Содержание
См. также Примеры решения задач на определение длительности производственного цикла.
Одной из самых главных составляющих производственной деятельности является производственный цикл. Одной из основных его характеристик является длительность производственного цикла.
Под длительностью производственного цикла понимают время, через которое сырье превращается в готовую продукцию.
Производственный цикл включает в себя:
- Время технологических операций
- Межоперационный простой
- Время на протекание естественных природных процессов (охлаждение металла, затвердевание бетона).
Межоперационный простой можно сократить за счет обоснованного вида передачи с одной операции на другую и методов организации обработки изделия:
- последовательная обработка
- параллельно-последовательная обработка
- параллельная обработка изделия
Определение длительности производственного цикла
Формула длительности цикла последовательной обработки деталей
Организация производственного процесса методом последовательной обработки деталей осуществляется в том случае, когда одна технологическая операция выполняется после завершения предыдущей и нет возможности их совмещения (одновременного выполнения) при обработке одной и той же партии изделий. То есть, до окончания обработки всей партии изделий на одной технологической операции дальнейшая обработка не производится.
Простыми словами, первая обработанная деталь ожидает окончания обработки последней детали и только после этого вся партия передается на следующую операцию
Длительность цикла последовательного способа обработки деталей можно найти по формуле:
n – количество деталей в обрабатываемой партии, шт.
i – операция
m – количество операций в технологическом процессе
ti – штучное время исполнения i-той операции, минут
Сi – количество станков, на которых осуществляется обработка детали на i-той операции
tест — длительность операций, во время которых происходят естественные (природные) процессы
tожид — длительность ожидания обработки между технологическими операциями (межоперационные простои и пролеживания)
Пояснение формулы расчета длительности производственного цикла при последовательной обработке. Следует обратить внимание, что формула состоит из трех частей.
Первая часть формулы позволяет определить непосредственно время, в течение которого деталь (изделие) подвергается непосредственной активной обработке. Длительность обработки операции мы делим на количество станков, которые эту операцию выполняют, умножаем на количество деталей в партии. Получаем время, за которое отдельная операция будет выполнена для всей партии деталей. Сумма времени по всем операциям дает нам затраты времени на обработку деталей без учета остальных факторов.
Вторая часть формулы добавляет технологически необходимое время естественных процессов (например, остывание, снятие внутренних напряжений и т.д.). В сумме получается длительность цикла технологических операций. Это значение выведено отдельной формулой в первой строке. Оно пригодиться нам позже.
Добавление третьей части формулы, которая учитывает ожидание обработки и другие потери времени, дает длительность производственного цикла, которую мы уже и можем учитывать для целей планирования.
Формула длительности цикла параллельно-последовательной обработки
Параллельно-последовательный способ обработки предполагает частичное совмещение времени выполнение смежных операций, то есть обработка на следующих операциях начинается до окончания изготовления всей партии на предыдущих операциях, при этом нужно выдерживать условия непрерывности обработки каждой операции.
При параллельно-последовательной обработке, часть деталей, которые уже обработаны на текущей операции, передаются для обработки на следующую, только после того, как их количество достигнет значения, необходимого для того, чтобы обработка всей партии на следующей операции осуществлялась непрерывно.
Такой способ обработки применяется в том случае, когда оборудование может работать только в непрерывном цикле. Например, термообработка партии будет экономически не целесообразна, если детали будут поступать на нее в произвольные моменты времени с произвольными перерывами. Поэтому нам нужно будет начать цикл термообработки таким образом, чтобы с момента начала обработки партии до момента ее окончания оборудование работало бы непрерывно. Момент начала обработки на таком оборудовании должен быть вычислен таким образом, что время начала обработки на текущей операции было бы таким, что деталь, вышедшая последней с предыдущей операции, тут же была отправлена в обработку на текущей или уже находилась в ожидании обработки.
Длительность технологического цикла при параллельно-последовательном способе передачи деталей (Тц п-п) рассчитывается по формуле:
T цикла пар посл – суммарное время выполнения технологического процесса обработки деталей при параллельно-последовательной обработке
n – количество деталей в обрабатываемой партии, шт.
p – величина транспортной (передаточной) партии шт.
ti – штучное время исполнения i-той операции, минут
Сi – количество станков, на которых осуществляется обработка детали на i-той операции
(t/c) кор. – длительность выполнения наименьшей из двух смежных операций
tест — длительность операций, во время которых происходят естественные (природные) процессы
Пояснение формулы расчета длительности производственного цикла при параллельно-последовательной обработке. Как видно из первой строки блока формул, из времени, рассчитанного на последовательную обработку деталей вычитается экономия времени, возникающая из-за того, что партия деталей пролеживает лишь частично и ее обработка начинается до момента окончания обработки всей партии.
Вторая строка блока формул расшифровывает первую. Длительность обработки операции мы делим на количество станков, которые эту операцию выполняют, умножаем на количество деталей в партии. Получаем время, за которое отдельная операция будет выполнена для всей партии деталей. Сумма времени по всем операциям дает нам затраты времени на обработку деталей без учета остальных факторов. Потом мы добавляем время, необходимое для естественных процессов остывания, затвердения и т.д. и вычитаем экономию времени, получающуюся за счет более раннего времени начала обработки деталей на следующей операции.
Третья строка блока формул показывает нам, как вычисляется время уменьшения обработки партии. Примите во внимание, что первая операция может быть короче второй, а может быть и наоборот. Поэтому, из двух смежных операций нам нужно выбрать ту, длительность обработки которой меньше. Теперь, когда от размера всей партии мы вычитаем размер передаточной партии, то получим количество деталей, которые, фактически, будут обработаны параллельно. Пролеживает у нас максимум, передаточная партия, которую мы и вычли. Теперь, умножив количество параллельно обрабатываемых деталей на время их параллельной обработки ( t/c), при чем меньшего из двух операций, мы и получим величину экономии времени на обработку при такой организации производства.
Четвертая строка блока формул всего лишь дополняет рассчитанное нами время (см. вторую строку блока формул) временем потерь на ожидание деталями обработки в результате пролеживания.
Формула длительности цикла параллельной обработки партии деталей
Параллельное движение партии деталей характеризуется тем, что одновременно на всех операциях обрабатываются разные экземпляры данного наименования, и каждый образец проходит обработку по всем операциям непрерывно. Передача деталей с операции на операцию осуществляется поштучно или передаточными партиями. В этом случае полностью загружена самая трудоемкая операция («узкое место»), а на других есть ожидание обработки.
При параллельной обработке самое «узкое место» полностью загружено и детали на нем обрабатываются непрерывно.
Длительность цикла при параллельной обработке партии деталей находят по формуле:
T цикла паралл – суммарное время выполнения технологического процесса обработки деталей при параллельной обработке
n – количество деталей в обрабатываемой партии, шт.
p – величина транспортной (передаточной) партии шт.
ti – штучное время исполнения i-той операции, минут
Сi – количество станков, на которых осуществляется обработка детали на i-той операции
tест — длительность операций, во время которых происходят естественные (природные) процессы
Пояснение формулы расчета длительности производственного цикла при параллельной обработке. Поскольку в самом «узком месте» обработка выполняется непрерывно, то время обработки партии увеличиться только на время «застревания» деталей, превышающих размер передаточной партии (n-p) в «узком месте» (t/c)max , что нам и показывает формула.
Первая часть формулы позволяет определить непосредственно время, в течение которого деталь (изделие) подвергается непосредственной активной обработке. Длительность обработки (t) операции мы делим на количество станков (C), которые эту операцию выполняют, умножаем на количество деталей в передаточной (!) партии.
Вторая часть формулы позволяет нам вычислить длительность «застревания» партии в «узком месте». Поскольку все остальные операции будут выполнены быстрее, то длительность пролеживания и будет равна количеству ожидающих деталей (n-p) умноженному на длительность обработки в «узком месте» (t/c)max.
Третья часть формулы, которая учитывает ожидание обработки и другие потери времени, если, конечно она не указана в технологической карте как технологическая операция
Коэффициент параллельности производственного процесса
Параллельность – одновременное выполнение частей производственного процесса ( стадий, операций), то есть осуществление процессов с перекрытием.
Коэффициент параллельности производства находится по формуле:
Т паралл обработки – длительность цикла при организации обработки параллельным способом движения деталей
Т факт – фактическая длительность цикла обработки деталей.
Определение длительности производственного цикла также возможно графическим способом.
Производственным циклом (ПЦ) называется промежуток времени от начала до завершения производственного процесса. Например, производственный цикл изготовления детали – это период от поступления материала в обработку до окончания изготовления детали, а производственный цикл изделия – это период времени от запуска исходного материала и полуфабрикатов в обработку до окончания изготовления и комплектации предназначенного к реализации изделия. Структура ПЦ представлена на рис. 2.2.
Длительность производственного цикла является одной из важнейших характеристик уровня организации производства. Расчет длительности производственного цикла имеет многоцелевое назначение. Он используется при разработке производственной программы цехов, загрузки рабочих мест и оборудования, для расчета размера незавершенного производства (НЗП) и т. д.
Время выполнения одной операции, в течение которого изготавливается одна партия одинаковых или несколько различных деталей, называется операционным циклом Топ.
Рис. 2.2. Структура производственного цикла
Производственный цикл сложного процесса – это совокупность простых процессов. Он часто начинается с запуска в производство первой заготовки и заканчивается выпуском готового изделия или сборочной единицы. Производственный цикл включает циклы выполнения технологических Тт, контрольных Тк, транспортных Ттри складских Тскопераций, естественных процессов Теи время перерывов Тпер:
Тц = f(Тт, Тк, Ттр, Тск, Те, Тпер).
При организации производственного процесса учитываются регламентированные перерывы, возникающие внутри рабочих смен и между ними.
Внутрисменные перерывы возникают при обработке деталей партиями из-за их пролеживания в ожидании обработки всей партии перед ее транспортировкой на следующую операцию (перерывы партионности); при несогласованности времени окончания одной и начала другой операции, выполненных на одном рабочем месте, из-за чего детали или партии деталей пролеживают в ожидании освобождения рабочего места (перерывы ожидания).
Длительность производственного цикла выражается обычно в календарном времени (днях).
Существует три вида построенийпроизводственных циклов по времени:
— последовательный;
— параллельный;
— параллельно-последовательный.
При последовательном виде движенияобработка партии деталей на каждой последующей операции начинается лишь после того, как вся партия прошла обработку на предыдущей операции.
Определение технологического цикла изготовления партии nнаmоперациях рассчитывается по следующей формуле:
Тц(посл)=n∑ti/Ci ,
I=1
где:
n– количество деталей в партии;
m– число операций обработки;
ti– норма времениi-ой операции;
Ci– количество рабочих мест наi-ой операции.
Рассмотрим пример 1 определения длительности технологического цикла при последовательной обработке деталей
Исходные данные примера 1:
n= 3 детали
m= 4 операции
t1 = 10 мин.
t2 = 40 мин.
t3 = 20 мин.
t4 = 10 мин.
Расчет ТЦ при последовательной обработке деталей:
1. nt1/C1= 3х10/1 = 30 мин.
2. nt2/C1= 3х40/1 = 120 мин.
3. nt3/C1= 3х20/1 = 60 мин.
4 .эnt4/C1= 3х10/1 = 30 мин.
Графическое изображение представления длительности ТЦ при последовательной обработке деталей представлено на рис.2.3.
Рис. 2.3. Графическое изображение представления длительности ТЦ при последовательной обработке деталей
Положительные моменты:
— просто организовать производственный процесс;
— оборудование и рабочие работают бесперебойно;
— простой учет.
Отрицательные моменты:
— большая длительность производственного процесса;
— большое незавершенное производство (партионное пролеживание);
Область применения: обработка малыми партиями
Для сокращения длительности производственного цикла можно передачу деталей с одной операции на другую по мере их обработки вести не всей партией, а поштучно либо разделить всю партию на несколько частей и передавать каждую из них на последующую операцию по мере ее обработки на предыдущей. Такая передача деталей практикуется, в частности, при параллельном движении.
При параллельном движении передача предметов труда (деталей) на последующую операцию осуществляется поштучно, либо транспортной партией сразу после обработки на предыдущей операции. Как видно из графика (рис. 2.3.), в общем случае при переводе деталей с операции на операцию поштучно длительность операционного цикла равна:
Тц(пар)= Р∑ti/Ci+ (n-p)tmax/Cmax,
i=1
где:
Р- величина транспортной партии (или поштучно), шт;
tmax– время выполнения наиболее продолжительной операции, мин.;
Cmax– число рабочих мест на наиболее продолжительной операции.
Рассмотрим пример 2 определения длительности технологического цикла при параллельной обработке деталей
Исходные данные примера 2:
Р = 1;
Cmax= 1;
tmax= 40 мин.
n= 3 детали
m= 4 операции
t1 = 10 мин.
t2 = 40 мин.
t3 = 20 мин.
t4 = 10 мин.
Расчет ТЦ (технологического цикла) при параллельной обработке деталей:
Тц(парт)= Рt1/c1+Pt2/C2+Pt3/C3+Pt4/C4+ (n-1)t2/Cmax=
= (10 + 40 + 20 + 10) + (3-1)40 = 160 мин.
График параллельной обработки деталей представлен на рис. 2.4.
Рис. 2.4. График параллельной обработки деталей
Положительные моменты:
— длительность производственного цикла снижается по сравнению с последовательной обработкой деталей.
Отрицательные моменты:
— простои рабочих мест при условии не равенства или не кратности операций (простои на коротких операциях).
Область применения
Применяется в том случае, когда время операций примерно равно или кратно друг другу. Это непрерывно-поточное производство.
При параллельно-последовательном виде движения детали передаются на последующую операцию по мере ох обработке на предыдущей – поштучно или транспортной партией, при этом время выполнения смежных операций частично совмещаются таким образом, что партия деталей обрабатывается на каждой операции без перерывов.
Тц(n-n)= Тц(посл)- ∑τi,
i=1
где:
τi- частичное перекрытие времени выполнения каждой пары смежных операций, мин.
τi =tmin(n-p) ,
где:
tminпродолжительность менее длительной операции из рассматриваемой пары смежных операций
Рассмотрим пример 3 определения длительности технологического цикла при последовательно-параллельной обработке деталей
Исходные данные примера 3::
n= 3 детали
m= 4 операции
t1 = 10 мин.
t2 = 40 мин.
t3 = 20 мин.
t4 = 10 мин.
Расчет ТЦ при последовательно — параллельной обработке деталей:
Τц(n-n)= 240 – = 160 мин.
τ1= 10(3-1) = 20;
τ2= 20(3-1) = 40;
τ3= 10(3-1) = 20;
График последовательно-параллельной обработки деталей представлен на рис. 2.5.
Рис. 2.5. График последовательно-параллельной обработки деталей
Положительные моменты:
— длительность производственного цикла снижается по сравнению с последовательной обработкой деталей.
— отсутствуют простои рабочих мест на коротких операциях.
Помимо рассмотренных составляющих для определения длительности производственного цикла необходимо учесть межоперационное время и время естественных процессов.
Пути сокращения длительности производственного цикла
1. Сокращение времени технологических операций, путем применения прогрессивных техпроцессов и оборудования.
2. Сокращение подготовительно-заключительных работ путем внедрения оптимальных размеров партий.
3. Сокращение простоев путем внедрения планово-предупредительного обслуживания рабочих мест.
4. Внедрение АСУ цехом.
Без научно обоснованного расчета длительности производственного цикла нельзя правильно составить производственную программу предприятия и цехов, определить технико-экономические показатели деятельности. Длительность производственного цикла влияет на сроки подготовки производства новой продукции, оборачиваемости оборотных средств, является важной величиной при организации оперативно-производственного планирования, материально-технического снабжения и т.д.
В общем виде длительность производственного цикла определяется по формуле:
Тц = Тврп + Твпр, (4.1)
где Тврп — время рабочего процесса;
Твпр — время перерывов.
Во время рабочего периода выполняются технологические операции :
Тврп = Тшк + Тк + Ттр + Те, (4.2)
где Тшк — штучно-калькуляционное время;
Тк — время контрольных операций;
Ттр — время транспортирования предметов труда;
Те — время естественных процессов (старения, релаксации, естественной сушки, отстоя взвесей в жидкостях и т.п.).
Сумму времен штучного, контрольных операций, транспортирования называют операционным временем (Топр):
Топр = Тшк + Тк + Ттр. (4.3)
В операционный цикл Тк и Ттр включены условно, так как в организационном отношении они не отличаются от технологических операций, штучно-калькуляционное время рассчитывается по формуле:
Тшк = Топ + Тпз + Тен +Тото, (4.4)
где Топ — оперативное время;
Тпз — подготовительно-заключительное время при обработке новой партии деталей;
Тен — время на отдых и естественные надобности рабочих;
Тото — время организационного и технического обслуживания (получение и сдача инструмента, уборка рабочего места, смазка оборудования и т.п.).
Оперативное время (Топ) в свою очередь состоит из основного (Тос) и вспомогательного времени (Тв):
Топ = Тос + Тв, (4.5)
Основное время — это непосредственное время обработки или выполнения работы.
Вспомогательное время:
Тв = Ту + Тз + Ток, (4.6)
где Ту — время установки и снятия детали (сборочной единицы) с оборудования;
Тз — время закрепления и открепления детали в приспособлении;
Ток — время операционного контроля рабочего (с остановкой оборудования) в ходе операции.
Время перерывов (Твпр) обусловлено режимом труда (Трт), межоперационным пролеживанием детали (Тмо), временем перерывов на межремонтное обслуживание и осмотры оборудования (Тр) и временем перерывов, связанных с недостатками организации производства (Торг):
Твпр = Тмо + Трт + Тр + Торг. (4.7)
Время межоперационного пролеживания (Тмо) определяется временем перерывов партионности (Тпар), перерывов ожидания (Тож) и перерывов комплектования (Ткп):
Тмо = Тпар + Тож + Ткп. (4.8)
Перерывы партионности (Тпар) возникают при изготовлении изделий партиями и обусловлены пролеживанием обработанных деталей до готовности всех деталей в партии на технологической операции.
Перерывы ожидания (Тож) вызываются несогласованной длительностью смежных операций технологического процесса.
Перерывы комплектования (Ткп) возникают при переходе от одной фазы производственного процесса к другой.
Таким образом, в общем виде производственный цикл выражается формулой:
Тц = Топр + Те + Тмо + Трт + Тр + Торг. (4.9)
Свои особенности на исчисление ДПЦ оказывает и характер организации движения предметов труда.
При последовательном способе движения ДПЦ обработки партии запуска традиционно рассчитывается формуле:
Тц1 = n ti , (4.10)
где Тц1 — ДПЦ при последовательном способе движения ПТ;
n — размер партии запуска;
ti — штучно-калькуляционное время i-й операции;
i — номер операции (i = 1, 2, 3,.., m).
В некоторых случаях формула (2.10) приводится в модифицированном варианте, а именно:
Тц1 = n , (4.11)
где K1i — количество рабочих мест, занятых выполнением i-й операции.
При параллельном способе движения ПТ для случая, если t1=t2=t3= ..= tn, ДПЦ обычно рассчитывается по формуле:
Тц2 = ti + t*(n — 1), (4.12)
В случае, если в рассматриваемом процессе длительности операций не равны между собой, то ДПЦ предлагается рассчитывать по формуле:
Тц2 = ti + tгл*(n — 1), (4.13)
где tгл — штучно-калькуляционное время самой продолжительной операции (ее обычно называют главной операцией).
Формула для расчета ДПЦ при параллельно-последовательном способе движения ПТ имеет вид:
Тц3 = ti + (n-1) * ( tбi — tмi ), (4.14)
где mм — количество «меньших операций”;
mб — количество «больших операций”;
tбi — продолжительность «больших операций”;
tмi — продолжительность «меньших операций”.
Также предлагается рассчитывать ДПЦ по формуле:
Тц3 = ti+(n-1)*(tmaxi — tmini )+(n-1)*tгл, (4.15)
где tmaxi — максимальная из двух длительностей смежных операций;
tmini — минимальная из двух длительностей смежных операций.
Существует и такая формула :
Тц3 = n ti — (n-1) tкорi, (4.16)
где tкорi — штучно-калькуляционное время на «короткой”, т.е. менее трудоемкой, из двух смежных операций.
В случае, если размер передаточной партии больше 1, то предлагается формула вида:
Тц3 = n ti — (n-nп) tкорi . (4.17)
Таким образом, ДПЦ — показатель, характеризующий время, необходимое для обработки партии запуска ПТ одного наименования в ЧПП, рассматриваемом в качестве элемента производственной системы более высокого порядка. Время обработки партии запуска обусловлено как длительностью отдельных операций, так и способом организации движения ПТ, который, в свою очередь, характеризуется размерами партии запуска и передаточных партий, наличием различного рода производственных заделов.
Поскольку любая производственная система является сложным образованием, включающим множество взаимосвязанных элементов, функционирование которых подвергается воздействию случайных факторов (внутренних и внешних), то методика расчета ДПЦ должна их учитывать. В связи с этим и существует много вариантов расчета длительности цикла, задача в данном случае сводится к выбору оптимальной формулы.
Отметим, что влияние показателя ДПЦ на другие показатели, характеризующие работу предприятия, трудно переоценить. Во-первых, от точности его расчета зависит значение показателя располагаемой производственной мощности предприятия (цеха, участка). Во-вторых, адекватность метода его расчета обусловливает качество календарных планов производства и загрузки рабочих мест (оборудования), а также запасов материалов, покупных комплектующих изделий, запасных частей и агрегатов (в ремонтном хозяйстве) и, следовательно, важнейших финансовых показателей работы предприятия;