12.6. Организация поточного производства

Сущность и характеристика поточного производства. Поточным производством называется такая форма организации процессов, которая характеризуется ритмичной повторяемостью согласованных во времени операций, выполняемых на специализированных рабочих местах, расположенных последовательно по ходу производственного процесса.

Производство, организованное по поточному методу, характеризуется рядом признаков: детальное расчленение процессов производства на составные части - операции и закрепление каждой операции за определенным рабочим местом; прямоточное с наименьшими разрывами расположение рабочих мест; поштучная (или небольшими транспортными партиями) передача деталей с одного рабочего места на другое; синхронизация длительности операций; использование для передачи деталей с одного рабочего места на другое специальных транспортных средств.

Первичным звеном поточного производства является поточная линия - группа рабочих мест, на которых производственный процесс осуществляется в соответствии с характерными признаками поточного производства.

Организация поточных линий предъявляет особые требования к планировке оборудования, транспортным средствам, применяемой таре.

В качестве транспортных средств поточных линий используются транспортеры (ленточные и подвесные), склизы, желоба, промышленные роботы, универсальные манипуляторы и т. д.

Технологическая тара в поточном производстве конструируется с учетом размеров транспортных партий деталей.

В машиностроительной промышленности поточные формы организации производственного процесса используются в производствах, выпускающих продукцию в массовых количествах: светотехническое оборудование, электрические машины малой мощности, низковольтное аппаратостроение, химические источники тока, конденсаторостроение и др.

Классификация основных видов и форм поточных линий. Все применяемые поточные линии можно классифицировать по ряду признаков.

В зависимости от количества типов одновременно обрабатываемых изделий поточные линии подразделяются на одно- и многономенклатурные. В первом случае на линии обрабатывается или собирается изделие одного типоразмера, во втором - изделия нескольких типоразмеров, сходных по конструкции или технологии обработки (сборки).

По степени механизации и автоматизации производственного процесса поточные линии можно разделить на три вида: немеханизированные, механизированные и автоматические.

По способу поддержания и характеру режима различают поточные линии с принудительным и регламентированным ритмом и поточные линии со свободным ритмом. На линиях с принудительным и регламентированным ритмом детали с операции на операцию передаются с помощью специального транспортного устройства с заранее заданной скоростью. Ритм линии поддерживается с помощью этих транспортных средств. На поточных линиях со свободным ритмом интервал времени между запуском двух изделий на линию поддерживается рабочими или мастерами.

По степени непрерывности процесса производства различают непрерывно-поточные и переменно-поточные линии. На непрерывно-поточных линиях операции равны или кратны ритму, т. е. синхронизированы во времени. Такие линии применяются главным образом в сборочных цехах. На переменно-поточных (прямоточных) линиях нормы времени по операциям не равны и не кратны ритму. Они чаще всего встречаются в обрабатывающих цехах, где из-за разности производительности и оснащения возможности синхронизации ограничены. Оборудование на таких линиях расставлено по ходу технологического процесса, но транспортные устройства не являются регуляторами темпа работы.

По характеру работы конвейера различают линии с непрерывным и пульсирующим движением предметов труда.

Основы расчета и организация однопредметных поточных линий. При проектировании и организации поточных линий рассчитывается ряд показателей, которые определяют регламент работы линии и методы выполнения технологических операций.

Основным показателем работы линии является такт r. Если на операциях поточной линии планируются технологические потери, такт поточной линии рассчитывается по программе запуска на линию:

(12.12)

где N - количество изделий, запускаемых на поточную линию в плановом периоде, шт.

(12.13)

где - минимальный процент брака в литейных и механических цехах.

Расчет количества оборудования и числа рабочих мест поточной линии ведется по каждой операции технологического процесса.

Явочное количество рабочих равно количеству рабочих мест на поточной линии с учетом многостаночного обслуживания. Общее количество рабочих на поточных линиях определяется как среднесписочное по формуле

(12.14)

где b - добавочный процент потерь рабочего времени (очередные и ученические отпуска, болезни, выполнение государственных обязанностей); R - явочное количество рабочих, равное количеству рабочих мест на i-й операции, чел.; m - количество операций технологического процесса; d - число смен.

Для обеспечения бесперебойного протекания производственных процессов на поточных линиях создается производственный запас заготовок или составных частей изделия, называемый заделом.

(12.15)

где C - количество рабочих мест на i-й операции; n - количество деталей, сборочных единиц и изделий, обрабатываемых одновременно на рабочем месте.

Транспортный задел состоит из деталей, сборочных единиц и изделий, находящихся в процессе перемещения между рабочими местами и расположенными в транспортных устройствах. При непрерывной транспортировке с применением конвейера задел рассчитывается следующим образом:

(12.16)

где l - длина рабочей части конвейера, м; р - размер операционной партии, шт.; v - скорость движения конвейера, м/мин.

При периодической транспортировке величина транспортного задела определяется по формуле

(12.17)

Размеры транспортного и технологического заделов зависят от параметров оборудования и технологического процесса.

Страховой задел нейтрализует отрицательное влияние на ритмичность производства случайных перебоев в работе оборудования, несвоевременной подачи материалов, полуфабрикатов и др. Этот вид задела создается перед наиболее ответственными и трудоемкими операциями. Его величина определяется по опытным данным, полученным на основе специальных исследований.

Рассмотренные показатели работы поточной линии являются общими для всех форм поточного производства. Вместе с тем для каждой отдельно взятой классификационной группы поточной линии существуют свои специфические расчеты.

Непрерывно-поточные линии - это наиболее современная форма поточного производства, отличительной особенностью которого является полная согласованность длительностей всех операций, закрепленных за поточной линией, с ее тактом. Продолжительность такта непрерывно-поточной линии зависит от времени выполнения операции, характера движения и назначения транспортного средства.

Для поточных линий с рабочим конвейером непрерывного действия такт равен времени непосредственной обработки изделий t на операции, т. е. r = t. При пульсирующем конвейере такт определяется по формуле

(12.18)

где t - время (неперекрываемое) транспортировки изделия с одной операции на другую, мин.

Если поточная линия снабжена распределительным конвейером, то при непрерывном его движении

(12.19)

где t - время снятия-установки на конвейер изделия, мин.

При пульсирующем движении конвейера

(12.20)

Прерывно-поточные линии наиболее часто организуются в механических цехах, где добиться равенства или кратности норм времени по операциям такту невозможно. Особенностью расчетов прерывно-поточной линии является необходимость определения периода оборота, размеров межоперационных заделов, определения регламента работы рабочих на основании анализа загрузки рабочих мест и составления плана-графика работы линии. Пример построения плана-графика приведен в табл. 12.2.

Таблица 12.2

План-график работы поточной линии

При составлении плана-графика предварительно определяют расчетный такт линии. Для линии, упомянутой в таблице, r = 5 мин.

Указанные графики создаются на определенный промежуток времени, который называют укрупненным ритмом линии R. Ритм работы линии должен быть удобен для планирования и учитывать периодичность передачи изделия с данной линии на последующие участки.

Пример 1. Выполнение сменного задания (N = 100 шт.) можно организовать по-разному: по 50 шт. за 240 мин (R = 1/2 смены) или по 25 шт. за 120 мин (R = 1/4 смены).

Вследствие различной производительности сменных операций между ними на линии образуются оборотные заделы. На протяжении ритма работы линии величина межоперационного задела изменяется от нуля до максимума. Движение оборотных заделов на линии может быть показано графически в виде эпюр (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Эпюра межоперационных заделов

Пример 2. При R = 240 мин по данным, приведенным на рис. 12.2, задел между операциями равен:

= (2400,53/12,5) - (240-0,51/7,5) = +12,8 шт.;

= (2400,52/12,5) - (240-0,52/7,5) = -12,8 шт.

Задел со знаком плюс означает, что величина его изменяется от нуля до рассчитанного максимального значения ( = +13 шт.). Знак минус означает, что для одновременной работы станков на смежных операциях следует к началу периода создать задел станков необходимой величины ( = -13 шт.).

Особенности организации многопредметных поточных линий. На многопредметных поточных линиях изготавливаются изделия различных наименований последовательно чередующимися партиями. Основными условиями организации таких линий являются технологическое единство изделий и гибкая конструкция оборудования линий, допускающая возможность быстрой его переналадки на выпуск новых изделий.

Различают групповые и переменно-поточные многопредметные линии. Расчет групповых поточных линий аналогичен расчету однопредметных непрерывно-поточных линий.

Специфической особенностью переменно-поточной линии является определение среднего такта линии и частных тактов изготовления изделий каждого наименования. Средний такт r рассчитывается по формуле

(12.21)

где k - коэффициент потерь времени на переналадку линии; n - количество наименований изделий, закрепленных за линией.

Величина частных тактов изделий, закрепленных за линией, может быть определена разными способами в зависимости от степени различия в трудоемкости изготовления, возможности работы линии с разными тактами, вида программы выпуска изделий.

При большом количестве закрепленных за линией групп деталей частный такт рассчитывается по изделию-представителю, являющемуся наиболее типичным для данной линии. При этом способе расчета из числа изделий, закрепленных за линией, выбирают одно изделие-представитель (условное изделие). Для других деталей находят коэффициент приведения k путем деления их трудоемкости t на трудоемкость условного изделия t:

(12.22)

Затем для каждой детали определяют объем затрат на линию, приведенный к объему запуска изделия-представителя:

(12.23)

На основании этих данных рассчитывают условный общий такт линии:

(12.24)

Определяются частные такты изготовления i-го изделия:

(12.25)

Пример расчета величины частных тактов приведен в табл.12.3.

Таблица 12.3

Расчет частных тактов поточной линии по изделию-представителю

#G0Наименование Трудоемкость Коэффициент Программа выпуска Такт изделия

изготовления, мин

приведения

в нату- ральных единицах в приве- денных единицах условный частный А (изделие- представитель) 10 1 1000 1000 8,5 8,5 Б 15 1,5 500 750 8,5 12,75 В 20 2,0 250 500 8,5 17,0 Всего 2250

Пример 3. На многопредметной линии, работающей в две смены (21 рабочий день в месяц), собирают три изделия - А, Б, В. Действительный фонд времени работы линии при k = 0,95 составляет 319 ч (8 2 21 0,95). Условный такт линии r = 8,5 мин (319 - 60/2250). Частный такт по каждому изделию составит: по изделию А - 8,5 мин, по изделию Б - 12,75 мин (8,5 1,5), по изделию В - 17 мин (8,5 2).

Действительный фонд работы линии распределяется между закрепленными за линией изделиями пропорционально трудоемкости программных заданий:

(12.26)

где Ф - промежуток времени, в течение которого на линии изготавливается изделие i-го наименования, раб. дн.

Пример 4. На переменно-поточной линии обрабатываются четыре детали. Линия работает в две смены (22 рабочих дня в месяц). Распределение времени работы поточной линии по периодам сборки изделия каждого наименования осуществляется в соответствии с трудоемкостью месячной программы (табл. 12.4).

Таблица 12.4

Распределение работы линии по периодам изготовления изделий

#G0Изделие Программа Трудоемкость Трудоемкость программы Количество смен

запуска, шт. единицы, мин

ч % к итогу расчетное принятое А 200 180 540 24,93 10,97 11 Б 320 100 533 24,61 10,83 11 В 400 80 533 24,61 10,83 11 Г 560 60 560 25,85 11,37 11 Всего 2166 100 44 44

Такт по каждому изделию составит: по изделию А - 26,4 мин (11 480/200); по изделию Б - 16,5 мин (11 480/320); по изделию В - 13,2 мин (11 480/400); по изделию Г - 9,4 мин (11 480/560).

Смена объектов производства на линии может быть осуществлена двумя путями: а) при переходе на выпуск нового изделия прекращается запуск предыдущего изделия, выпуск же последующего продолжается до полного расходования заделов; б) линия полностью останавливается на переналадку, а заделы по предыдущему изделию сохраняются до его очередного запуска на линию.

Выбор варианта смены объектов производства на линии зависит от технологических особенностей изготовления изделий, наличия площадей для хранения задела и др.

Эффективность и перспективы развития поточного производства. В поточном производстве в полной мере находят воплощение прогрессивные принципы организации производства. Являясь передовым методом организации производства, поток дает существенные экономические преимущества.

При поточной организации лучше используются производственные площади, так как оборудование размещается более компактно, сокращаются площади для хранения межоперационных заделов, уменьшается число межцеховых и цеховых кладовых.

Внедрение потока ведет к сокращению длительности производственного цикла, что обусловлено использованием параллельного движения предметов труда между рабочими местами. Уменьшается время пролеживания предметов труда в ожидании полной обработки партии на предшествующих операциях и освобождения рабочих мест. Сокращение длительности производственного цикла ведет к уменьшению размеров незавершенного производства.

Введение поточных методов работы позволяет снизить трудоемкость продукции благодаря широкой механизации и автоматизации вспомогательных операций, лучшему оснащению труда рабочих и приобретению ими устойчивых навыков выполнения трудовых приемов. На поточной линии резко сокращаются непроизводительные затраты и потери рабочего времени. В условиях поточного производства создаются предпосылки для обеспечения высокого качества продукции. Постоянство технологического процесса, территориальная стабильность всех операций, высокая степень овладения профессией рабочими позволяют получать изделия с устойчивыми показателями качества.

Важным преимуществом поточного производства является обеспечение ритмичности работы, что, в свою очередь, обусловливает выполнение планов производства и поставок продукции.

Вместе с тем, поточному производству свойственны и некоторые недостатки: монотонность труда, узкая специализация работников, жесткая регламентация их деятельности. Эти особенности организации труда в условиях потока отрицательно сказываются на уровне производительности труда рабочих, обусловливают большую текучесть кадров, снижают заинтересованность рабочих в труде.

Дальнейшее развитие поточного производства должно быть сориентировано на устранение факторов, снижающих эффективность потока в современных условиях.

Организация переменного темпа работы. Исследования в области физиологии ритма работающих, выполненные отечественными учеными, показывают, что существуют периоды, когда в начале смены или после перерыва организм человека приспосабливается, «настраивается» на выполнение трудовых операций, а также моменты, когда начинает сказываться усталость и темп работы вынужденно замедляется. Изменение темпа работы с учетом указанных обстоятельств может обеспечить высокую эффективность труда. Одним из возможных путей решения этой задачи является создание конвейеров с пульсирующим движением предметов труда. Впервые такой конвейер был разработан и внедрен на Рижском электромеханическом заводе. Скорость этого конвейера переменная: в начале смены ритм пульсации несколько меньше планового, а затем в течение 30-40 мин он плавно доводится до наивысшего. Так же варьируется темп работы и в другие периоды рабочего дня. К периодам нарастания утомляемости приурочены перерывы, при этом обычный отдых чередуется с активной физической нагрузкой. В результате на поточной линии возросла производительность труда, снизился брак.

Организация смены видов деятельности рабочих. Чередование видов труда как одна из форм отдыха базируется на принципе активации отдельных мышечных групп. Оно может иметь место в течение рабочей смены, дня или недели. Чередование видов труда осуществляется в виде смены производственных операций. Одной из форм реализации чередования является освоение рабочими смежных профессий. В ряде случаев за рабочим не закрепляется определенное оборудование, и ему предоставляется возможность научиться всем видам работ, выполняемым в бригаде. Чередование видов труда положительно сказывается на работоспособности исполнителей, ведет к повышению производительности труда.

Введение рациональных режимов труда и отдыха. Режим труда и отдыха на поточных линиях должен предусматривать обеденный перерыв в середине рабочего дня и довольно значительное число (четыре-шесть) непродолжительных регламентированных перерывов для личных надобностей, самомассажа, пассивного отдыха; для организации перемены операций, для выполнения производственной гимнастики и т. д.

Рационализация содержания трудовых операций. Результаты психофизиологических исследований подтверждают необходимость формирования такой структуры операций, при которой чередовались бы нагрузки на различные органы чувств и части тела работающих. При этом целесообразно идти по линии укрупнения операции. Выполнение укрупненной операции ведет к стабильности кинематических характеристик рабочих движений, повышению работоспособности исполнителей. По заключению специалистов, различных элементов операций должно быть не менее пяти.

Структурирование труда означает такую взаимосвязь организации труда, рабочих операций, условий труда, при которой содержание выполняемых работ согласуется со способностями и желаниями отдельного работника. Структурирование труда предполагает переход от конвейерного производства к смешанным гибким структурам на основе комбинации работ на конвейере и отдельном рабочем месте, организации автономных рабочих групп, объединения конвейерного и автоматизированного труда. Наибольший эффект достигается при организации мини-потоков - работе малыми группами.

Работники, занятые на конвейере, разбиваются на бригады по 10-12 человек. За каждой группой закрепляется определенный цикл операций по изготовлению отдельного узла или модуля. В бригадах решаются вопросы, связанные с регулированием темпов труда, распределением работ, регулированием продолжительности рабочего дня, ведется контроль за технологическим процессом и качеством продукции. Для того чтобы избежать функционирования по принципу «едва сводить концы с концами» по отношению к непосредственно предшествующей единице, между группами создается определенный страховой запас материалов, полуфабрикатов. Это позволяет бригаде начать работу в момент готовности и обеспечивает свободный ритм работы. Таким образом, каждая бригада может функционировать независимо от своего непосредственного рабочего окружения.

На практике используются три варианта организации сборочных работ малыми группами:

- орудия труда, необходимые для монтажа комплекта, находятся в одной бригаде, работники осуществляют сборку путем обхода рабочих мест;

- орудия труда распределяются между несколькими бригадами с образованием своеобразных островков - автономно работающих сборочных участков, на которых ведется монтаж. При этом возможна смена рабочего места или смена монтируемого узла;

- сборка производится с помощью роботизированных транспортных средств, являющихся одновременно сборочными стендами.

Процесс производства разбивается на укрупненные операции, каждая из которых выполняется одним рабочим. Принцип потока при такой схеме сборки полностью сохраняется благодаря тому, что общее число одинаковых, параллельно работающих стендов такое, что выдерживается средний заданный темп потока.

Важным направлением развития поточного производства является его автоматизация.