Моделирование поточно-группового производства

3.4.5.1. Технологические основы организации поточно-группового производства

В случаях отсутствия достаточных и необходимых условий для организации мно­гопредметной производственной системы в виде многопредметной постоянной или пере­менной поточной линии производственную систему целесооб­разно формировать в виде групповой поточной линии.

Поточно-групповое производство в настоящее время становится преобладающей формой рациональной организации производственных процессов в условиях серийного и мелкосерийного производства.

Это объясняется тем, что современное машиностроительное производство характер­но малой серийностью и большой номенклатурой изделий, выпускаемых каждой произ­водственной системой. На предприятиях с таким характером производства формирование производственных систем в виде классических потоков весьма затруднительно и нерацио­нально. В этих условиях наиболее рациональны групповые потоки, создаваемые на основе групповой технологии. Для групповых поточных линий характерны те же признаки, что и для классического потока, но в отличие от него при формировании таких производствен­ных систем не проводится синхронизация технологических процессов изготовления отде­льно взятых деталей или сборки сборочных единиц. Поэтому при функционировании та­ких потоков отсутствует ритм их работы и за основу их функционирования принимается собственно модель процесса производства.

Моделирование производственных процессов на групповых поточных линиях осно­вывается на классификации и унификации деталей и сборочных единиц.

При унификации изыскиваются возможности сокращения номенклатуры деталей, входящих в изделия. Следовательно, и сокращения количества обрабатываемых деталей или собираемых сборочных единиц каждой производственной системой. Это повышает серийность производства и уменьшает размерность задачи моделирования. При унифика­ции стремятся и к сокращению разнообразия поверхностей деталей, что ведет к уменьше­нию количества оснастки. Стремятся также к сокращению разнообразия типоразмеров и марок материалов, используемых в конструкции, что упрощает задачу снабжения. В резу­льтате всего этого повышается эффективность производства.

На основе и в развитие унификации производится технологическая классификация деталей и сборочных единиц с целью последующего решения комплекса задач технологи­ческого моделирования. За основу технологической классификации обычно принимается некоторая совокупность конструктивно-технологических параметров. К их числу относят класс деталей (корпуса, лонжероны и т. д.); габариты изделия; конфигурации (сложность) обрабатываемых поверхностей деталей (простые, сложные, сверхсложные); класс точно­сти изготовления деталей и шероховатость их поверхностей (чистота обрабатываемых по­верхностей).

Поскольку для многих машиностроительных предприятий характерна большая но­менклатура деталей, поэтому при их классификации целесообразно использовать средства вычислительной техники. За основу алгоритма классификации при этом обычно принима­ется вышеперечисленная совокупность конструктивно-технологических признаков.

На основе проведенной классификации разрабатываются затем групповые техноло­гические процессы.

При их разработке следует руководствоваться следующими принципами. Во-первых, должно выдерживаться единство структуры технологических маршрутов обработки всех деталей, входящих в группу. Это единство должно выражаться в одинаковом составе опе­раций технологических процессов всех деталей группы и в одинаковой последовательно­сти их выполнения, что обеспечивает прямоточность движения деталей в процессе их об­работки. Во-вторых, выполнение однородных операций технологических процессов изготовления всех деталей группы должно проектироваться на оборудовании одной и той же модели, что повышает загрузку оборудования. И, в-третьих, каждое рабочее место дол­жно оснащаться групповой оснасткой, позволяющей использовать высокопроизводитель­ную специальную технологическую оснастку в условиях серийного и мелкосерийного производства.

Результатом разработки групповых технологических процессов при моделировании рассматриваемых производственных систем является формирование сводного или груп­пового технологического маршрута обработки деталей или сборки сборочных единиц, входящих в одну группу. Такие маршруты необходимы для последующего расчета рабо­чих мест, и они используются как технологическая информация для моделирования про­цессов производства на групповых поточных линиях.

В общем случае различают одногрупповые и многогрупповые поточные линии. Соот­ветственно, для одногрупповых поточных линий формируется один, а для многогруппо­вых — несколько сводных технологических маршрутов. Каждый сводный технологиче­ский маршрут в своем составе содержит перечень операций обработки деталей группы в технологической очередности их выполнения, состав оборудования по каждой операции, время выполнения операций и их трудоемкость на программу выпуска деталей или сбо­рочных единиц в заданном периоде времени. В таблице 4.1 приведен для иллюстрации сводный технологический маршрут обработки одной конструктивно-технологической группы деталей, включающей в свой состав три наименования деталей.

 

 

 

В таблице 4.1 в графе «Трудоемкость программы» величина п означает программу выпуска деталей, а коэффициент при п — время выполнения операции.

Из той же таблицы следует, что описываемая производственная система достаточно универсальна, так как она не требует абсолютного тождества состава операций технологи­ческих процессов обработки входящих в группу деталей. Это значит, что она не требует абсолютного тождества технологических процессов обработки всех входящих в группу деталей или сборки сборочных единиц. Об этом свидетельствуют «пропуски» операций технологических процессов обработки отдельных деталей в приведенном в таблице 4.1 сводном технологическом маршруте.

Сформированный сводный технологический маршрут при моделировании рассмат­риваемых производственных систем поточно-группового производства принимается за основу расчета их рабочих мест.

Расчет количества рабочих мест производится путем распределения выполнения операций техноло­гических процессов обработки деталей по рабочим местам формируемой системы. При та­ком распределении возможны три варианта соотношения суммарной трудоемкости на программу выпуска деталей по каждой операции сводного технологического маршрута и фонда времени работы производственной системы в заданном периоде времени. Допус­тим, в иллюстрируемом примере фонд равен 20 n единицам времени. Тогда при распреде­лении сводного технологического маршрута по рабочим местам формируемой производ­ственной системы возможны три варианта соотношения суммарной трудоемкости программы выпуска деталей и располагаемого фонда времени.

Первый вариант. Суммарная трудоемкость программы выпуска деталей по данной операции сводного технологического маршрута равна (или примерно равна) располагае­мому фонду времени, как это, например, имеет место у первой операции сводного техно­логического маршрута. В этом случае для выполнения такой операции в формируемой си­стеме предусматривается одно рабочее место.

Второй вариант. Суммарная трудоемкость программы выпуска деталей по данной операции сводного технологического маршрута в несколько раз больше располагаемого фонда, как это например, имеет место во второй операции иллюстрируемого сводного тех­нологического маршрута. В этом случае для выполнения такой операции в формируемой производственной системе предусматриваются два и более рабочих места.

Третий вариант. Суммарная трудоемкость программы выпуска деталей по данной операции существенно меньше располагаемого фонда. В этом случае для полной (норма­льной) загрузки за одним рабочим местом следует закрепить несколько операций сводно­го технологического маршрута, суммарная трудоемкость которых должна быть либо рав­ной, либо в несколько раз большей располагаемого фонда времени, и для выполнения таких операций в системе предусматривается, соответственно, либо одно, либо несколько рабочих мест.

В иллюстрируемом нами примере к таким операциям относятся 4 и 6 операции. Оче­видно, их выполнение в формируемой производственной системе следует предусмотреть на одном рабочем месте, так как их суммарная трудоемкость несущественно отличается от фонда времени.

С учетом изложенного, в таблице 4.2 приведены результаты распределения по рабо­чим местам формируемой системы сводного технологического маршрута, приведенного в таблице 4.1.

Из таблицы 4.2 следует, что в иллюстрируемом примере формируемая производст­венная система должна включать в свой состав шесть рабочих мест, из которых рабочие места 2 и 3 специализируются на выполнении одной операции сводного технологического маршрута (операции 2), рабочее место 5 — на выполнении двух операций (операции 4 и 6), а рабочие места 1 и 4 — только на выполнении по одной операции сводного технологического маршрута.                                                                  

 

 

Аналогично решается задача формирования рабочих мест любой другой производст­венной системы, приобретающей форму одногрупповой поточной линии.

На основе сформированной таким образом производственной системы и расчета ее рабочих мест решается затем задача моделирования производственных про­цессов обработки на ней деталей.

Задача моделирования таких систем даже при относительно небольшой ее размерно­сти весьма сложна. Ее сложность определяется тем, что даже при относительно небольшой номенклатуре обрабатываемых производственной системой деталей количество возмож­ных вариантов формируемой модели оказывается чрезвычайно большим. Их количество определяется факториальной зависимостью от номенклатуры обрабатываемых производ­ственной системой деталей. Так, уже при 10 наименованиях деталей количество возмож­ных вариантов составляет р = К! = 10! = 3.6 • 10⁶ вариантов, а при 30 наименованиях дета­лей их количество составляет р = 30! = 226 • 10³¹ вариантов. А нам известны производственные системы, которые специализируются на изготовлении не только десят­ков, но и сотен и даже тысяч наименований деталей. Поэтому моделирование таких произ­водственных систем нуждается в специальных методах (так как количество возмож­ных вариантов формируемой модели определяется факториальной зависимостью от номенклатуры обрабатываемых производ­ственной системой деталей).

 

3.4.5.2. Формализованный алгоритм формирования сводных                        технологических маршрутов обработки деталей

Для формирования сводных технологических маршрутов с учетом перечисленных требований может быть использован формализованный алгоритм, суть которого сводится к следующему.

Все операции технологических процессов шифруются, как это показано в графе 1 таб­лицы 4.3.                                   

 

 

 

Затем из всех шифров выбирается неповторяющееся множество. Для иллюстрируе­мого нами примера в состав такого множества входят следующие шифры: А; В; С; D; Е; F; А₁.

Для сформированного множества шифров операций формируется затем двухмерная матрица, как это показано в таблице 4.4. По оси «X» в ней фиксируются «подающие» опе­рации, а по оси «У» — «получающие».

В сформированную матрицу заносятся характери­стики попарных технологических связей операций. Если связь представляется как х > у, то она считается истинной и ей присваивается символ «+». Если же связь представляется как у > х, то она считается ложной и ей присваивается символ «-».

Таблица 4.4.

X Y	A	B	C	D	E	F	А1
A		-	-	-	-	-	-
B	+		-	-	-	+	-
C	+	+		-	-		-
D	+	+	+		-	+	+
E	+	+	+	+		+	+
F	+	-		-	-		-
А1	+	+	+	-	-	+

 

Характеристики всех типов связей технологических процессов обработки всех четы­рех деталей примера приведены в той же таблице 4.4. 

Поясним их формирование на примере технологического процесса обработки партии деталей А.

Из таблицы 4.4 следует, что связь операции технологического процесса с шифром А имеет истинную характеристику последовательно с операциями технологического про­цесса с шифрами В, С, D, Е. Всем ее связям с этими операциями в таблице 4.4 присвоена характеристика «+». И наоборот, связь каждой из них с операцией А оценена как ложная. Поэтому в соответствующих графах таблицы 4.4 зафиксирован символ «-». Аналогично присвоена характеристика всем остальным технологическим связям операций технологи­ческого процесса обработки партии деталей А. Аналогично они присваиваются и операци­ям обработки остальных деталей. Все полученные результаты сведены в таблицу 4.4.

Из таблицы 4.4 видно, что связи операции с шифром А со всеми остальными операци­ями технологических процессов обработки деталей истинные. Операция с шифром А по вертикали таблицы 4.4 имеет только символ «+». Следовательно, эта операция должна быть в технологическом процессе первой. Операция же с шифром Е в таблице 4.4 по вер­тикали имеет только символ «-». Следовательно, эта операция в формируемом сводном технологическом маршруте должна быть последней.

При следующей итерации из исходной таблицы 4.4 исключаются эти две операции (операции с шифром А и Е). Вновь сформированная матрица приведена в таблице 4.5, из которой следует, что второй операцией сводного технологического маршрута должна быть операция с шифром F, и предпоследней — с шифром D.

Таблица 4.5.

Х у	в	с	D	F	А1
В		-	-	+	-
С	+		-		-
D	+	+		+	+
F	-		-		-
А1	+	+	-	+

 

После этого формируется усеченная матрица связей, но теперь не только без опера­ций с шифрами А и Е, но и без операций с шифрами D и F. Вновь сформированная матрица приведена в таблице 4.6, из которой видно, что за операцией с шифром F должна следовать операция с шифром В, а перед операцией с шифром D должна быть операция с шифром А₁.

 

Таблица 4.6.

Х у	в	с	А1
В		-	-
С	+		-
А1	+	+

 

 

Следовательно, последовательность операций формируемого сводного технологиче­ского маршрута должна быть принята следующей: А—> F —> В —> С —> А₁ —> D —> Е..

Для принятой последовательности операций в таблице 4.7 приведен формируемый сводный технологический маршрут. Из него следует, что технологические маршруты об­работки всех индивидуальных деталей «вписаны» с учетом исходных требований: все их операции вписаны в него в технологической последовательности их выполнения и сфор­мированный технологический маршрут включает в свой состав минимальное количество операций. Следовательно, сформированный алгоритм истин, а его формализация позволя­ет его реализовать на ЭВМ.

 

 

Таблица 4.7.

 

 

 

 

 

Шифр опера­ции		Модель оборудо­вания	Детали
	Наименование		А		В		Г		Д		СВ
	операции		№ оп.	ВП	№ on.	ВП	№ оп.	ВП	№ оп.	ВП
А	Токарная	163	5	12,5	5	20,0	5	22,5	5	20,0	75,0
F	Токарная	164	-	-	10	35,0	-	-	10	45,0	80,0
В	Фрезерная	6Н13П	10	50,0	15	45,0	10	30,0	15	27,5	152,5
С	Сверлильная	2А55	15	25,0	-	-	15	15,0	-	-	40,0
А1	Токарная	163	_	-	20	25,0	20	32,5	20	17,5	75,0
D   Е	Расточная   Слесарная	2622Б   Верстак	20   25	22,5   17,5	25   30	15,0   17,5	-   25	-   17,5	25   30	40,0   25,0	77,5   77,5

Примечание: ВП- время обработки программы выпуска деталей данного наименования,

         СВ- суммарное время обработки программы выпуска деталей всех наименований.

 

 

Если производственная система специализируется на изготовлении деталей несколь­ких групп, то, естественно, по описанному алгоритму формируется несколько сводных технологических маршрутов по числу групп. А затем, принимая каждую группу деталей за условную, т. е. гипотетическую деталь, формируется единый сводный технологический маршрут для всего их множества по тому же алгоритму.

В таблице 4.7 приведен не только состав операций технологического процесса изго­товления каждой детали, но и время обработки их партий. Партия деталей здесь принята одинаковой для всех четырех их наименований, равной 150 штукам.

 

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: