Групповая технология и методы организации производства

Е.А. Матвеева
доцент кафедры ЭИС, к.т.н.,
ПГАТИ, г. Самара

Групповой метод - это такой метод унификации технологии производства, при котором для групп деталей, однородных по тем или иным конструктивно-технологическим признакам, устанавливаются однотипные высокопроизводительные методы обработки с использованием однородного и быстро переналаживаемого оборудования и оснастки.

Многономенклатурные производственные участки, на всех рабочих местах, на которых организуется работа по групповому методу, являются исключительно сложными объектами управления. Обеспечение их устойчивого функционирования требует применения экономико-математических методов, современных информационных технологий, коренной pеоpганизации всей системы организации и управления производством.

Практический опыт показывает, что устойчивое функционирование групповых поточных линий вне рамок интегрированной системы управления практически невозможно.

В существующей системе управления предприятием фактически реализуются две функции: контроль и регулирование хода производства. Функция планирования ограничивается лишь тем, что мастер в качестве планового документа получает из ПДБ только номенклатурное задание и количество деталей, запланированных на месяц с выделением "дефицита". В течение месяца на оперативных совещаниях ежедневно уточняется перечень деталей, требующих срочного запуска. Ход производства мастер планирует на день-два вперед, фактически не зная и не рассчитывая перед началом месяца возможность выполнения задания, исходя из имеющихся ресурсов. Большая номенклатура не позволяет при ручных методах управления вести строгий учет движения деталей в межоперационном складе.

На рис. 1. показана функциональная структура управления в ИСУ ГПЛ, принципиально отличающаяся от существующих систем управления как по составу задач, так и по методам их pешения, представляющая собой замкнутый контур, состоящий из трех фаз управления:

- на фазе планирования формируется подетальный план в увязке с пропускной способностью оборудования при условии его рационального использования, моделируется и оптимизируется производственный процесс обработки групп и деталей по рабочим местам ГПЛ, формируется календарное расписание работ на весь плановый период (в качестве планового периода может быть принят месяц);

- на фазе контроля фиксируется фактическое состояние производственного процесса на каждом шаге регулирования (ежедневно или ежесменно);

- на фазе регулирования сравнивается фактическое состояние производства с моделью и в случае отклонений вырабатываются решения по выведению производства на запланированный моделью режим работы.

В ИСУ ГПЛ главное внимание уделено фазе планирования, на которой оптимизируется цель (объемное задание ГПЛ на плановый период) и путь достижения цели (модель-календаpное расписание движений деталей по рабочим местам ГПЛ).

Рис. 1. Функциональная структура управления ИСУ ГПЛ

Оптимизация производится при расчете партий запуска, расчете и перераспределении загрузки оборудования, моделировании производственного процесса.

Выбор состава задач по фазам управления, разработка методов их решения подчинены достижению поставленной перед ИСУ ГПЛ главной задачи - обеспечение производственного процесса обработки деталей в номенклатуре, количество и сроки, заданные сборкой, с наименьшими материальными и трудовыми затратами.

В комплекс расчетов, выполняемых на фазе планирования производства на групповых поточных линиях, входят следующие задачи: расчет партий запуска - выпуска деталей; расчет трудоемкости и загрузки рабочих мест и рабочих; перераспределение загрузки по взаимозаменяемым рабочим местам; моделирование и оптимизация производственного процесса обработки деталей.

Задачами контроля и регулирования производственного процесса обработки деталей являются: формирование сменных заданий на каждое рабочее место; контроль и учет фактического выполнения сменных заданий каждым рабочим местом и участком.

По завершению каждого планового периода рассчитываются суммарные показатели выполнения планов производства каждым рабочим местом и участком.

Нормативно-справочная база ИСУ ГПЛ включает технологические, трудовые и другие нормативы, необходимые для функционирования ИСУ ГПЛ, содержащиеся в технологической документации, разрабатываемой в процессе технологического проектирования групповых поточных линий (состав групп классификатора, маршруты обработки деталей, операционные нормы времени, разряды работ, модели оборудования, сменность его работы и другие).

Входной информацией в ИСУ ГПЛ является подетальный план, формируемый в результате решения задач оперативно-календарного планирования на межцеховом уpовне.

В подетальный план каждая деталь входит в количестве, необходимом для сборки в определенный месяц. Но обрабатывать на ГПЛ детали плановыми месячными партиями зачастую нерационально. При расчете партии запуска проводится оптимизация ее величины с учетом не только потребности сборки на плановый период, но и рациональной загрузки рабочих мест, сведения до минимума количества переналадок оборудования.

Задача решается исходя из следующих условий: своевременное обеспечение сборочных цехов деталями; рациональное использование оборудования участка.

Большинство методик расчета партии предусматривает установление единой партии для всей поточной линии, рассчитываемой по «ведущей» операции. На ГПЛ, где возможна передача деталей через межоперационный склад, нет необходимости сохранять единую партию для всех операций. Поэтому в ИСУ ГПЛ расчет партии ведется для каждого наименования детали и по каждой операции.

Исходными данными для решения задачи являются: ежемесячный подетальный план ГПЛ, в котором для каждой i-ой детали рассчитана потребность сборки по месяцам до конца года (или с переходом на следующий год), а также величина дефицита и срок сдачи его на сборку; фактическое наличие i-х деталей в незавершенном производстве, т.е. на межоперационном складе ; штучное время обработки каждой i-ой детали на j-ой операции t_ij; минимальное допустимое время работы каждого станка на ГПЛ без переналадки t_minj.

При расчете партий для обеспечения рациональной загрузки оборудования используется норматив - минимально допустимое время работы станка без переналадки. Рассчитанная партия должна обеспечить работу оборудования без переналадки на период времени не менее, чем установленный норматив.

Минимальное допустимое время работы станка без переналадки t_minj определяется следующим образом. Размер оптимальной партии зависит от соотношения подготовительно-заключительного t_n3 и штучного времени t_ij и должен быть таким, чтобы затраты времени на наладку при обработке этой партии не превышали предела, определяемого коэффициентом допустимых потерь k_gn. Таким образом, расчет оптимальной партии ведется по формуле:

(1)

Величина показывает минимально допустимое время работы станка без переналадки и определяется как

(2)

Поскольку основной критерий, определяющий размер партии в этом случае, дан в качестве предельной величины, то рассчитанную по формуле (1) величину партии следует рассматривать как минимальную, при уменьшении которой будет нарушено допустимое соотношение штучного и штучно калькуляционного времени и резко возрастет трудоемкость обработки. Поэтому корректировку размера партии можно вести только в большую сторону, и исходя из этого условия.

При расчете партий запуска деталей в ИСУ ГПЛ размер партий, заданных в подетальном плане, принимается только как нижнее ограничение (обрабатываемая на ГПЛ партия не может быть меньше, чем в подетальном плане ), а плановый срок сдачи их на сборку, как наиболее поздний срок окончания обработки на ГПЛ.

Обрабатываемые на ГПЛ детали проходят по технологическому процессу через операции с различным соотношением и и соответственно оптимальные партии для одной и той же детали по операциям неодинаковы. Учитывая возможность передачи деталей на ГПЛ через межоперационный склад, следует определять партию запуска дифференцированно по детале операциям.

Межоперационные заделы, образующиеся при этом, будут использоваться в последующие сроки. Объем незавершенного производства при таком подходе будет значительно меньше, чем при условии принятия единой партии для всех операций ГПЛ

Первоначально для каждой i-ой детали рассчитывается оптимальная партия по каждому j-му рабочему месту технологического процесса ее обработки по формуле (1), где устанавливается для каждого рабочего места по формуле (2).

Партия запуска рассчитывается для каждой детале-операции исходя из величины плановой партии и фактического наличия деталей в межоперационном складе . Расчет ведется против хода технологического процесса (от последней операции к первой).

Партия запуска для последней (конечной) m-ой операции рассчитывается следующим образом:

если на последней операции , то

а если на последней операции то к величине добавляются поочередно из подетального плана партии следующих периодов до тех пор, пока не выполнится условие

где – количество плановых периодов, по которым суммировать партии

и тогда

Для остальных операций в очередности от последней к первой расчет партии запуска ведется аналогично, только величина берется не из подетального плана, а равной партии запуска на последующей операции В процессе расчета партий запуска корректируется запас деталей на межоперационном складе, т.е. уменьшается на размер партии, запущенной в обработку из межоперационного склада.

Одной из основных и наиболее сложных задач, решаемых на фазе планирования в ИСУ ГПЛ, является задача моделирования производственного процесса обработки деталей. Моделью производственного процесса определяются сроки запуска и выпуска каждой детали по каждой операции технологического процесса.

Моделирование производственного процесса обработки деталей должно проводиться с учетом следующих организационно-технологических требований.

1. Параллельно-последовательный вид движения партий деталей по рабочим местам.

2. Работу оборудования участка в разное число смен (одни станки работают в одну смену, другие в две).

3. Деление всей номенклатуры деталей, вошедших в подетальный план, на запуски по приоритетам срочности.

4. Приоритетность критериев определения очередности обработки детале- операций внутри одного запуска по каждому рабочему месту задается следующим образом: более приоритетный критерий - минимизация времени переналадки; менее приоритетный критерий - минимизация длительности цикла.

5. Резервирование времени на операции технологических процессов обработки деталей, которые выполняются вне ГПЛ (т.е. операции типа "термообработка", "покрытие" и т.д.).

6. Допустимость отсутствия потока - возврат партий деталей в процессе их обработки на предыдущие рабочие места.

7. Учет перерывов в работе оборудования на наладку и подналадку в соответствии с заранее установленным временем на эти виды работ.

8. Загрузка рабочих мест с учетом коэффициента перевыполнения норм. Здесь имеется в виду, что штучное операционное время по каждому рабочему должно быть откорректировано с учетом коэффициента выполнения норм.

tшт.к = tшт. / Кв.н.

9. Наличие на участке рабочих-многостаночников, обслуживающих параллельно несколько единиц оборудования.

10. Наличие на участке рабочих мест, за которыми закреплено несколько рабочих, работающих на этом рабочем месте последовательно по потребности.

11. Наличие на участке рабочих, совмещающих профессии работающих на нескольких рабочих местах последовательно (токарь - фрезеровщик и т.п.).

Организация работ на групповых поточных линиях должна быть направлена на предупреждение возможных отклонений фактического хода производства от рассчитанной модели, на максимальное соблюдение очередности сроков запуска - выпуска каждой партии деталей по операциям технологического процесса, что обеспечивается следующими условиями:

- строгой регламентацией функциональных взаимосвязей и документооборота между службами цеха, завода;

- системой планово-предупредительного обслуживания рабочих мест (ППОРМ); бригадной формой организации труда;

- специально разработанными методами материального и морального стимулирования выполнения месячных и сменно-суточных заданий.

Проблема совершенствования системы оперативного управления здесь решена комплексно, охватывая вопросы упорядочения организации производства и технологических процессов на самом объекте управления, а также используя современные методы, средства и технологию управления.

ИСУ ГПЛ - сложная человеко-машинная система, в которой роль ЭВМ сводится не к решению локальных задач управления, а к выполнению большой части функций оперативного управления, решению всего комплекса взаимосвязанных задач, где функции человека и машины разграничены.

Литература

1. Иванова А.С. Групповые методы обработки и конверсия – НТЖ «Авиационная промышленность», Москва, 1996, №1-2.

2. Иванова А.С. Интегрированные компьютерные системы управления производством – принципы и опыт разработки. Вестник Самарской государственной экономической академии, №2 (6) Самара, 2001.