Проектирование поточных линий

Цель  занятия

 

Закрепить и конкретизировать знания студентов в области организации  и расчета производственного  процесса на различных видах поточных линий, проанализировать и оценить  достоинства и недостатки.

 

Теоретический материал

 

Поточное производство является наиболее эффективной формой организации производственного процесса.

Признаки поточного  производства:

- закрепление  одного или ограниченного числа  наименований изделий за определенной  группой рабочих мест;

- ритмическая  повторяемость согласованных во  времени технологических и вспомогательных операций;

- специализация  рабочих мест;

- расположение  оборудования и рабочих мест  по ходу технологического процесса;

- применение  специальных транспортных средств  для межоперационной передачи изделий.

При поточном производстве реализуются принципы: 
- специализации; 
- параллельности; 
- пропорциональности; 
- прямоточности; 
- непрерывности; 
- ритмичности.

Поточное производство обеспечивает самую высокую производительность труда, низкую себестоимость продукции, наиболее короткий производственный цикл.

Основой (первичным звеном) поточного производства является поточная линия.

Расположение поточных линий (планировка) должна обеспечить:

- прямоточность и кратчайший  путь движения изделия;

- рациональное использование  производственных площадей;

- условия для транспортировки  материалов и деталей к рабочим  местам;

- удобство подходов  для ремонта и обслуживания;

- достаточность площадей  и оргоснастки для хранения  требуемых запасов материалов и готовых деталей;

- возможность легкого  удаления отходов производства.

Транспортные средства применяемые в поточном производстве в следующей таблице:

 

Признак	Характеристика
Назначение	Транспортеры		Конвейеры
Вид привода	бесприводные:	приводные:		автономные:
	склизы  желобы  тележки	с электроприводом, гидроприводом, пневмоприводом		промышленные роботы, роботрейлеры с бортовыми компьютерами и программным управлением
Принцип действия	Механические транспортеры. Пневмотранспорт. Гидротранспорт. Электромагнитный транспорт. Волновой. Гравитационный. На воздушной подушке
Конструкция	Транспортеры и конвейеры:  ленточные, роликовые, шнековые, пластинчатые, цепные, тележечные, тросиковые (с тянущей шайбой), спутниковые (палетные)
Расположение в пространстве	Горизонтально замкнутые	Вертикально замкнутые	Подвесные		Смешанные (комбинированные)
Непрерывность действия	Непрерывные		Пульсирующие
Функция	Распределительные конвейеры		Рабочие конвейеры

 

В поточном производстве широко применяются конвейеры –  транспортные средства, служащие для транспортировки изделия или транспортировки и выполнения на нем рабочих операций и регламентирующие ритм работы поточной линии, то есть, играющие организующую роль в потоке. Если конвейер служит для перемещения изделий и поддержания ритма работы линии путем четкого адресования изделий по рабочим местам, он называется распределительным, если он служит и местом выполнения операции – называется рабочим.

Основы расчета и организации  поточных линий

При проектировании и  организации поточных линий выполняются  расчеты показателей, определяющих регламент работы линии и методы выполнения технологических операций.

Такт поточной линии – промежуток времени между выпуском изделий (деталей, сборочных единиц) с последней операции или их запуском на первую операцию поточной линии.

Исходные данные расчета  такта:

- производственное  задание на год (месяц, смену);

- плановый  фонд рабочего времени за этот  же период;

- планируемые технологические  пооперационные потери.

Ритм – это количество изделий, выпускаемых поточной линией в единицу времени.

Задел – производственный запас материалов, заготовок или  составных частей изделия для  обеспечения бесперебойного протекания производственных процессов на поточных линиях.

Различают следующие  виды заделов:

- технологический;

- транспортный;

- резервный  (страховой);

- оборотный  межоперационный.

Транспортный технологический  заделы зависят от параметров оборудования, тех. процессов.

Резервный (страховой) задел  создается для нейтрализации  последствий, связанных со случайным  характером выхода изделия в брак, перебоев в работе оборудования и др.

Оборотный межоперационный  задел на линии – количество заготовок (деталей, сборочных единиц), находящихся  между операциями линии и образующихся вследствие различной производительности смежных рабочих мест для выравнивания работы линий. Размер межоперационного задела постоянно колеблется от максимума до нуля и наоборот.

Синхронизация – процесс  выравнивания длительности операции технологического процесса согласно такту поточной линии. Время выполнения операции должно быть равно такту линии или кратно ему.

Методы синхронизации:

- дифференциация  операций;

- концентрация  операций;

- установка  дополнительного оборудования;

- интенсификация  работы оборудования (увеличение  режимов обработки);

- применение  прогрессивного инструмента и  оснастки;

- улучшение  организации обслуживания рабочих  мест и т.д.

 

Задача 3.1

Непрерывно-поточные линии

 

Рабочий конвейер предназначен для сборки книжных блоков. Процесс  сборки характеризуется данными (табл. 3.2). При выполнении второй операции возможны отклонения фактических затрат времени от нормы в пределах 0,7 – 1,3 от t. Длительность смены 8 часов. Определить такт линии, число рабочих мест, их загрузку, рассчитать основные параметры конвейера (скорость движения, длину рабочей зоны операции, длину рабочей части конвейера, длину ленты и длительность цикла сборки). Остальные исходные данные представлены в табл. 3.3.

 

Таблица 3.2

Исходные данные

 

№ операции	Первая  цифра варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	Норма времени ti, мин.
1	2,6	1,3	4,8	1,0	1,2	2,6	5,3	2,5	1,2	1,1
2	8,1	8,0	8,2	7,8	7,6	7,7	7,5	7,9	8,3	7,8
3	2,4	5,2	2,7	2,5	5,3	1,2	1,2	2,7	1,0	5,1
4	5,5	2,3	1,1	4,9	1,3	5,4	1,0	5,2	2,4	2,6
5	1,2	2,6	2,4	2,4	2,2	2,3	2,4	1,1	5,0	1,3

 

 

Таблица 3.3

Исходные данные

 

Показатель	Вторая  цифра варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Программа выпуска деталей за смену Nвып,шт	350	400	450	300	340	320	330	430	420	370
Шаг конвейера lo, м	1,3	1,2	1,0	1,1	1,0	1,2	1,1	1,3	1,2	1,0
Регламентированные перерывы за смену f, мин	20	-	25	-	30	20	35	15	-	25
Технологические потери, % от программы  запуска	1,4	2,0	2,3	1,5	3,0	2,6	3,0	2,5	1,5	2,8
Радиус приводного устройства r, м	1,8	1,4	0,5	1,6	1,0	1,2	1,9	1,0	1,7	1,5

Вычисления:

 

Непрерывно-поточные линии проектируются и внедряются при условии достижения синхронности технологического процесса, т.е. при равенстве операционных циклов, а следовательно, равенстве или кратности норм времени ( t_i ) такту поточной линии ( τ) :

 

,

 

где с_i – число рабочих мест по операциям процесса.

Такт определяется по формуле:

 

,

 

где F_д – действительный фонд времени работы линии за период выполнения задания, мин;

 

, где

 

 

  – календарный фонд времени работы в смену, 

S – число смен,

– число рабочих дней в планируемый  период

f_p – регламентированные перерывы в работе линии для отдыха рабочих (не всегда имеют место);

N_зап – программа запуска деталей на рассчитываемый период, шт;

 

,

 

где N_вып – программа выпуска деталей, шт;

а – технологические потери (брак), % от N_зап.

 

Тогда

Расчетное количество рабочих  мест на каждой операции поточной линии:

 

 

округляется до ближайшего большего целого числа, которое называется принятым числом рабочих мест  .

 

ti	τ	срi	cпрi
2,5	1,18	2,1	3
7,9		6,7	7
2,7		2,3	3
5,2		4,4	5
1,1		0,9	1

 

Коэффициент загрузки рабочего места (станка):

 

.

 

Кз1=0,71

Кз2=0,96

Кз3=0,76

Кз4=0,88

Кз5=0,93

 

После расчета такта, количества рабочих мест для последующей  планировки конвейера рассчитывается его шаг l_o , т.е. расстояние между осями симметрии двух рядом расположенных объектов на конвейере. Шаг конвейера устанавливается из условий: габариты изделия, удобство планировки рабочего места, допустимые скорости.

 

Расчет остальных параметров конвейера осуществляется по формулам (табл. 3.1).

 

 

Таблица 3.1

 

Параметры, характерные для поточных линий с рабочим конвейером

 

Наименование параметра	Формула для расчета
Скорость движения конвейера, V
Рабочая зона каждой операции,	lp1=1,2*3=3,6 м lp2=1,2*7=8,4 м lp3=1,2*3=3,6 м lp4=1,2*5=6 м lp5=1,1*1=1,2 м
Общая длина рабочей зоны операции, lобщi	, , Резервная зона принимается в числе  целых резервных делений, прибавляемых к длине рабочей зоны операции.   При выполнении второй операции возможны отклонения фактических затрат времени от нормы в пределах 0,7 – 1,3 от t. Тогда Получаем
Длина рабочей части конвейера, Lраб	где m – число операций, выполняемых на поточной линии; k – число операций с резервными зонами
Длина всей ленты конвейера, Lл	,где r – радиус приводного (натяжного) устройства
Длительность производственного  цикла изготовления одной детали, Тц

 

 

 

 

Задача 3.2

Прерывно-поточные линии (прямоточные)

 

На прямоточной линии  обрабатывается корпус изделия. Определить такт линии; рассчитать число рабочих  мест и число рабочих на линии; составить план-график работы оборудования и рабочих; рассчитать межоперационные заделы и построить график их движения. Исходные данные для расчета приведены в табл. 3.5 и 3.6.

Таблица 3.5

Исходные данные

 

№ операции	Первая  цифра варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	Норма времени на операции t шт, мин
1	2,9	4,9	1,2	3,0	2,8	4,8	5,1	3,0	1,2	2,5
2	2,3	2,1	5,2	2,4	2,2	2,2	2,3	1,3	5,3	1,2
3	2,7	1,0	2,5	2,8	2,6	2,0	2,5	2,7	2,1	2,3
4	5,1	1,5	2,9	1,8	5,0	0,9	1,0	1,8	0,6	1,6
5	2,3	3,0	2,3	5,2	1,1	1,4	3,0	5,2	3,2	2,9
6	1,7	2,2	2,6	2,6	1,5	2,6	1,8	2,3	2,3	5,2