Организация и планирование поточной линии обработки детали» для массового производства

1. ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. Тематика курсового  проекта (работы)

Курсовой проект выполняется на тему: «Организация и планирование поточной линии обработки детали» для массового производства.

В процессе выполнения проекта, исходя из технологического процесса и применяемого оборудования, обосновывается выбор непрерывно- или прерывно-поточной однопредметной линии механической обработки.

При выдаче задания на проектирование, студенту выдаются исходные данные по детали конкретного наименования, объему выпуска и необходимые технологические данные о производственном процессе.

 

1.2. Содержание курсового  проекта

В процессе выполнения курсового проекта (работы) необходимо выполнить расчеты по отдельным вопросам организации и планирования производства проектируемой линии, экономически обосновать технологические и организационные решения производства детали.

Все расчеты и пояснения по отдельным вопросам приводятся в пояснительной записке. К ней прилагаются и необходимые чертежи, схемы и графики.

Тема проекта «Организация и планирование поточной линии обработки детали_______________________»

Пояснительная записка

Введение

Краткое описание объектов производства

Расчет такта поточной линии

Обоснование выбора вида поточной линии

Расчет потребного количества рабочих, мест

Стандарт-план работы линии

Определение заделов на линии

План ремонта оборудования

Определение потребности в инструменте и оснастке

Определение необходимой численности рабочих

Список использованных литературных источников

Графическая часть

График (стандарт-план) работы поточной линии

Циклограммы многостаночного обслуживания

 

1.3. Исходные данные для  курсового проекта

Для выполнения курсового проекта должны быть в качестве исходных данных определены технологический процесс механической обработки детали и данные об объекте производства. В целях обеспечения преемственности и взаимосвязи проектов по технологии машиностроения и организации производства могут быть использованы данные курсового проекта по технологии машиностроения.

Курсовой проект может быть выполнен и по заводским исходным данным, собранным во время прохождения практики.

В задание по курсовому проектированию в графу «Исходные данные к проекту» записывается:

а) технологический процесс механической обработки детали;

б) производственная программа выпуска изделий в год;

в) нормативные данные.

 

2. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ  ПРОГРАММЫ, ОБОСНОВАНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА И ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА

2.1. Введение

Во введении необходимо изложить основные направления совершенствования организации производства на промышленных предприятиях, современные методы планирования, использования всех видов ресурсов и осветить задачи, стоящие перед данным производством.

Кратко перечислить решаемые вопросы и указать направления их решения, использованные в курсовом проекте.

2.2. Краткое описание  объекта производства

В этом разделе курсового проекта дается краткое описание обрабатываемых деталей.

 

2.3. Характеристика вариантов  технологического процесса

В данном разделе проекта студент приводит краткое описание рассматриваемых вариантов выполнения отдельных операций технологического процесса. Возможные варианты технологического процесса подвергаются комплексному анализу с точки зрения материально-технической и организационной целесообразности их применения. При этом необходимо учитывать социальные аспекты — облегчение и улучшение условий труда, обеспечение его безопасности и т. д.

Анализируя материально-техническую целесообразность того или иного технологического процесса, следует:

а) установить возможность изготовления заготовок и деталей в полном соответствии с техническими условиями;

б) выявить преимущества и недостатки вариантов, соответствие их прогрессивным тенденциям развития техники.

Организационная целесообразность варианта определяется на основе:

а) установления возможности изготовления изделий в заданном объеме и в заданные сроки при существующей или намечаемой организации линии;

б) выявления преимуществ и недостатков сопоставляемых способов и средств изготовления деталей с точки зрения ускорения подготовки производства, сокращения длительности производственного цикла, обеспечения непрерывности и ритмичности производства.

Анализ сопоставляемых вариантов должен выявить и затраты труда в зависимости от применяемых способов и средств изготовления деталей.

При оценке вариантов необходимо учитывать следующее:

а) изменение профессионального и квалифицированного состава рабочих;

б) повышение уровня и степени автоматизации и механизации труда;

в) улучшение условий труда и др.

На основе такого комплексного анализа для проекта выбирается тот вариант технологического процесса, который имеет преимущество по большему количеству рассмотренных факторов.

Характеристики рассматриваемых технологических вариантов сводятся в табл. 2.1. По результатам анализа должен быть сделан вывод об их приемлемости и один из них выбран для дальнейшего проектирования.

 

Таблица 2.1. — Анализ вариантов технологического процесса механической обработки детали

Элементы анализа по операциям	Вариант I	Вариант II
1-я операция:
Наименование
Станок
Основное время
Штучное (штучно-калькуляционное) время
Обеспечение изготовления деталей в заданном объеме
Обеспечение качества
Возможность механизации загрузки деталей
Условия труда, профессиональный состав рабочих
2-я операция и т. д.

 

3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ  И ОПЕРАТИВНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ОДНОПРЕДМЕТНОЙ ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ

3.1. Расчет такта поточной  линии

Такт поточной линии — средний интервал времени между выпуском обрабатываемых деталей — рассчитывается исходя из максимальной годовой программы выпуска деталей.

На однопредметной поточной линии такт потока

 

                                                 

, (мин/шт.),                                             (3.1)

 

где Фд — действительный фонд времени работы линии в планируемом периоде, ч;

Nв — программа выпуска деталей, шт. Действительный фонд времени работы оборудования зависит от вида оборудования, его ремонтной сложности и, следовательно, среднего простоя его в ремонте, сложности наладки и подналадки.

Действительный фонд времени определяется по формуле:

 

                                         

, (час.),                                     (3.2)

 

где Фн — номинальный фонд времени работы поточной линии при двухсменной работе, ч;

aр — коэффициент, учитывающий потери времени, связанные с проведением плановых ремонтов и всех видов обслуживания (0.03...0.07);

aн — коэффициент, учитывающий потери времени на настройку и подналадку оборудования во время рабочих смен (0,05...0,1).

 

3.2. Расчет потребного  количества рабочих мест

В поточном производстве потребное количество рабочих мест (оборудования) определяется для каждой технологической операции. Первоначально определяют расчетное число рабочих мест (трi):

 

                                              

, (шт.),                                                 (3.3)

 

где tшт i — норма штучного времени на i-й операции, мин;

r — такт потока, мин.

Расчетное число рабочих мест, как правило, получается дробным. Поэтому по каждой операции устанавливается принятое число рабочих мест тпрi . При установлении тпрi , допускается перегрузка в небольших пределах (до 5-6%), особенно если расчетное число рабочих мест округляется до единицы или до двух. В этом случае перегрузка может быть компенсирована некоторым повышением режимов обработки. Поэтому, если расчетное число рабочих мест не более чем на 5-6% превышает целое число, его округляют до ближайшего меньшего числа, одновременно наметив мероприятия по уменьшению tшт i .

Коэффициент загрузки рабочих мест определяется в процентах по каждой операции технологического процесса и по линии в целом:

- по операциям

 

                                             

;                                                (3.4)

 

- по линии в целом

                                                  

,                                             (3.5)

 

где Ко — количество операций.

Полученные значения заносятся в таблицу 3.1.

Таблица 3.1. — Расчет количества рабочих мест

Номер операции	Наименование операции	Наименование оборудования	Параметры
			tшт	тр	тпр	kз
Итого:

 

3.3. Выбор вида поточной  линии

При обосновании вида поточной линии особое внимание должно уделяться возможности превращения прерывно-поточного производства в непрерывно-поточное путем синхронизации — обеспечением равенства или кратности продолжительности выполнения технологических операций такту потока.

Обычно при проектировании поточной линии ограничиваются предварительной синхронизацией, при которой длительность обработки деталей на данной операции может отклоняться от такта потока в пределах 8-10%. Окончательная же синхронизация достигается в период освоения и отладки работы линии в производственных условиях.

Для проведения синхронизации следует рассмотреть возможность перераспределения переходов на смежных операциях, выполняемых на однотипном оборудовании. Основным направлением синхронизации операций на поточных линиях обрабатывающих цехов является рационализация операций и изменение режимов обработки.

Синхронизация операций путем повышения режимов резания, применения более совершенной оснастки или более совершенного оборудования может потребовать дополнительных затрат, но в то же время обеспечит снижение затрат на заработную плату, экономию оборотных средств за счет исключения оборотного задела, снижение накладных расходов и др.

Расчленять и перераспределять станочные операции трудно, а иногда просто невозможно. Поэтому для применения непрерывно-поточной линии необходимо выявить возможность синхронизации по занятости рабочего в течение такта потока или кратной ему величины, при наличии простоя недогруженных станков. В этом случае синхронизация может достигаться при выполнении условия:

 

                           

   или    ,                            (3.6)

 

где Нпрi — принятая норма обслуживания станков одним оператором.

Так, например, если оперативное время (toi) на операции составляет 4 минуты, а такт потока r = 1,2 мин., то moi = 4/1,2 = 3,3, mпрi = 4. Занятость рабочего 1,1 мин. То Нрi = 1,2 • 4/1,1 =4,36, а Нпрi =4. Таким образом, при параллельном обслуживании 4-х станков за 4 такта потока (4,8 мин.) рабочий занят 4,4 мин., и поэтому линия может быть принята непрерывно-поточной. Недогруженные рабочие места обслуживаются рабочими-многостаночниками. Если же синхронизации занятости рабочего не удается достичь и средний коэффициент загрузки линии ниже 0,85, то принимается прерывно-поточная линия.

При наличии нескольких рабочих мест на отдельных операциях неврерывно-поточной линии, необходимо осуществлять разметку конвейера, которая может быть цифровой и цветовой. Применение цветовой разметки в дополнение к цифровой обеспечивает значительное уменьшение повторяемости разметочных знаков (которое называется периодом конвейера), особенно в том случае, если она используется для наибольшего нечетного числа рабочих мест. Период конвейера определяется как наименьшее кратное из числа рабочих мест по операциям (без операций с цифровой разметкой).

Длина непосредственно рабочей части конвейера Lp определяется по формуле:

                                                           

, (м),                                                     (3.7)

где Ко — число операций;

l  — шаг конвейера (расстояние между предметами на линии, м).

Полная длина конвейера Lo равна:

 

                                                      

, (м),                                                 (3.8)

где П—период конвейера;

Кр — число повторений периода на общей длине конвейера (целое число).

Скорость конвейера  v определяется:

 

                                                         

, (м/мин),                                                    (3.9)

 

Наиболее удобной является скорость до 3 м/мин.

Для уменьшения расчетной скорости уменьшают шаг конвейера в кратное число раз до величины lк:

                                                      

, (м),                                                  (3.10)

где vпр — принятая скорость конвейера.

Следует отметить, что снижение скорости конвейера пропорционально увеличивает транспортный задел на линии.

Продолжительность цикла обработки детали Тц определяентся:

 

, (мин),

 

3.4. Разработка стандарт-плана  линии

Организация работы и оперативное планирование зависят от разновидности поточной линии.

По степени непрерывности процесса производства поточные линии массового производства делятся на непрерывно-поточные и прерывно-поточные. Непрерывно-поточный процесс производства характеризуется синхронностью продолжительности выполнения каждой операции с тактом потока. При такой организации процесса производства за каждый такт с линии сходит одна деталь.

При прерывно-поточном процессе производства продолжительность отдельных операций не синхронна с тактом потока. Вследствие разной производительности оборудования, используемого на смежных операциях, перемещение деталей от операции к операции не регламентируется во времени.

Различные формы организации массового производства требуют применения определенных методов оперативно-производственного планирования, в частности при разработке стандарт-планов.

Для каждой непрерывно-поточной линии должен быть построен стандарт-план работы, который регламентирует расстановку рабочих по операциям, определяет загрузку рабочих и оборудования. Перед построением стандарт-плана выявляется возможность многостаночной параллельной работы (вопросы многостаночного обслуживания изложены в § 5.3). Стандарт-план определяет способ и период передачи деталей с операции на операцию (по одной детали или транспортными партиями, через такт или через несколько тактов), периодичность и количество подач заготовок на первую операцию.

Стандарт-план работы непрерывно-поточной линии составляется на такой отрезок времени, который достаточен для выявления повторяемости процесса производства на данной линии. Разработанный стандарт-план актуален на протяжении такого отрезка календарного времени, пока в производственной программе не произойдут существенные изменения. Пример построения стандарт-плана однопредметной непрерывно-поточной линии представлен на рис. 3.1.

 

 

Рисунок 3.1. – Стандарт-план однопредметной непрерывно-поточной линии с однорядным расположением оборудования и распределительным конвейером

Стандарт-план прерывно-поточной линии имеет существенные отличия. Он составляется на определенный отрезок времени, который называется периодом обхода или периодом обслуживания линии. В стандарт-плане регламентируется расстановка рабочих по операциям, устанавливается, какие операции и в какой последовательности выполняет каждый рабочий, определяется загрузка рабочих и оборудования. Он позволяет выявить возможность последовательного многостаночного обслуживания станков на линии одним рабочим. На основании стандарт-плана уточняется количество рабочих, необходимых для обслуживания линии, устанавливается способ и периоды передачи деталей с операции на операцию, виды и размер заделов между операциями, порядок их расходования и восполнения.

При разработке стандарт-плана прерывно-поточной линии важное значение имеет правильное определение периода обхода (продолжительности последовательного обслуживания рабочих мест рабочими многостаночниками на линии), так как от этого зависят показатели работы линии. При выборе периода обхода следует руководствоваться следующим.

1. Выпуск деталей за период обхода по всем операциям технологического процесса должен быть одинаковым и кратным дневному заданию.
2. Длительный период обхода обусловливает  увеличение задела на линии (что не всегда возможно по условиям размещения его на межоперационных транспортных устройствах) и дополнительных затрат в основные фонды и оборотные средства.
3. Короткий период обхода вызывает необходимость частых переходов рабочих и соответственное увеличение потерь времени на них.
4. Период обхода должен быть равным или кратным периоду смены инструмента, кратным продолжительности смены.

 

3.5. Расчет заделов на линии

На поточных линиях различают следующие виды заделов:

• по назначению и характеру образования – технологический; транспортный; оборотный; страховой;
• по месту образования – линейные, или межоперационные, заделы; межлинейные (между смежными линиями в пределах одного цеха) или межцеховые, когда смежные линии находятся в разных цехах.

В курсовом проекте рассчитываются только линейные заделы.

Технологический задел — это количество деталей, находящихся в данный момент в процессе обработки, или заготовок, установленных на станках:

 

                                              

, (шт.),                                                (3.11)

 

где Кр.м — количество рабочих мест (станков) на линии;

пустi — количество одновременно обрабатываемых деталей или установленных заготовок на i-м рабочем месте.

Транспортный задел — количество деталей или заготовок, которые находятся в процессе передачи с одной операции на другую. Он зависит от степени синхронности смежных операций.

На автоматических линиях транспортный задел точно фиксируется специальными приспособлениями транспортных устройств и не требует расчета.

На непрерывно-поточных неавтоматических линиях транспортный задел зависит от способа передачи деталей и заготовок:

• при штучной передаче

 

                                                     

;                                                      (3.12)

 

• при передаче партиями

 

                                                      

;                                                 (3.13)

 

- при пульсирующей транспортировке

 

                                                     

;                                               (3.14)

 

где тпрi  — количество единиц оборудования или рабочих мест на i-й операции;

РТ  — размер транспортной партии, шт.;

RТ — периодичность транспортировки (пульсирования) конвейера, мин;

r — такт потока, мин.

Оборотный задел  — количество заготовок, находящихся на рабочих местах в ожидании процесса обработки. Такие заделы образуются только на прерывно-поточных линиях. Они позволяют организовать непрерывную работу на рабочих местах в течение более или менее продолжительного периода времени. Характерной чертой является изменение их величины в течение часа, смены, суток.

Оборотные заделы определяются между каждой парой смежных операций на основе стандарт-плана работы прерывно-поточной линии. Размер оборотного задела зависит от следующих факторов: производительности на двух смежных операциях; соотношения длительности этих операций с тактом линии; выбранного периода обхода рабочих мест линии.

Для организации бесперебойной работы линии и оперативного руководства производством необходимо знать размер оборотного задела на начало смены. Наиболее рациональным методом определения оборотных заделов является графический. На основе выбранного периода обхода рабочих мест линии рассчитывается оборотный задел между каждой парой смежных операций. Для этого весь период обхода разбивается на фазы, т.е. отрезки времени, на протяжении которых не происходит изменений в работе станков, на которых ведутся смежные операции. Изменение оборотного задела между двумя смежными операциями в течение фазы рассчитывается по формуле:

 

                                         

,                                       (3.15)

 

где t  — продолжительность фазы, когда на смежных операциях работает неизменное число станков, мин;

тi , тi+1 — число работающих станков соответственно на предыдущей и последующей операциях в течение фазы;

tштi , tштi+1 — норма штучного времени соответственно на предыдущей и последующей операциях, мин.

Значение Zоб  может быть положительным или отрицательным. Положительное значение свидетельствует об увеличении задела за время фазы t, отрицательное — об уменьшении. Максимальное значение Zоб, полученное на одной из фаз периода обхода линии, принимается для отсчета и построения графика изменения оборотного задела между двумя смежными операциями. Определение максимального межоперационного оборотного задела необходимо также для расчета производственной площади, планировки рабочих мест и выявления возможности размещения задела на транспортных средствах.

Ниже рассматривается пример определения межоперационных заделов на прерывно-поточной линии. Стандарт-план работы этой линии приведен на рис. 3.2. Расчет оборотных заделов между операциями по данным стандарт-плана производится в такой последовательности. Период обхода 1-й и 2-й смежных операций разбивается на две фазы продолжительностью 144 и 96 мин, для которых соответственно

 

; .

 

Таким образом, в течение первой фазы задел уменьшается на 19, а за время второй – увеличивается на 19 заготовок. К началу следующего периода обход между 1-й и 2-й операциями в заделе будет 19 заготовок.

Аналогично рассчитывается оборотный задел между всеми остальными операциями для каждого отрезка времени. Размеры заделов наносятся в принятом масштабе на графике, соединив которые, получают эпюру заделов. График изменения межоперационных оборотных заделов на протяжении полусмены показан на стандарт плане (рис. 3.2). Средний размер оборотного задела на линии:

 

                                                 

,                                               (3.16)

 

где Zн  — задел на начало рассматриваемого отрезка времени, шт.;

Zк  — задел на конец того же отрезка времени, шт.;

t  — время, в течение которого на смежных операциях работает неизменное число станков, мин.;

Тоб  — период обхода поточной линии, мин.;

п  — число выделенных фаз в периоде обхода.

 

 

Рисунок 3.2 – Стандарт-план работы и графики движения оборотных заделов на однопредметной прерывно-поточной линии

 

Средний оборотный задел на линии используется в расчете нормы незавершенного производства.

Во многих случаях при механической обработке мелких деталей перемещение их с операции на операцию осуществляется транспортными партиями в специальной таре. В этом случае характер движения заделов меняется. На каждой операции в заделе находятся как детали перед обработкой, так и после нее, в ожидании комплектования транспортной партии.

Общий задел между операциями (транспортный и оборотный) удобнее всего начинать определять с момента передачи на следующую операцию первой транспортной партии. В следующий период задел рассчитывается по формуле:

 

                                                  

;                                           (3.17)

 

в любой последующий период