Методика выбора структуры производственных систем

При разработке проекта цеха важным этапом является син­тез его структуры, т. е. обоснованный выбор состава отделений, участков и линий. Это очень сложный вопрос, требующий тща­тельного анализа номенклатуры и объемов выпускаемой про­дукции, технологии ее изготовления и организационных форм выполнения.

Относительно просто этот вопрос решается при массовом и крупносерийном производстве, где естественной является целе­вая предметная специализация цехов (цехи моторов, шасси и др.) и участков (участок обработки деталей и сборки коленчатого вала с маховиком, участок изготовления деталей и сборки масляного насоса и др.). Число поточных линий обработки, как правило, определяется числом изготовляемых деталей. Такая структура обес­печивает прямоточность производственного процесса, когда в кон­це поточных линий обработки располагаются участки узловой сборки, а дальше — сборки агрегатов или изделий.

Сложнее решить задачу структуризации для цехов среднесе­рийного, мелкосерийного и единичного производства, где об­ширная номенклатура деталей и изделий, изготовляемых после­довательно на одних и тех же местах, как бы предопределяет технологическую специализацию участков с использованием од­нотипного оборудования (токарный, фрезерный, шлифовальный участки и т. д.). При такой структуре возникают многочислен­ные прямые и возвратные внешние связи между технологически специализированными участками для производства деталей мно­жества Д (рис. 7.2, а). Это связано с тем, что рекомендации о структуре ПС преимущественно получены на основе анализа со­держания операций и ТП, без рассмотрения вопросов взаимо­связи и взаимодействия операций как системы в целом.

При системном подходе (рис. 7.2, б) решающим является взаимосвязь, единство и эффективность работы как отдельных участков (подсистем), так и цеха (системы) в целом. Структуру ПС при этом выбирают по результатам анализа и синтеза со­ставных частей системы как интегрированного целого объекта с качественно новыми свойствами. Причем чем ближе и пол­нее цель составной части соответствует цели всей ПС, тем эф­фективность системы выше. Поэто­му при системном подходе струк­тура производственных процессов основывается на использовании це­левой подетальной или предметной специализации участков и цехов. В этом случае (см. рис. 7.2, б) цех так­же состоит из трех участков, но построены они по принципу подетальной специализации при пере­сечении внешних вертикальных и внутренних горизонтальных свя­зей.

Рис. 7.2. Схема структуры ПС, сфор­мированной при традиционном (а) и системном (б) подходах:

I—III— участки обработки; а, б, с — груп­пы станков одинакового технологическо­го назначения

Здесь конечные цели ПС складываются из целей обособлен­ных подразделений (участков), выпускающих законченные дета­ли-подмножества {Д₁ Д₂, Д₃}  Д, что способствует приобретению участками свойств самоорганизации и саморегулирования.

При такой форме организации ПС реализуются три структу­рообразующих принципа:

1) целевая подетальная или предметная специализация це­хов и их участков, а следовательно, пространственная концент­рация производства однородных деталей или сборочных единиц;

2) унификация ТП с использованием групповых методов из­готовления деталей или сборочных единиц и, как результат, оп­ределенная концентрация, специализация и комплектность не­обходимого для этого оборудования или технологического осна­щения;

3) централизация выдачи цехам и участкам целевых программ на изготовление комплектного состава деталей изделия со сторо­ны органов оперативного управления, а значит, определенная кон­центрация во времени изготовления комплекта деталей, что важ­но для сокращения цикла производства законченных изделий.

Методика формирования подетально групповых участков, групповых поточных линий и высших их форм гибких автома­тических участков и линий включает три этапа:

1) анализ номенклатуры деталей изделий по конструктивно­технологическим признакам;

2) анализ планово-организационных характеристик деталей (их трудоемкости, программы выпуска);

3) синтез первых двух этапов и определение структуры про­изводственных подразделений.

Рассмотрим их более подробно.

Задача анализа конструктивно-технологической общности де­талей состоит в том, что все многообразие обрабатываемых в цехе деталей необходимо разделить на группы по конструктив­ным и технологическим признакам. С этой целью любую деталь из всей номенклатуры, выражаемой множеством Д, описывают набором признаков Р {Р _i, i = 1,2,..., n }, по которым ее класси­фицируют. Эти признаки могут описывать: P₁ — вид заготовки; Р₂ — габаритные размеры деталей, определяющие возможную габаритную группу оборудования; Р₃ — основной технологичес­кий маршрут, характеризуемый преобладающими видами обра­ботки (например, токарной (Т), токарной и фрезерной (Т—Ф), токарной, фрезерной, сверлильной (Т—Ф—С), сверлильной, фрезерной, расточной (С—Ф—Р) и др.) и указывающий на ком­плект необходимого оборудования для основной обработки де­талей группы; Р₄ — конструктивный тип деталей (корпусные детали, рычаги, валы и др.), определяющий характер техноло­гических операций и СТО и

т. д.

Анализ действующих участков с подетальной специализаци­ей показывает, что не всегда удается обеспечить необходимую загрузку оборудования участка и линии обработкой деталей толь­ко одной конструктивно-технологической группы. При исполь­зовании групповой обработки за участками закрепляют детали, входящие в разные группы, если их можно обработать на одних и тех же станках (например, корпусные детали, рычаги, кронш­тейны, планки). Поэтому необходимо дополнительно группиро­вать детали по признаку Р₅ станкоемкости и объему выпуска.

В качестве показателя, синтезирующего этот признак, мож­но использовать относительную станкоемкость i -й детали:

где N_i — годовая программа выпуска i -й детали; k _{oп i} — число операций обработки i -й детали; t _{ш ij} — штучное время   j -й опера­ции обработки i -й детали; Ф_об - эффективный годовой фонд времени работы оборудования; — средний коэффициент вы­полнения норм в цехе (учитывается при анализе действующих цехов).

Нетрудно заметить, что величина К _{дет i} представляет собой расчетное количество «обезличенных» станков, необходимых для изготовления заданного объема N_i выпуска деталей при рассмат­риваемой технологии и режиме работы.

Относительная станкоемкость обработки К _{дет m} по т -й группе

где f — число наименований деталей в группе.

Следует иметь в виду, что в группу могут быть включены и детали других конструктивных типов. Наиболее удобно результаты анализа представлять в виде матрицы (табл. 7.3).

Таблица 7.3