При обеспечении автоматического перемещения производимых деталей вдоль линии, линия называется конвейером
Признаки поточного производства
Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени. Коэффициент закрепления операций в соответствии с ГОСТ 3.1108-74 для массового производства равен или меньше единицы. Таким образом на каждом рабочем месте закрепляется выполнение одной постоянно повторяющейся операции. При этом используется специальное высокопроизводительное оборудование, которое расставляется по поточному принципу (то есть по ходу ТП)и во многих случаях связывается транспортирующими устройствами и конвейерами с постами промежуточного автоматического контроля, а также промежуточными складами-накопителями заготовок, снабженными автоматическими перегружателями (роботами-манипуляторами). Последние обеспечивают смену заготовок на отдельных рабочих местах и пунктах контроля. Используются высокопроизводительные многошпиндельные автоматы и полуавтоматы, сложные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры. Широко применяются автоматические линии и автоматизированные производственные системы, управляемые ЭВМ.
Значительное применение находит высокопроизводительная технологическая оснастка, инструменты из синтетических сверхтвердых материалов и алмазов и фасонные инструменты всех видов.
Широко используются точные индивидуальные исходные заготовки с минимальными припусками на механическую обработку (литье под давлением и высокоточное литье, горячая объемная штамповка и прессовка, калибровка и чеканка и т. д.)
Требуемая точность достигается методом автоматического получения размеров при обработке на металлорежущем оборудовании и методом полной взаимозаменяемости при реализации ТП сборки. Только в отдельных случаях применяется селективная сборка, обеспечивающая групповую взаимозаменяемость.
Средняя квалификация рабочих в современном массовом производстве ниже чем в единичном. На настроенных станках работают рабочие-операторы сравнительно низкой квалификации. Одновременно в цехах работают высококвалифицированные наладчики станков, специалисты по электронной технике и пневмогидроавтоматике.
Дальнейшее развитие автоматизации приведет к уменьшению общего числа рабочих за счет сокращения малоквалифицированных специалистов, и в перспективе полностью автоматизированные производства будут обслуживаться минимальным числом высококвалифицированных специалистов-наладчиков сложного оборудования.
Технологическая документация массового производства разрабатывается самым детальным образом. Технические нормы тщательно рассчитываются и подвергаются экспериментальной проверке.
ГБПОУ «Самарский техникум промышленных технологий»
Лекция 4. ПОТОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
1. Поточное производство. 2. Виды поточных линий. 3. Виды конвейеров.
Эли Уитни
Генри Форд
Народный автомобиль
Поточное производство – это такое производство, при организации которого время выполнения всех операций согласовано по продолжительности и предметы труда перемещаются по рабочим местам сразу после выполнения каждой операции. Поточное производство характеризуется следующими признаками: 1. На каждой поточной линии изготавливается одно или несколько технологически сходных между собой изделий; 2. За каждым рабочим местом закрепляется одна постоянная для изделия операция; 3. Рабочие места в линии располагаются в соответствии с последовательностью операций технологического процесса; 4. Передача деталей с операции на операцию производятся по-штучно или небольшими партиями без межоперационного пролеживания или с короткими перерывами; 5. Технологический процесс осуществляется с соблюдением определенного ритма. Существует два вида поточных линий: — однопредметные поточные линии; — многопредметные поточные линии. На однопредметных поточных линиях обрабатывается или собирается изделие одного типоразмера в течение длительного времени. Однопредметными поточными линиями являются линии сборки машин, двигателей. На многопредметных поточных линиях обрабатывается несколько однородных изделий и используется в серийном и крупносерийном производстве. Существуют следующие типы многопредметной поточной линии: 1. Групповые поточные линии; 2. Переменные поточные линии. На групповых поточных линиях выполняются одинаковые или сходные технологические операции. Например, литейный конвейер. Заливка металлов производится в формы для получения разных отливок на одном рабочем месте и даже из одного ковша. На переменных поточных линиях изготавливаются технологически сходные изделия. Например, холодная листовая штамповка. Изготовление левого и правого крыльев автомобиля, дверей и т.п. Если длительность всех операций на поточной линии равны или кратны друг другу, то такой поток называют синхронизированным. В зависимости от степени синхронизации потоки делятся на непрерывные (синхронизированные) и прерывные (не синхронизированные). Для непрерывно-поточных линий характерна равная или кратная производительность всех рабочих мест. Линия, на которых не соблюдается равенство или кратность производительности на всех рабочих местах, называется прерывнопоточной линией. Прерывно-поточные линии применяются в механических цехах при обработке трудоемких изделий, когда из-за небольшого разнообразия используемого оборудования и инструмента трудно осуществить синхронизацию технологических процессов. В создании потока организующую роль играют конвейеры, которые перемещают изделие непрерывно или периодически регулируют ритм потока. Конвейеры бывают двух видов: распределительные и рабочие. Распределительный конвейер – это средство перемещения изделий между стационарными рабочими местами, расположенными около конвейера. Рабочие места располагаются или с одной стороны конвейера или по обе стороны. Движение конвейера осуществляется в свободном ритме, когда по мере окончания обработки изделия (детали) на операции она помещается на транспортер для передачи на последующее рабочее место. Для соблюдения ритма на потоке распределительный конвейер должен быть размечен, то есть обозначены места (лотки, зоны), на которые при прохождении мимо рабочего место должно быть помещено обработанное изделие на данной операции. Рабочий конвейер – технологические операции осуществляются на самом конвейере. Изделия на рабочем конвейере устанавливаются на специальные подставки. Внедрение поточных линий позволяет обеспечить высокие технико-экономические показатели: 1. Достигается высокая стабильность технологических процессов; 2. Значительно снижается брак; 3. Ликвидируется тяжелый физический труд; 4. Улучшается использование оборудования, площадей; 5. Снижается себестоимость изделия; 6. Повышается производительность труда.
Поточное производство: общая характеристика и особенности организации
Поточным производством называется прогрессивная форма организации производства, основанная на ритмичной повторяемости согласованных во времени основных и вспомогательных операций, выполняемых на специализированных рабочих местах, расположенных в последовательности технологического процесса.
1. Общая характеристика и виды поточного производства
Поточным производством называется прогрессивная форма организации производства, основанная на ритмичной повторяемости согласованных во времени основных и вспомогательных операций, выполняемых на специализированных рабочих местах, расположенных в последовательности технологического процесса.
Из этого определения следует, что для поточного производства характерны рассмотренные ранее принципы организации производственного процесса, в первую очередь принципы специализации, прямоточности, непрерывности, параллельности и ритмичности.
Принцип специализации в условиях поточного производства воплощается в создании предметно-замкнутых участков в виде специализированных поточных линий, предназначенных для обработки одного закреплённого за данной линией изделия или нескольких технологически родственных изделий.
Поэтому каждое рабочее место линии должно быть специализировано на выполнении одной или нескольких закреплённых за ним операций.
При закреплении за линией одного изделия она называется однопредметной.
Такие линии характерны для массового производства.
При закреплении за линией нескольких изделий (в чём может возникнуть необходимость при незначительной трудоёмкости обработки либо при небольших программных заданиях) линия являетсямногопредметной.
Такие линии характерны для серийного и массового производства. За многопредметными линиями изделия закрепляют с таким расчётом, чтобы их можно было обрабатывать с минимальными потерями времени на переналадку оборудования при достаточной загрузке рабочих мест и полном совпадении операций.
Принцип прямоточности предусматривает размещение оборудования и рабочих мест в порядке следования операций технологического процесса.
Первичным производственным участком является поточная линия. Различают простую цепочку рабочих мест на линии, где на каждой операции имеется только одно рабочее место, исложную при наличии на операциях двух или нескольких мест-дублеров.
Конфигурация поточных линий в зависимости от условий может быть прямолинейной, прямоугольной, круговой, овальной и т.д.
Принцип непрерывности на поточных линиях осуществляется в виде непрерывного (без межоперационного пролеживания) движения изделий по операциям при непрерывной (без простоев) работе рабочих и оборудования.
Подобные линии называются непрерывно-поточными.
В тех случаях, когда равенство производительности на всех операциях отсутствует, полная непрерывность не достигается и такие линии являются прерывно-поточными или прямоточными.
Принцип параллельности применительно к поточным линиям проявляется в параллельном виде движения партий, при котором изделия передаются по операциям поштучно либо небольшими пачками. Следовательно, в каждый данный момент на линии обрабатывается несколько единиц данного изделия, находящихся на разных операциях процесса. При строгой пропорциональности достигается полная и равномерная загрузка рабочих мест на линии.
Принцип ритмичности в условиях поточного производства проявляется в ритмичном выпуске продукции с линии и в ритмичном повторении всех операций на каждом ее рабочем месте.
На рисунке 1 показаны основные признаки, определяющие организационную форму поточной линии.
Возможные сочетания признаков
Рисунок 1 — Схема классификации основных видов поточных линий
Основными разновидностями применяемых в машиностроении поточных линий по степени специализацииявляются:
На непрерывно-поточных линиях с поштучной передачей изделий выпуск (запуск) каждого предмета осуществляется через один и тот же интервал времени, называемый тактом линии (или штучным ритмом).
Такт линии r строго согласовывается с производственной программой и рассчитывается по формуле:
где — действительный фонд времени работы линии в планируемом периоде (месяц, сутки, смена), мин.;N – производственная программа на этот же период, шт.
На непрерывно-поточных линиях с передачей издeлий тpaнcпopтными пapтиями ритмичность работы непрерывно-поточной линии характеризуется интервалом времени, отделяющим выпуск (запуск) одной пачки от последующей за ней, т.е. ритмом линии:
где р – число изделий в партии (пачке).
Таким образом, за каждый ритм на линии и рабочих местах выполняется одинаковый по количеству и составу объём работы.
На прерывно-поточных (прямоточных) линиях с характерной для них различной производительностью на отдельных операциях непрерывность отсутствует; однако ритмичность выпуска здесь может и должна соблюдаться.
Ритм линии в этом случае определяется интервалом времени, в течение которого на линии формируется выработка установленной величины, например, часовая, полусменная, сменная.
Способ поддержания ритма
По способу поддержания ритма различают линии:
· со свободным ритмом;
· с регламентированным ритмом.
Линии со свободным ритмом не имеют технических средств, строго регламентирующих ритм работы. Эти линии применяются при любых формах потока, и соблюдение ритма здесь возлагается непосредственно на работников данной линии.
Линии с регламентированным ритмом характерны для непрерывно-поточного производства. Здесь ритм поддерживается при помощи конвейеров или световой сигнализации.
Способ транспортировки предметов труда
Для транспортировки предметов труда в поточном производстве применяются следующие транспортные средства:
· транспортное оборудование непрерывного действия (приводные конвейеры различных конструкций);
· бесприводные (гравитационные) транспортные средства (рольганги, скаты, спуски и др.);
· подъёмно-транспортное оборудование циклического действия (мостовые и другие краны, монорельсы с тельферами, электротележки, автопогрузчики и т.п.).
Наиболее широко в поточном производстве применяют конвейеры. Они обладают значительнымипреимуществами:
· поддерживают ритм работы линии;
· облегчают труд рабочего;
· обеспечивают возможность наблюдения за движением заделов;
· уменьшают потребность во вспомогательных рабочих.
Необходимо различать рабочие и распределительные конвейеры.
Рабочие конвейеры предназначены для выполнения операций непосредственно на их несущей части. Рабочие конвейеры с непрерывным движением, например, автосборочные, позволяют выполнять эти операции во время движения конвейера.
Если по требованию технологического процесса операции должны выполняться при неподвижном объекте, применяют конвейеры с пульсирующим движением. В этом случае привод конвейера автоматически включается только на время, необходимое для перемещения изделий на следующую операцию.
Распределительные конвейеры применяют на поточных линиях с выполнением операций на стационарных рабочих местах (например, на станках) и с различным числом рабочих мест-дублёров на отдельных операциях, когда для поддержания ритмичности необходимо обеспечить чёткое адресование предметов труда по рабочим местам на операциях процесса.
2. Особенности организации непрерывно-поточных линий
Работа непрерывно-поточной линии основана на согласовании длительности операций с тактом линии. Длительность любой операции должна быть равна или кратна такту.
Процесс согласования длительности операций с тактом поточной линии называется синхронизацией.
Условие синхронности может быть выражено в следующем виде:
где t – нормы времени по операциям процесса, мин; С – число рабочих мест на операции.
Синхронизация осуществляется путём изменений структуры операций и организационных условий их выполнения.
Различают два этапа синхронизации процесса:
1. Предварительная синхронизация, выполняемая в период проектирования линий;
2. Окончательная синхронизация, осуществляемая 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.
На первом этапе не всегда удаётся обеспечить полную синхронизацию процесса; в этот период допускаются отклонения в загрузке рабочих мест на 8≈10 %.
Эта перегрузка должна быть снята при отладке линии путём внедрения организационных мероприятий, повышающих производительность труда на перегруженных рабочих местах, т.е. приокончательной синхронизации процесса.
В числе подобных мероприятий можно назвать применение средств малой механизации, форсирование технологических режимов, внедрение высокопроизводительной оснастки, рациональную планировку рабочего места и улучшение его обслуживания, индивидуальный подбор рабочих для перегруженных операций, а также материальное стимулирование повышения производительности труда на этих операциях.
При синхронизации технологического процесса следует учитывать условия выполнения операций на линии, т.е. характер транспортирования (непрерывное движение объекта или пульсирующее), размер передаточной партии, место выполнения операций (со съёмом изделия с транспортера или без съёма) и др., так как эти условия оказывают влияние на структуру и величину ритма.
Так, например, при единичной передаче изделий по рабочим местам, непрерывном движении транспортёра ивыполнении работ на самом конвейере ритм работы линии будет соответствовать расчётному и по продолжительности совпадать с нормой времени на операцию, так как время транспортирования перекрывается временем выполнения самой операции, а установка и снятие изделия не требуются.
Но если при тех же условиях операция выполняется на стационарном рабочем месте , в ритме работы линии должно быть учтено время транспортированияtтр(если оно не перекрывается), время на снятиеtсн и установку tуст изделия и время на обработкуtобр:
Синхронность технологического процесса создаёт предпосылки для работы с регламентированным ритмом и для использования механизированных средств непрерывного транспорта.
При частично синхронизированных процессах, т.е. процессах со значительными колебаниями фактических затрат времени на операциях, создают непрерывно-поточные линиисо свободным ритмом.
Поддержание ритма на подобных линиях достигается главным образом механизацией и поддержанием стабильной производительности оборудования на основных операциях. Для непрерывной работы на рабочих местах создают небольшой резервный задел (запас) полуфабрикатов. На линиях подобного типа могут быть использованы любые транспортные средства.
Если продолжительность каждой операции равна такту (при поштучной передаче изделий) или ритму (при партионной передаче изделий), то на каждой операции достаточно иметь по одному рабочему месту, и изделия через один и тот же интервал времени будут передаваться с предыдущего рабочего места на последующее.
Если же продолжительность операции кратна такту, то на параллельно работающих рабочих местах каждой операции будет подвергаться обработке одновременно несколько изделий.
Основы расчёта непрерывно-поточных линий
Исходными данными для расчёта непрерывно-поточных линий являются:
· программа выпуска линии за определенный отрезок времени (месяц, декада, сутки, смена)Nвып;
· программа запуска на линию за этот же период Nзап;
· соответствующие фонды времени.
Суточная программа запуска Nзап определяется по суточной программе выпуска:
где а – процент технологических потерь, например, в связи с изготовлением пробных деталей при наладке оборудования или расход деталей для контрольных целей.
Суточный действительный фонд времени работы линии Fд с учётом регламентированных перерывов для отдыхаTп равен:
где Fк – календарный фонд времени работы в смену, мин; S – число рабочих смен в сутки.
Исходным расчётным нормативом при проектировании поточной линии является её тактr (при партионной передаче – ритм), который должен обеспечить выполнение заданной программы на планируемый период:
Число рабочих мест Ci на i-й операции равно
где ti – норма времени на данной операции.
Число рабочих-операторов R с учётом многостаночного обслуживания определяют по формуле
где b – процент дополнительной численности рабочих на случай невыходов (отпуска, выполнение государственных обязанностей, болезни и т.п.);m – число операций на линии;уi – норма обслуживания рабочих мест на данной операции.
Скорость конвейера Vk должна быть согласована с тактом работы линии:
где lo – шаг конвейера, м (т.е. расстояние между осями смежных изделий или пачек, равномерно расположенных на конвейере).
Скорость конвейера должна обеспечивать не только его заданную производительность, но и удобство и безопасность труда.
Диапазон наиболее рациональных скоростей 0,1 – 2 м/мин.
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 заделZтех соответствует числу рабочих мест С, т.е.
Транспортный задел Zтр состоит из того числа изделий, которое в каждый момент находится в процессе транспортировки на конвейере. При поштучной передаче изделий с предыдущего рабочего места непосредственно на последующее задел равен:
Транспортный задел можно определить также исходя из величины шага конвейера:
где Lраб – длина рабочего участка конвейера, м.
Резервный (страховой) задел создаётся на наиболее ответственных и нестабильных по времени выполнения операциях, а также на контрольных пунктах.
Величину заделов устанавливают на основе анализа 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.
Основными разновидностями линий непрерывно-поточного производства являются линии:
· с рабочими конвейерами;
· с распределительными конвейерами;
· с неподвижным объектом (стационарный поток).
Непрерывно-поточные линии с рабочими конвейерами применяют главным образом для сборки и отделки изделий при достаточно больших программных заданиях.
Операции выполняют непосредственно на конвейере; рабочие – операторы располагаются вдоль его несущей части, с одной или с двух сторон в порядке следования операций технологического процесса.
Изделия на конвейере устанавливают и закрепляют на равных расстояниях lо друг от друга.
Участок рабочего конвейера, на котором при постоянной скорости конвейера выполняется каждая операция, называетсярабочей зоной операции.
В ряде случаев непрерывно-поточные линии с рабочими конвейерами характеризуются свободным ритмом.
Для поддержания ритма работы при заданной скорости конвейера границы рабочих зон по операциям отмечают на неподвижной части его или на полу специальными знаками, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема планировки поточной линии с рабочим конвейером
Рабочие, следуя за изделием, перемещаются вдоль зоны, начиная операцию в начале зоны, заканчивая её в конце, после чего возвращаются в исходное положение.
Непрерывно-поточные линии с распределительными конвейерами применяют главным образом на участках механической обработки, отделки и сборки небольших изделий при больших программных заданиях. Операции выполняют на стационарных рабочих местах. Изделия снимают с конвейера и по окончании операции возвращают на него.
Рабочие места располагают вдоль конвейера с одной (рисунок 3) или двух его сторон.
Рисунок 3 – Схема планировки поточной линии с распределительным конвейером
Изделия равномерно размещают на несущей части транспортёра на подвесках, тележках, каретках или на участках ленты, отмеченных знаками. При простых цепочках рабочих мест, когда операция выполняется за один такт, каждое подошедшее к рабочему месту изделие должно быть обработано до подхода следующего за ним.
При сложных технологических цепочках продолжительность операций различна и равна двум, трём, четырём и т.д. тактам. В этих условиях для ритмичной выдачи изделий необходимо, чтобы, работая непрерывно, каждое последующее рабочее место выполняло операцию со сдвигом на один такт от предыдущего.
С этой целью применяют автоматическое распределение изделий либо разметку распределительного конвейера. Разметочные знаки (цветные флажки, буквы, цифры, цветные обозначения) наносятся на деления несущего органа транспортёра и в нужной последовательности и количестве закрепляются за отдельными рабочими местами.
Минимально необходимый комплект разметочных знаков на линии соответствует наименьшему кратному из числа рабочих мест на всех операциях линии и называется числом периода распределительного конвейера П.
Комплект разметочных знаков может повторяться на общей длине несущей части конвейера. Каждый разметочный знак проходит мимо каждого рабочего места через один и тот же интервал времени (период)Тn, равный
Разметочные знаки конвейера закрепляются за рабочими меcтами на каждой операции соответственно её продолжительности.
Наиболее удобны периоды 6, 12, 24 и 30. При больших периодах рекомендуется вводить двухрядную (дифференцированную) разметку, применяя два, комплекта разметочных знаков (например, цветовой и цифровой).
3. Особенности организации прерывно-поточных линий
Регламент работы прерывно-поточных (прямоточных) линий
Эта форма поточного производства применяется при обработке трудоёмких деталей с использованием разнотипного оборудования. Технологические операции на прямоточных линиях не синхронизированы. Вследствие различной трудоёмкости операций на этих линиях возникают межоперационные оборотные заделы, что является показателем прерывности процесса.
Для обеспечения ритмичной работы на такой линии необходимо установить наиболее целесообразный регламент работы, который должен предусматривать:
· величину укрупненного ритма;
· порядок работы на каждом рабочем месте;
· последовательность и периодичность перехода рабочих-совместителей по обслуживаемым станкам;
· размер и динамику оборотных заделов.
При выборе укрупнённого ритма прямоточной линии необходимо учитывать периодичность передачи продукции 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.
Такой упрощенный план-график приведен в таблице 1.
Таблица 1 – План-график
Технологический процесс Загрузка рабочих мест Рабо- чие на линии График работы оборудования и рабочих в период ритма (0,25 смены = 2 ч.) N опера- ции tш,, мин. Спр N станка % за грузки 1 1,9 1,19 2 1 100 А 100% 2 19 Б 19% 2 1,1 0,69 1 1 69 В 69% 3 2,1 1,31 2 1 100 Г 100% 2 31 В 31% 1,3 0,81 1 1 81 Б 81%
При составлении плана-графика предварительно определяют расчётный такт прямоточной линии по формуле
где Fд. см – действительный фонд времени за смену, мин; Nсм – сменная программа запуска, шт.
Для данной линии такт rпр = 1,6 мин.
Далее определяют расчётное и принятое число единиц оборудования по операциям, рассчитывают загрузку рабочих мест и строят график работы оборудования и рабочих в течение укрупнённого ритма линии.
В данном примере (таблица 1) он принят равным 1/4 смены, т.е. R = 2 ч = 120 мин.
Недогруженные станки на 1-й и 4-й операциях этой линии может обслуживать один рабочий-совместитель Б, на 2-й и 3-й операциях ≈ рабочий В.
Совмещаемые работы могут выполняться только в установленной последовательности, что и предусматривает график работы линии. На смежных операциях вследствие различной их трудоемкости неизбежны межоперационные заделы.
В соответствии с принятым режимом работы они будут изменяться в течение каждого ритма (в данном случае в течение 2 ч.) от нуля до максимума (рисунок 4).
Рисунок 4 – Динамика задела между двумя смежными операциями
Расчёт межоперационных оборотных заделов
Этот задел между смежными операциями определяется как разность числа изделий, обработанных на этих операциях за определенный период времени.
Максимальная величина задела Zmax за определённый период Т может быть рассчитана по формуле
где Т – период работы на смежных операциях при неизменном числе работающих станков, мин;С – число единиц оборудования, работающих на смежных i и i+1- операциях в течение периода времени Т;tш, tш+1 – нормы времени на этих операциях, мин.
