­пуск и транспортировка чугуна);

• с опережением операций, протекающих на последующих ступенях, по отношению к аналогичным операциям на предыдущих ступенях (про­цесс прерывной прокатки металла, когда раскат какое-то время нахо­дится одновременно в 2-х клетях);

• с параллельно-последовательным протеканием операций. В таких процессах передача предметов труда производится транспортными партиями, величина которых меньше величины обработки партий (разливка плавки стали из 2-х ковшей в два полусостава);

• с параллельным выполнением операций на отдельных ступенях (процесс прокатки на станах одноклетьевых, линейных и с последовательным расположением клетей).

Производительность процесса с перекрытием циклов можно увеличить, совершенствуя его структуру (даже без изменения технологии и продолжительности обработки единицы продукции). Для этого нужно достичь сближения циклов. Такое сближение может осуществляться до тех пор, пока на одной из ступеней операции вплотную подойдут друг к другу или между ними будет минимально необходимый интервал (см. рис. 2.5 б).

Ступень, которая ограничивает, дальнейшее сближение циклов, называется "узкой". Сокращенна продолжительности операции на узкой ступени позволяет производить дальнейшее сближение циклов до теx пор, пока вновь не выявится узкая ступень (та же или другая).

Таким образом, рост производительности процесса достигается за счёт оптимизации такта узкой ступени. Оптимизацию ("расшивку") узкой ступени можно осуществить с помощью следующих направлений:

1. Выравнивание загрузки ступеней за счет:

1. уменьшения продолжительности операции или интервала за счет интенсификации процесса, применения новых приспособлений и механизмов, улучшения организации производства;

2. распределения, части операций узкой ступени между другими ступенями (рис. 2.7,б).

   2. Увеличение числа ступеней за счет:

Рис. 2.7. Направления сокращения такта прокатки

1. расчленения операций узкой ступени на две или несколько последовательных операций (рис. 2.7,в);

2. параллельного выполнения операций узкой ступени на двух или нескольких одинаковых орудиях или рабочих местах путей дублирования или умножения операций (рис. 2.7,г).

3. Исключение лишних операций из операционного времени узкой ступени.

Взаимная связь производственных процессов на металлургических предприятиях, поточное движение предметов труда, передача их в горячем, состоянии с одного передела на другой требуют четкого согласования во времени работы смежных участков, и цехов, а также максимального сокращения интервалов между этапами (стадиями) произ­водственных процессов. Время и порядок выполнения каждой операции устанавливаются и регламентируются в соответствии с принятым тех­ническим режимом и передовыми методами труда.

Система организации производственных процессов, определяющая в соответствии с режимом технологического процесса содержание, способ выполнения, длительность, последовательность и параллельность операции во времени называется регламентированным режимом. Эта си­стема воплощается в пооперационных и комплексных графиках, произ­водственно-технических инструкциях, правилах технической эксплу­атации оборудования и т.п. Исходными данными для составления гра­фиков должны быть нормативы времени выполнения элементов операций, отраженных в паспортах оборудования и цехов.

В пооперационных графиках регламентируется время начала и окон­чания выполнения операций, параллельность их протекания, а также порядок и последовательность выполнения элементов операций. Это позволяет контролировать ход процесса на всех стадиях и оператив­но устранять причины, вызывающие отклонения от графика.

Построение графиков начинается с установления последовательности и длительности протекания операций на основных агрегатах (доменная, мартеновская, электросталеплавильная печи, конвертер, прокатный стан).

Например, в соответствии с принятыми нормативами в графике ра­боты мартеновской печи указывается общая продолжительность плавки и длительность каждой операции (заправка, завалка, заливка чугуна, плавление и т.д.). Если в цехе иметься несколько основ­ных агрегатов, график процесса строится с учетом взаимной увязки их работы и обеспечения равномерной загрузки оборудования и участков.

В зависимости от длительности основной операции и возможности ее регулирований графики могут быть закрепленными и скользящими.

Закрепленные графики отражают выполнений основных оперений в определенное время суток (выпуск чугуна из доменной печи).

Скользящие графики: предусматривают определенную продолжительность операции, но без привязки ее по времени суток (длитель­ность плавки стали разных марок не является кратным длительности суток, что не позволяет привязать начало плавки к определенному времени).

На основании графика работы основного участка (основной ступени) строятся графики работы на других вспомогательных ступенях производственного процесса, как правило, эти графики являемся закрепленными (график работы шихтового двора мартеновского цеха созда­ет резерв в 3-4 шихтовых состава и в среднем за сутки обеспечивает подготовку и подачу нужного количества составов).

Графики на соподчиненных участках проектируются с некоторым резервом времени по сравнению с принятой продолжительностью основной ступени. Это предотвращает задержку в работе основной ступени при ускорении процесса.

На основе пооперационных графиков составляются комплексный гра­фик, увязывающий во времени работу всех взаимосвязанных участков. Комплексный график составлять на длительный период (неделю, месяц) целесообразно, если цех выпускает один вид продукции или при постоянстве работы агрегатов (доменный цех). При различной сортаменте и непостоянной длительности основной операции (сталеплавильные в прокатные цехи) необходимо составлять оперативные суточные графи­ки. Выполнение графиков на отдельных участках и по цеху в целом контролируется диспетчерским аппаратом. Координация и увязка рабо­ты связанных между собой цехов осуществляет общезаводская диспет­черская служба.

Суточные графики в отдельных цехах имеют свои особенности.

В доменных цехах, характеризующихся стабильностью работы агрега­тов, составляются постоянно действующие суточные графики, в которые вносятся коррективы при ремонтах, изменении видов выплавляемого чугуна, распределении его по потребителям и т.д. В доменных цехах составляются следующие суточные графики:

1. Поступления сырья и работы оборудования (вагоноопрокидывателей, рудногрейферных кранов и т.д.);

2. Подачи сырья, агломерата и кокса соответственно с рудного двора, аглофабрик, КХП, загрузки бункеров, работы оборудования (краны, бункерные эстакады и т.д.);

3. Выпусков чугуна и шлака;

4. Оборота чугуновозных ковшей с разливочных машин;

5. Работы шлаковозных ковшей, участка, грануляции шлака и шлаковой свалки;

6. Выпуска и вывозки пыли из пылеуловителей.

В сталеплавильных цехах состав и размещение во времени различных операций на основных агрегатах и остальных участках не имеет строго стабильного характера и определяется состоянием агрегата, шихт и маркой стали. Графики доставляются по каждому агрегату ежесуточно с учетом работы за предыдущие сутки. В гра­фике указывается время запуска плавки и продолжительность каждой операции. По каждой плавке указывается марка стали, развес и тип отливаемых слитков. Для обеспечения графика работы сталеплавильных агрегатов составляются следующие графики:

1. По подготовке и подаче с шихтового двора на рабочие площад­ки определенного количества шихтовых и полировочных составов (шихтовые составы подаются заблаговременно; для равномерной рабо­ты, кроме того, предусматривается несколько запасных составов с шихтой для подачи по мере необходимости);

2. Работы миксера и подачи чугуна к печам;

3. По подготовке составов с изложницами и график оборота составов;

4. подготовки и подачи сталеразливочных ковшей и шлаковых чаш.

В прокатных цехах суточные графики, составляются раздельно:

По горячему пролету (нагрев, прокатка, горячая отделка в потоке) и по холодной отделке и отгрузке. Графики работы обжимных цехов учитывают взаимосвязь со сталеплавильными цехами - по очередности прокатки, разных марок сталей строятся графики выпуска разливок плавок в мартеновских и конвертерных цехах, что позво­ляет уменьшить количество переходов и течении смены. В суточном графике прокатного стана устанавливается последовательность про­катки стали по маркам, профилеразмерам и заказчикам, время перевалок, перенастроек стана. Указываются также номера плавок, предназначенных для отдельных профилеразмеров и заказов.

Суточный график отделения отделки содержит задания по каждому отделочному агрегату, по сдаче и отгрузке готового проката и также по подготовке вагона на следующие сутки с указанием номеров плавок проката, подлежащих отработке. При составлении графика сдачи и отгрузки необходимо обеспечить комплектование готовой продукции в соответствии с транзитными нормами и включенными в нее заказами.

Для оперативного планирования работы прокатных станов составля­ется часовой график прокатки, при котором устанавливается задание и ведется учет выполнения за каждый час рабы (в т или шт.).

Примеры суточных графиков для единичного оборудования доменного, сталеплавильного и прокатного производства приведены на рис. 2.8 – 2.11