Классификация, исследование и разработка моделей многостаночного обслуживания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Классификация, исследование и разработка моделей многостаночного обслуживания

Ю.Н. Кулакова, канд. экон. наук, доцент

Уральский социально-экономический институт (филиал) ОУП ВПО «АТиСО»,

г. Челябинск

В теории организации производства до сих пор отсутствует полноценная классификация моделей многостаночного обслуживания (МО), охватывающая все возможные его варианты и содержащая условия и критерии, определяющие возможность МО. В статье предлагается классификация моделей МО, построенная по степени их усложнения, а также разрабатываются критерии возможности применения МО в каждом случае

Многостаночное обслуживание (МО) - это такая форма организации труда, при которой один рабочий или бригада исполнителей работают одновременно на нескольких станках (машинах, агрегатах), выполняя ручные приемы на каждом из них в период автоматической работы всех остальных [1, С.135]. В научной литературе упоминаются варианты МО: обслуживание станков-дублеров, выполняющих одинаковые операции; обслуживание станков, занятых последовательными операциями по обработке одной и той же детали; обслуживание однотипных и разнотипных станков, загруженных различными деталеоперациями [1, С.135]. Для оценки возможности организации МО обычно рекомендуется строить график работы рабочего-многостаночника - циклограмму, а для анализа эффективности МО использовать ряд показателей: длительность цикла МО, коэффициенты занятости рабочего и загрузки станка, коэффициент простоя рабочего и станка и т.д. [2, С.437]. Отсутствие полноценной классификации моделей МО приводит к тому, что часто решения по организации и управлению производством принимаются в расчете на интуицию и опыт руководящих кадров. В результате проектирование поточной линии (ПЛ) и расстановка рабочих по операциям могут быть нерациональны, что приводит к простою рабочих и станков, избыточным межоперационным заделам, некорректному планированию и использованию оборотных средств и, в итоге, к неэффективному управлению предприятием. В связи с этим представляется актуальным разработать типологию моделей МО, исследовать закономерности организации МО каждой модели, сформулировать условия организации МО в зависимости от параметров модели.

Допущения, принятые нами при построении моделей МО, следующие: 1) в ручное время включается время перехода рабочего от одного станка к другому и время активного наблюдения за работой станка; 2) как ручное, так и машинно-автоматическое время операции выполняются неразрывно; 3) после завершения машинно-автоматического времени операции станок останавливается автоматически; 4) не учитывается «плановый недогруз» станков на операциях, и не допускается их перегрузка; 5) маршруты движения рабочих-многостаночников и маршруты движения деталей в процессе обработки не пересекаются.

Составим список обозначений, используемых нами при построении моделей МО:

Логика построения моделей МО заключается в их постепенном усложнении. Модели 1 описывают простейший случай МО: две операции, на каждой из которых установлено по одному станку. Модели 2 характеризуют МО I операций, на каждой из которых установлено по одному станку. Модели 3 рассматривают МО нескольких станков, установленных на одной и той же операции. В моделях 4 предполагается обслуживание рабочим нескольких операций, причем хотя бы на одной из них установлено несколько станков. Модели 5 включают ситуации МО, имеющие специфический характер: работу с учащенным или замедленным ритмом, поочередное обслуживание станков несколькими рабочими-многостаночниками и т.п. В таблице представлена предлагаемая нами группировка четырех первых типов моделей МО по трем признакам: числу операций, закрепленных за одним рабочим, числу станков, установленных на операциях, а также обслуживанию рабочим всех станков, установленных на каждой операции, или их части. Модели 5 в таблице не показаны, поскольку они могут являться специфическими вариантами моделей 2Б…4Б.

Морфологическая матрица четырех типов моделей МО

В моделях 4А и 4Б на отдельных операциях может быть установлено по одному станку, но хотя бы на одной из операций - несколько станков.

Модель 1А

Есть две операции, на каждой из которых установлено по одному станку. Штучные времена на операциях совпадают, и совпадают длительности циклов МО этих двух станков, то есть tш₁=tш₂=tш=Тц₁=Тц₂. Тц_А равна tш. При каком условии возможно МО на этих двух станках? Одновременно должны выполняться следующие неравенства: 1) tр₁tм₂; 2) tр₂tм₁. Подставим в эти неравенства выражение tм_i=tш_i-tр_i: 1) tр₁tш₂-tр₂; 2) tр₂tш₁-tр₁. Перенесем tр_i влево: 1) tр₁+tр₂tш₂ (=Тц_А); 2) tр₁+tр₂tш₁ (=Тц_А). Получим условие МО в виде tр₁+tр₂Тц_А или в виде tм₁+tм₂?Тц_А.

Модель 1Б

Две операции, на каждой из которых установлено по одному станку, но штучные времена операций не совпадают, то есть tш₁tш₂. Тц_А задается максимумом штучного времени из штучных времен всех операций, закрепленных за рабочим А:

Вывод формул в модели 1Б аналогичен модели 1А, но с учетом tм, рассчитываемого как сумма машинного времени и времени внутрициклового простоя станка на более короткой операции. Допустим, более короткой является операция 2, тогда tм₂=tм₂+tп₂. При этом время простоя второго станка tп₂=Тц_А-tш₂. Второй станок синхронизируется с первым, его цикл «подтягивается» до цикла главной операции. Возникает условно-штучное время tш₂, рассчитываемое как tш₂=tр₂+tм₂=tш₁. Условие МО запишется в виде 1) tр₁tм₂=tм₂+tп₂=tш₂-tр₂=tш₁-tр₂=tш.гл-tр₂=Тц_А-tр₂; 2)tр₂tм₁=tш₁-tр₁=Тц_А-tр₁. Отсюда условие МО tр₁+tр₂Тц_А или tм₁+tм₂+tп₂?Тц_А. Таким образом, в модели 1Б появляются новые элементы: понятия главной операции; внутрициклового простоя; условно-машинного и условно-штучного времени.

Модель 2А

Это обобщение модели 1Б. Пусть имеется I операций, на каждой из которых установлено по одному станку, причем значения штучного времени на операциях tш_i в общем случае не равны друг другу. Тц_А задается максимумом штучного времени из штучных времен всех операций, закрепленных за рабочим А. Во время машинно-автоматической работы и внутрициклового простоя на одном станке рабочему надо успеть обслужить все остальные станки. Запишем условие МО на примере трех операций, где tш₁=tш.гл: 1) tр₁+tр₂tм₃=tм₃+tп₃=tш.гл-tр₃; 2)tр₂+tр₃tм₁=tм₁=tш.гл-tр₁; 3) tр₃+tр₁tм₂=tм₂+tп₂=tш.гл-tр₂. Тр_А не должно превосходить штучного времени на главной операции, то есть Тр_А=tр₁+tр₂+tр₃tш.гл=Тц_А. Тогда условие МО в общем виде можно записать как Таким образом, сумма ручных времен на всех станках кроме одного должна завершиться за время условно-машинного времени этого станка.

Модель 2Б

Имеется I операций, на каждой из которых установлено по одному станку, tш_i не равны друг другу. Отличие от модели 2А заключается в том, что операции объединены в НПЛ, и на каждой операции работа станков синхронизируется ее тактом. Поскольку все q_i равны 1, то каждое штучное время на каждой операции меньше такта. Следовательно, Тц_i и Тц_А совпадают и равны такту, а условие возможности МО для рабочего А записывается как Если штучное время на каждой операции меньше такта, то на каждой операции появятся простои, равные (r-tш_i).

Модель 3А

Модели 3 принципиально отличаются от моделей 1 и 2 тем, что рассматривается одна операция, на которой установлено несколько станков, встроенных в НПЛ. Если tш_i превышает такт НПЛ, то для выполнения плана выпуска продукции на данную операцию необходимо ставить несколько станков. Расчетное число станков на i-й операции определяется как q_рi=tш_i/r. Принятое число станков на i-й операции q_i получается путем округления расчетного числа станков до ближайшего большего целого. Эти два понятия - расчетное и принятое число станков на операции - отличают эту модель от рассмотренных ранее. Тц_i рассчитывается как произведение принятого числа станков на такт НПЛ, и равна Тц_А. Условие, при котором один рабочий сможет обслуживать все установленные на i-й операции станки, можно записать по аналогии с моделью 2Б в виде q_itр_iТц_А=q_ir. При сокращении на q_i получаем следующий окончательный вид условия МО в модели 3А: .

Модель 3Б

Отличие от модели 3А заключается в том, что нарушается выведенное в модели 3А условие МО. Это не означает, что МО на данной операции невозможно. МО может выполняться не на всех станках q_i, установленных на данной операции, одним рабочим, а на некоторой их части, то есть на m_i станков, причем m_i<q_i. Условие МО m_itр_iТц_А=q_ir. Отсюда . В этом заключается новизна этой модели.

Модель 4А

Модели 4 - самые сложные, объединяющие в себе модели 1…3. Есть несколько операций, и хотя бы на одной из них установлено несколько станков. Рабочий выполняет МО на всех станках закрепленных за ним операций. Определим, при каком условии возможно МО одним рабочим всех станков закрепленных за ним операций. Расчетное число станков на i-й операции - это отношение штучного времени i-й операции к такту поточной линии q_рi= tш_i/r. Принятое число станков на i-й операции q_i получается путем округления q_рi до ближайшего большего целого. Тц_i=q_ir. В каждом частном цикле МО каждый станок i-й операции должен быть обслужен точно один раз, а все станки i-й операции - точно q_i раз. На это потребуется время q_itp_iТц_i. Так как число установленных на разных операциях станков, как правило, неодинаково, так же будут различаться частные многостаночные циклы по отдельным операциям. Длительность общего цикла МО для рабочего А равна наименьшему общему кратному (НОК) циклов всех операций, закрепленных за рабочим А.

Каждый станок на i-й операции должен обслуживаться в общем многостаночном цикле Тц_А столько раз, сколько раз частный многостаночный цикл i-й операции Тц_i «укладывается» в общем многостаночном цикле Тц_А, то есть Тц_А/Тц_i раз. Суммарное ручное время обслуживания каждого станка i-й операции в общем многостаночном цикле равно (Тц_А/Тц_i)tp_i, а всех станков i-й операции q_i(Тц_А/Тц_i)tp_i. Суммарное ручное время обслуживания всех станков на всех закрепленных за рабочим А операциях за время его общего многостаночного цикла

Условие МО одним рабочим А всех станков на закрепленных за ним операциях имеет вид Тр_А?Тц_А.

Подставим в это условие предыдущее выражение и получим

В модели 4 появляется понятие многостаночного цикла рабочего, определяемого как НОК циклов всех операций, закрепленных за ним, и понятие маршрутизации, то есть формулируется представление о том, что в каждом такте рабочий должен посетить один из станков каждой из закрепленных за ним операций.

Модель 4Б

Рассматривается несколько операций, и хотя бы на одной из них установлено несколько станков. При этом условие, выведенное в модели 4А, а именно, не выполняется. Иными словами, рабочий не может обслуживать все станки на всех закрепляемых за ним операциях. Определим, при каком условии он мог бы выполнять МО не на всех станках q_i, а на m_i станках. Суммарное ручное время работы рабочего А Тр_А в его цикле МО Тц_А составит

Условие МО части станков на нескольких операциях Тр_А?Тц_А запишем в следующем виде:

или

при этом m_i = 1…q_i. Если на какой-либо операции m_i=0, то данная операция за рабочим не закрепляется.

Особенностью данной формулы является то, что она может выполняться при разных соотношениях между q_i и m_i, поэтому должно быть наложено дополнительное условие о неразрывности ручного времени, которое делает возможным МО. Чрезвычайное разнообразие вариантов МО в модели 4Б не позволяет формализовать его в общем виде, решение задачи возможно на конкретном примере, поэтому их рассмотрению целесообразно уделить внимание за рамками данной статьи.

Модель 5А

В группу моделей 5А включаются те варианты моделей 2Б, 3А, 3Б, 4А, 4Б, применяемых к ППЛ, в которых есть возможность перехода на учащенный ритм работы. Такая возможность появляется при следующих условиях: 1) работа рабочих на ППЛ с разными индивидуальными ритмами является технически возможной; 2) в цикле МО нескольких станков одним рабочим имеют место внутрицикловые простои как самого рабочего, так и всех закрепленных за ним станков; 3) созданы условия, и оборудованы технические устройства для размещения текущих межоперационных оборотных заделов и передачи предметов труда с одной операции на другую в соответствии с технологическим процессом; 4) работа рабочих-многостаночников в учащенном ритме не противоречит законодательству о труде.

Рассчитываются укороченные такты исходя из внутрицикловой занятости рабочего-многостаночника и загрузки станков на каждой закрепленной за рабочими операции, и выбираются наибольшее значение из рассчитанных. Расчетный укороченный такт для рабочего А, определяемый на основе суммарного внутрициклового времени обслуживания всех закрепленных за ним станков, равен

Эта величина очевидно меньше условно-расчетного такта ППЛ, потому что таково условие МО, полученное в модели 4А. Расчетный укороченный такт для рабочего А, определяемый на основе длительности главной операции (из всех закрепленных за ним операций), равен

Принимаемый укороченный такт для рабочего А равен

При работе с укороченным тактом исчезают внутрицикловые простои либо самого рабочего, либо станков той из закрепленных за рабочим операций, которая при укорочении такта оказалась главной и приняла на себя функции синхронизации работы всей группы станков, закрепленных за данным рабочим.

Модель 5Б

Модель МО с замедленным ритмом возникает в ситуации, когда на некоторой операции ПЛ число работающих станков оказывается меньше принятых. Пусть на некоторой i-й операции с tш_i>>r должно быть установлено q_i=]tш_i/r[ станков, но фактически работает меньшее число станков p_i<q_i. ПЛ работает в одну смену. Фонд времени полезной работы ПЛ равен F₁, односменное задание на изготовление деталей N₁, r=F₁/N₁. q_рi=tш_i/r, принятое число станков q_i=]q_рi[. Пусть на данной линии фактически работает не q_i, а p_i=q_i-1станков. Один станок обработает за смену F₁/q_i*r (дет./см.), а p_i=q_i-1станков F₁*p_i/q_i*r (дет./см.).

После окончания смены останутся необработанными деталей.

На каждый из p_i работающих станков придется по деталей.

На их обработку потребуется дополнительное время .

Следует убедиться в наличии на предприятии организационных условий, делающих возможным реализацию дополнительного времени в течение суток. Это время можно уменьшить, если есть возможность перевести работу p_i станков i-й операции на учащенный ритм, задаваемый выражением (мин/дет.).

Тогда обработка деталей на i-й операции потребует мин.

Понятно, что и в этом случае необходимо проверить возможности организации дополнительной работы. Можно добиться еще большего сокращения времени, если на учащенный ритм на i-й операции перейти и в основное время работы ПЛ. При этом один станок на i-й операции обработает за смену F₁/tш_i дет./см, а p_i станков F₁/tш_i*p_i (дет./см). После окончания смены останутся необработанными дет. На каждый из p_i станков придется по дет.

На их обработку потребуется время мин.

И в этом случае следует убедиться в наличии и возможности использования требуемого резерва времени. Рассмотренный подход к построению модели 5Б может быть распространен и на случаи с другим количеством работающих станков p_i на i-й операции.

Модель 5В

Модель характеризует ситуацию с поочередным обслуживанием одного станка разными рабочими-многостаночниками, что возможно если каждый из рабочих-многостаночников не может обслуживать определенный станок в каждом цикле, но может обслуживать его через один или несколько циклов, чередуясь с другими рабочими-многостаночниками.

Рассмотрим простейший пример - на трех последовательных операциях установлено по одному станку. Возможности обслуживания одним рабочим двух станков нет, но есть возможность обслуживания этих трех станков двумя рабочими А и В: каждый обслуживает свой станок, а третий станок они обслуживают поочередно. Если к этому примеру подойти формально, как к варианту модели 4Б, то балансовое условие для рабочего А имеет вид: Отсюда 2tp₁+tp₂2r. Это балансовое условие задает длительность общего цикла МО Тц_А=Тц_В=2r и число выполняемых рабочим А ручных времен в этом цикле: два раза tp₁ и один раз tp₂. Аналогично балансовое условие возможности МО для рабочего В: 2tp₃+tp₁2r. Проверка этих условий на числовых примерах дает завышенную оценку резервов возможности МО, поскольку, как было показано в модели 4Б, эти условия являются необходимыми, но недостаточными для организации МО. Требуется ввести условие неразрывности ручного времени tp₂, входящего в балансовые условия с дробным коэффициентом Ѕ. Применительно к рассматриваемому примеру модели 5В это условие имеет простой вид. Для рабочего А условие неразрывности ручного времени запишется следующим образом: Окончательно для рабочего А получим: Для рабочего В условие неразрывности ручного времени tp₂ имеет вид Надо иметь в виду, что модели 5, являясь модификациями моделей 2-4, бесконечно вариативны, и не поддаются формализации в общем виде. Разработка наиболее рационального решения возможна в каждом конкретном случае, что будет показано в наших публикациях.

Литература

многостаночное обслуживание производство

1. Новицкий Н.И. Основы менеджмента: Организация и планирование производства (Задачи и лабораторные работы). - М.: Финансы и статистика, 1998. - 208 с.

2. Соколицын С.А., Кузин Б.И. Организация и оперативное управление машиностроительным производством: Учебник для вузов. - Л.: Машиностроение, 1988. - 527 с.

Размещено на Allbest.ru