Прямоточные поточные линии применяются в тех случаях, когда при проектировании производственного процесса не удается достичь синхронности выполнения операций, поскольку их продолжительность не равна и не кратна такту ПЛ. Этапы расчета основных параметров прямоточной ПЛ следующие.

А) Определяется такт работы ПЛ по (3.1). Затем рассчитывается расчетное количество рабочих мест на каждой операции по (3.2). Расчетное число рабочих мест будет существенно отличаться от целого числа, так как норма времени на данной операции, как уже говорилось, не равна и не кратна такту поточной линии. Поэтому необходимо определить индивидуальные коэффициенты загрузки рабочих мест по следующему правилу. Для всех рабочих мест на операции, кроме последнего, коэффициент загрузки Kзi принимается равным 100 %. Загрузка последнего рабочего места рассчитывается по остаточному принципу. Например, расчетное количество рабочих мест получилось равным 2,4 следовательно, первые два рабочих места будут загружены на 100 %, а последнее, третье – на 40 %. Если бы расчетное число рабочих мест было бы равно 2,1, то в этом случае можно образовать только два рабочих места на операции, поскольку перегрузка рабочих величиной 5 % (K з i = 2,1 / 2 ? 100 % = 105 %) может быть снята в процессе отладки поточной линии за счет совершенствования навыков и опыта работы на ПЛ и, в конечном итоге, она будет на этих рабочих местах по 100 %. Перегрузка в 40 % требует организации дополнительного рабочего места именно с такой неполной загрузкой. Особенность прямоточной поточной линии в том, что станки с неполной загрузкой, расположенные на различных операциях ПЛ, передаются в обслуживание одному рабочему-многостаночнику так, чтобы его занятость была близка к 100 %. Это позволяет экономить на рабочей силе.

Тип поточной линии в процессе проектирования определяется по предельной перегрузке рабочих мест, приблизительно равной 10 - 12 %. Если перегрузка рабочих мест не более 12 %, на всех рабочих местах ПЛ, то можно организовать конвейер; если перегрузка достигает большей величины, то необходимо проектировать рабочие места с неполной загрузкой, вводить многостаночное обслуживание, а это уже иной тип поточной линии - прямоточная ПЛ.

Б) Выбирается период комплектования заделов на ПЛ. Период комплектования иначе называется ритмом работы R поточной линии. Он должен быть кратен продолжительности смены, например 60, 120, 240, 480 мин, что делается для целей удобства планирования заделов. В течение промежутка времени, равному R, на всех операциях поточной линии формируется выработка заданной величины, а между операциями, вследствие различной производительности оборудования, образуются запасы полуфабрикатов, называемые межоперационными оборотными заделами. На этом этапе строится план-график загрузки оборудования и рабочих на ПЛ. От вида этого графика будет зависеть величина межоперационных оборотных заделов и, в конечном итоге, объем незавершенного производства на ПЛ. На плане-графике показывают моменты переходов рабочих-многостаночников от станка к станку. Характерной особенностью прямоточных поточных линий является то, что на них количество рабочих меньше количества станков из-за наличия многостаночного обслуживания.

В) Рассчитывается изменение величины межоперационного оборотного задела по формуле:

Z=(Tci)/ti-(Tci +1)/ti+1 ,    (3.7)

где T - период времени, в течение которого на смежных операциях количество действующих станков остается неизменным; ti и ti +1 - нормы времени на смежных операциях; ci и ci +1 - число единиц оборудования, действующих на смежных операциях в течение периода времени T.

Величина задела между смежными операциями должна рассчитываться для каждого значения T, т.е. для каждого случая изменения его величины на протяжении периода комплектования.

На этом этапе строятся графики межоперационных оборотных заделов на ПЛ. Проиллюстрируем все этапы расчета параметров поточной линии на примере.

Пример. На участке обрабатывается 184 детали в сутки. Участок работает в две смены по 8 ч.

Нормы времени на обработку одной детали:

t 1 = 2,9, t2 = 2,3, t 3 = 6,2, t 4 = 4,21 мин. Рассчитать количество оборудования на операциях и численность рабочих на прямоточной линии. Составить план-график работы оборудования и рабочих, рассчитать эпюры оборотных заделов.

Решение. А) Определим такт работы прямоточной линии по (3.1): r = 480 ? 2 / 184 = 5,2 мин на одну деталь. Здесь 480 - продолжительность рабочей смены в мин. Далее рассчитаем количество рабочих мест (станков) на ПЛ по (3.2) и их индивидуальную загрузку. Все расчеты сведены в таблицу.

Определим численность рабочих на ПЛ исходя из трудоемкости производственной программы. Сменная программа выпуска 184 / 2 = 92 ед. в смену. Трудоемкость сменного задания: 92 (2,9 + 2,3 + 6,2 + 4,21) = 1436 мин. Численность рабочих 1436 / 480 = 3 человека. Итак, пять станков должно обслуживать три рабочих.

Б) Выбираем период комплектования задела на ПЛ равным 240 мин, или 0,5 от продолжительности рабочей смены. План-график загрузки оборудования и рабочих на ПЛ в течение периода комплектования R = 240 мин показан на рис. 3.4.

Если время выполнения операции разделить на норму времени на этой операции, то получим количество деталей, произведенных за период комплектования задела:

•   на первой операции 134 / 2,9 = 46 ед.;

•   на второй операции 106 / 2,3 = 46 ед.;

•   на третьей операции 286 / 6,2 = 46 ед.;

•   на четвертой операции 194 / 4,21 = 46 ед.

Таким образом, в течение рабочей смены будет изготовлено 46 ? 2 = 96 деталей, что и требуется по плану производства. Из рис. 3.4 видно, что рабочий 1 обслуживает станки 1.1 и 2.1; рабочий 2 работает на одном станке 3.1; рабочий 3 занят на станках 3.2 и 4.1. Таким образом, рабочие-многостаночники 1 и 3 за период комплектования задела проделывают по одному переходу от станка к станку, а за смену – по два перехода.

В) На рис. 3.5 изображены графики межоперационных оборотных заделов. Разберем процесс расчета и построения этих графиков, иначе называемых эпюрами.

Рассчитаем эпюру задела между первой и второй операциями в два приема. Выбираем период времени, в течение которого на смежных операциях состояния станков остаются неизменными: на первой операции – это один работающий станок, на второй операции – это один простаивающий станок. Очевидно, что в (3.7) T = 0,56 ? 240 мин:

AZ1-2 = (Tc 1) / t 1 - ( Tc 2) / t 2 = (0,56 • 240 • 1) / 2,9 - (0,56 • 240 • 0) / 2,3 = 46 ед.

На эпюре задел растет с нулевого значения до 46 ед. В течение следующего периода времени (T = 0,44 • 240 мин) на первой операции станок бездействует, а на второй функционирует

AZ'1-2 = (Tc 1) / t 1 - (Tc2) / t2 = (0,44 • 240 • 0) / 2,9 - (0,44 • 240 • 1) / 2,3 = -46 ед.

На эпюре задел убывает до нулевого значения.

Задел между второй и третьей операциями рассчитывается три приема: изменение задела в течение 0,56 • 240 мин; в течение (0,44 - 0,19) 240 = 0,25 • 240 мин и 0,19 • 240 мин:

AZ2-3 = (Tc2) / t2 - (Tc3) / t 3 = (0,56 • 240 • 0) / 2,3 - (0,56 • 240 • 1) / 6,2 = -22 ед.;

AZ'2-3 = (Tc2) / t2 - (Tc3) / t 3 = (0,25 • 240 • 1) / 2,3 - (0,25 • 240 • 1) / 6,2 = 17 ед.; AZ"2-3 = (Tc2) / t2 - (Tc 3) / t 3 = (0,19 • 240 • 1) / 2,3 - (0,19 • 240 • 2) / 6,2 = 5 ед.

В течение первой части периода комплектования (0,56 • 240 мин.) на второй операции станок простаивает, а на третьей работает один станок; во второй части периода на второй и на третьей операциях действует по одному станку; в третьей части периода на второй операции работает два станка, а на третьей операции - один станок. По (3.7) рассчитывается изменение оборотного задела, поэтому отрицательное значение AZ = -22 ед. в начале периода комплектования задела означает, что в начальный момент времени не хватает именно такого запаса деталей для начала третьей операции. Эпюра задела между второй и третьей операциями формируется таким образом: на начало периода комплектования к третьему станку подают 22 ед. деталей, прошедших обработку на втором станке; в течение первой части периода этот задел уменьшается до нуля (22 ед. первоначального запаса минус 22 ед. изготовленных на третьем станке); в течение второй части периода задел увеличивается до 17 ед.; в течение третьего периода к 17 ед. запаса добавляется еще 5 ед. и таким образом к концу периода комплектования задел становится равным 17 + 5 = 22 ед. Если эпюра построена правильно, то величина задела на начало и конец периода комплектования должны совпадать (см. рис. 3.5).

Между третьей и четвертой операциями расчет изменения задела и построение эпюры осуществляется аналогично, но с той разницей, что выделяют две части периода комплектования, в течение которых станки находятся в неизменных состояниях.

AZ3-4 = (Tc 3) / t 3 - (Tc4) / t 4 = (0,81 • 240 • 1) / 6,2 - (0,81 • 240 • 1) / 4,21 = -15 ед.;

AZ'3-4 = (Tc3) / t 3 - (Tc 4) / t 4 = (0,19 • 240 • 2) / 6,2 - (0,19 • 240 • 0) / 4,21 = 15 ед.

Из рис. 3.5 видно, что если в начальный момент времени к четвертому станку поместить 15 ед. деталей, то к окончанию периода комплектования этот задел самовоспроизведется и у четвертого станка по-прежнему будет 15 ед. деталей, прошедших обработку на третьем станке.

Величина оборотного задела, сложившаяся к концу периода его комплектования, называется переходящим заделом Zпер. Переходящий задел должен быть минимальным. В данном примере суммарный переходящий задел - 37 ед., следовательно, к концу рабочей смены эти полуфабрикаты нужно либо передать бригаде рабочих, работающих во вторую смену, либо обеспечить их хранение до следующего дня. Чем меньше переходящий задел, тем меньше затраты на эти вспомогательные операции.

Суммарный оборотный задел на поточной линии определяют сложением количества деталей, находящихся в заделе между операциями на данный момент времени. Например, к моменту времени 0,56 • 240 = 134 мин между первой и второй операциями в заделе находится 46 ед., между второй и третьей операциями - 0 ед., между третьей и четвертой - 5 ед. Суммарная величина задела: 46 + 0 + 5 = 51 ед. (см. рис. 3.5). Средняя величина задела, или, иначе, средняя величина незавершенного производства на поточной линии - Zср = 44 ед.

Характеристики прямоточной поточной линии, влияющие на эффективность ее работы. 1) Существует оптимальное значение периода комплектования задела на поточной линии. На рис. 3.6 показаны два варианта организации производства на поточной линии, отличающиеся только величиной R. Из рисунка видно, что чем больше период комплектования задела R, тем больше задел и тем меньшее количество переходов от станка к станку делает рабочий в течение смены. То есть при значительных периодах комплектования ухудшается оборачиваемость запасов, но уменьшаются потери рабочего времени у рабочего, осуществляющего переходы от станка к станку (рис. 3.6, а). При небольших значениях периода комплектования с одной стороны величина задела уменьшается и улучшаются показатели оборачиваемости запасов, а с другой - увеличивается количество переходов рабочего и, как следствие, возрастают потери объемов производства (рис. 3.6, б). Сопоставляя достоинства и недостатки большого и малого периодов комплектования, можно определить его оптимальную величину.

2) Если на смежных операциях работа станков осуществляется параллельно, то задел деталей между операциями будет минимальным, а численность рабочих – максимальна и, наоборот, при последовательной работе станков на смежных операциях задел деталей – максимален, а численность рабочих – минимальна (рис. 3.7).

Задел деталей в этом случае не превышает 10 ед.

Таким образом, можно построить простейшую изокванту1 замещения оборотного задела (оборотного капитала) рабочими (трудом) при объемах производства 92 ед. продукции в смену (рис. 3.8).

В данном случае изокванта построена для максимальных значений величины задела. Аналогичная зависимость получилась бы и для средних величин задела. Из рис. 3.8 видно, что если детали дорогие, например из цветного металла, а рабочая сила дешевая, то целесообразно увеличить численность рабочих на ПЛ, планируя параллельную (одновременную) работу станков на смежных операциях, добиваясь тем самым снижения величины денежных средств, вложенных в оборотные заделы прямоточной поточной линии. И наоборот, при дорогой рабочей силе и малоценных деталях необходимо экономить рабочую силу, планируя последовательную работу станков на смежных операциях ПЛ, результатом чего будет увеличение более дешевого ресурса - оборотного капитала, а точнее его части - запасов незавершенного производства.

3) Существует простое правило минимизации переходящего задела на прямоточной поточной линии: если на плане-графике загрузки оборудования и рабочих линии работы станков располагать нисходящими ступенями слева направо и сверху вниз, то переходящий задел на ПЛ будет наименьшим. На рис. 3.4 линии работы станков на первой и второй операциях образуют ступень согласно данному правилу и на рис. 3.5 соответствующий переходящий задел имеет нулевое значение. Линии работы станков между третьей и четвертой операциями на рис. 3.4 образуют восходящую ступень и соответствующий переходящий задел на рис. 3.5 имеет значение 15 ед. Очевидно, что последовательность работы станков 3.2 и 4.1 (см. рис. 3.4) установлена нерационально. Начинать обработку деталей должен станок 3.2 на третьей операции, а заканчивать ее на четвертой операции - станок 4.1, тогда бы переходящий задел между этими операциями был бы меньше.