2 Задачи рациональной организации и технико

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
М.А. Добросельский
Технология и организация производства
Методические указания к выполнению лабораторных работ
Санкт-Петербург
2014
Составитель: Добросельский М.А.
Под редакцией Е.Г. Семеновой
Представлены основные понятия организации производственного
процесса сборки радиоэлектронной аппаратуры, а также необходимые
теоретические сведения и расчетные зависимости для проведения техникоэкономического обоснования процессов сборки в зависимости от типа
производства.
Методические указания предназначены для студентов направлений
академического и прикладного бакалавриата «Управление качеством»,
«Инноватика», «Стандартизация и метрология», а также слушателей
факультета повышения квалификации преподавателей.
Подготовлены к публикации кафедрой инноватики и интегрированных
систем качества Института инноватики и базовой магистерской подготовки.
2
1 Основные принципы организации производственного процесса сборки
радиоэлектронной аппаратуры
Организация производства – комплекс мероприятий, направленных на
рациональное сочетание процессов труда с вещественными элементами
производства в пространстве и во времени с целью повышения эффективности,
т.е. достижения поставленных задач в кратчайшие сроки, при наилучшем
использовании производственных ресурсов.
Рациональная
организация
производственных
процессов
на
предприятиях базируется на следующих основных принципах:
– специализации и стандартизации;
– прямоточности;
– непрерывности;
– ритмичности.
При организации производственного процесса необходимо всемерно
соблюдать принцип специализации и закреплять за каждым производственным
подразделением, начиная с завода и кончая рабочими местами, строго
ограниченную
номенклатуру
работ,
подобранных
по
признаку
их
конструктивно-технологической однородности.
Принцип прямоточности в организации производственного процесса
следует понимать как обеспечение кратчайшего пути прохождения изделием
всех
стадий
и операций
производственного
процесса, от запуска
в
производство исходных материалов, до выхода с завода готовой продукции.
При организации производственного процесса необходимо осуществлять
принцип непрерывности с целью сокращения длительности производственного
цикла и повышения в нем доли времени, затрачиваемого непосредственно на
выполнение технологического процесса.
Принцип ритмичности предполагает выпуск в равные промежутки
времени одинаковых или возрастающих количеств продукции и соответственно
3
повторение через эти промежутки времени производственного процесса на всех
его стадиях и операциях.
Проектирование
упрощается,
если
технологического
проанализирована
процесса
структура
сборки
значительно
конструкции
РЭА,
ее
конструктивно-технологические особенности, варианты организации процесса
сборки для заданного объема выпуска. Для этого составляют схемы сборочного
состава элементов и технологические схемы сборки.
Эти схемы дают возможность определить взаимную связь между
деталями и сборочными единицами в РЭА. Построение таких схем практически
представляет собой разработку проекта технологического процесса, при этом
руководствуются следующими рекомендациями: схемы сборочного состава
строят независимо от объема выпуска РЭА;
Сборочные единицы схем образуются независимо от условий сборки,
контроля, хранения и транспортировки; первая ступень сборочного состава не
явл. сборочной, на ней располагают детали, материалы, входящие в состав
РЭА,- припои, лаки, компаунды и т.д.; минимальное количество деталей,
необходимое для образования сборочной единицы, равно 2; при присоединение
к сборочной единице данной ступени сборки одной детали образуется
сборочная единица высшей ступени; каждая последующая ступень не может
быть образованна без наличия предыдущей ступени.
Конструкция
показателями
радиоэлектронной
степени
сложности
аппаратуры
сборочного
состава,
характеризуется
который
равен
количеству ступеней сборки n и средней полнотой сборочного состава
(количество сборочных единиц на каждой ступени сборки):
n
P  Q/n   mi /n ,
i 1
(1.1)
где Q – общее количество сборочных единиц по схеме сборочного состава;
mi – коэффициент кратности, равный количеству сборочных единиц на i-й
ступени сборки по схеме;
4
а
также
степенью
характеризуется
расчлененности
длительностью
сборочного
сборочной
процесса,
операции
и
которая
модулем
расчлененности:
М = К/Q ,
(1.2)
где К – окончательно запроектированное число сборочных операций.
2 Задачи рациональной организации
обоснования метода изготовления РЭА
и
технико-экономическое
2.1 Тип производства – это комплексная характеристика технических,
организационных
и
экономических
особенностей
промышленного
производства, обусловленная его специализацией, объемом и повторяемостью
выпуска изделий.
Различают 3 основных типа организации производства:
1) массовое,
2) серийное,
3) единичное.
Тип производства определяют из анализа конструкции РЭА, программы
выпуска и действительного годового фонда рабочего времени.
Для определенного типа производства выбирают оптимальные методы
сборки,
необходимые
оборудования
и
оснастку.
Тип
производства
устанавливают с помощью коэффициента серийности
kс = К0/np ,
(2.1)
где Ко – это количество сборочных операций по технологическому процессу;
nр – число рабочих мест, необходимых для выполнения процесса сборки:
5
K0
np 
N г  Tшт . i
i 1
60 k Фд
,
(2.2)
где Nг – это годовой объём выпуска РЭА, шт.;
K0
T
i 1
шт . i
– трудоемкость сборки РЭА, мин.;
Тшт i – норма штучного времени i-й сборочной операции, мин.;
k – коэффициент выполнения норм в процессе сборки;
Фд – действительный годовой фонд времени, ч.
Значения kс ≤ 1 соответствует массовому производству, kс = 1 –
серийному производству, kс ≥ 1 – для небольших программ и единичного
производства.
2.2 Продолжительность производственного цикла Тц – время между
запуском в производство и окончанием изготовления партии радиоаппаратуры
или одного аппарата. Продолжительность цикла зависит от сочетания
операций.
При последовательном сочетании операций
Тц = NTу ,
(2.3)
где N – количество РЭА в партии;
Tу – время прохождения всех операций одним аппаратом, принимается равным
суммарной трудоемкости сборки Tшт.∑ , мин.
При параллельном сочетании операций каждый радиоэлектронный
аппарат переходит на следующую операцию, не ожидая, пока все остальные
аппараты этой партии проходят данную операцию, тогда
Тц = Ту + (N-1) Tшт. max ,
(2.4)
6
где Tшт. max – норма времени наиболее трудоемкой операции.
При последовательно-параллельном способе сочетания операций
K o -1
Т ц   tсм j  NTшт .к
(2.5)
j 1
где tсм j
– смещение во времени между началами двух, последовательно
идущих, операций, мин.;
Tшт. к – норма времени конечной операции, мин.
Если длительность предыдущей операции больше последующей, то
смещение между этими операциями
tсм = Тшт i N – (N – 1) Tшт (i + 1) ,
(2.6)
Если предыдущая операция меньше последующих, то смещение между
операциями:
tсм = Tшт i .
(2.7)
2.3 Расчет поточных и конвейерных линий.
Операции
технологического
процесса
желательно
проектировать
равными или кратными друг другу по длительности. Это позволяет легко
организовать поточное производство.
Расчеты поточных и конвейерных линий заключается в определении их
основных параметров и выполняются одинаково.
В ходе расчета необходимо найти: τ – такт поточной линии, мин.; Тл –
темп в поточной линии, шт/ч; tл – ритм поточной линии, мин., рассчитывают
только в том случае, если детали передаются транспортными партиями; np –
число рабочих мест на линии; L – длину поточной линии или конвейера, м; Вл –
7
ширину ленты транспортера, см (определяется по ГОСТ); vк – скорость
движения конвейера, м/мин.
Такт поточной линии:
τ = Фсм/Пс.з ,
(2.8)
где Фсм - фонд рабочего времени за смену, мин:
Фсм = Tсм - Тоб - Тот ,
где Tсм – длительность рабочей смены, мин.;
Тоб – время организационно-технического обслуживания линии, мин.;
Тот – время на отдых, мин.
Тоб и Тот в сумме составляют 7-10% от оперативного времени, равного:
Топ = То+Тв ,
где То – основное технологическое время, мин.;
Тв – вспомогательное неперекрывающееся время, мин.;
Пс.з – сменная программа запуска, шт.:
Пс.з = 100Пс / (100 – р) ,
(2.9)
где Пс – сменное плановое задание выпуска РЭА, шт.; р - процент
допустимого брака.
Темп поточной линии
Тл = (60 - (Тоб+Тот) / Tсм) /τ ,
(2.10)
где Tсм – количество часов в смене (Tсм = 8 час.).
8
Прерывно-поточные (прямоточные) линии характеризуются отсутствием
строгой синхронности операций. Ритмичность такой линии заключается в том,
что
через
определенные
промежутки
времени
на
каждой
операции
обрабатывается строго определенное, одинаковое число РЭА при различной
загрузке рабочих мест. Следовательно, под ритмом работы tл прямоточной
линии понимают интервал времени (кратный продолжительности смены), в
течение которого на линии формируется выработка заданной величины.
Вследствие разности ритмов работы по операциям, имеющим разную
производительность, создаются межоперационные оперативные заделы.
Полное использование фонда рабочего времени достигается внедрением
многостаночного обслуживания и совмещением обслуживания операций. Для
этого составляют график обслуживания, определяющий периоды работы
оборудования и рабочих, порядок и время переходов рабочих, обслуживающих
несколько операций на протяжении смены. Время работы рабочего на одном
рабочем месте для изготовления необходимого количества деталей или узлов
для последующей операции – период комплектования задела
Tx = tлk3 ,
(2.11)
где k3 – коэффициент загрузки рабочего на одном рабочем месте на данной
операции:
k3 i = Tшт i /τ ,
(2.12)
В течение периода комплектования задела сохраняется одинаковый план
работы на смежных операциях, а величина межоперационного задела
изменяется от нуля до максимального абсолютного значения. Положительная
величина задела относится к концу периода Tx, а его отрицательная величина –
к началу периода Tx.
9
Величину межоперационного оборотного задела zmax определяют из
выражения
zmax = (np i/Tшт i - np (i+1)/Tшт (i+1)) Tx ,
(2.13)
где np i и np (i+1) – количество рабочих мест на каждой из 2-х последовательных
сменных операций, занятых в течение периода Tx.
2.4 Норму выработки рассчитывают для различных промежутков
технологического времени (час, смена и т.д.). Зависит от типа производства.
В серийном производстве сменная норма выработки
Hсм = (Tсм – Tп.з)/Tшт ,
где
Tп.з
–
подготовительно-заключительное
(2.14)
время,
затрачиваемое
на
подготовительные действия перед началом сборки и на завершающие действия
после
сборки
партии
радиоэлектронной
аппаратуры
(ознакомление
с
технологическим процессом, транспортировка деталей и сборочных единиц,
наладка оборудования и т.д.).
В массовом производстве при наличии наладчика и подаче деталей и
сборочных единиц и материалов на рабочее место
Hсм = Тсм/Тшт ,
(2.15)
При сборке на конвейерных и поточных линиях:
Нсм = Фсм/Топ = (Тсм - (Тоб+Тот)) / (То+Тв) ,
(2.16)
2.5 Экономическое обоснование технологического процесса сборки.
Экономический расчет производят при: выборе наиболее эффективного
10
варианта технологического процесса; выборе спец. оснастки; обосновании
технологичности РЭА.
Выбор технологического процесса из ряда приемлемых вариантов
производят определением критического количества устройств или сравнением
приведенной технологической себестоимости.
Технологическая себестоимость РЭА Ст – часть себестоимости, включая
расходы,
которые
могут
существенно
изменяться
при
изменении
технологического процесса:
Ст = М+З+Э+П = Г+Б/Nг ,
(2.17)
где М – расходы на материалы, используемые в соединениях; З – зарплата
производственных рабочих; Э – расходы, связанные с эксплуатацией
оборудования и универсальных приспособлений; Г = М+З+Э – текущие
затраты на сборку одного радиоэлектронного аппарата (постоянные расходы);
П = Б/Nг – годовые расходы по эксплуатации, амортизации и наладке
специальной оснастки, отнесенные к единице собираемой РЭА (переменные
расходы).
Критическое количество РЭА, при котором себестоимость двух
сравниваемых вариантов одинакова, определяет из равенства Ст 1 = Ст 2:
Nкр = (Г2-Г1) / (Б1-Б2),
(2.18)
Полученное значение Nкр сравниваем с заданной производственной
программой выпуска N, шт. При N˂Nкр выгоден вариант с меньшими
постоянными и большими переменными затратами. При N˃Nкр выгоден
вариант с большими постоянными и меньшими переменными.
11
3 Контрольные вопросы
1. Дайте понятие организации производства.
2. Перечислите
основные
принципы
рациональной
организации
производственных процессов.
3. Для
чего
нужны
схемы
сборочного
состава
элементов
и
технологические схемы сборки?
4. Что
такое
тип
производства?
Перечислите
основные
типы
производств.
5. Дайте
понятие
продолжительности
производственного
цикла.
Перечислите способы сочетаний технологических операций.
6. Назовите основные параметры поточных и конвейерных линий.
7. Что такое период комплектования задела?
8. Охарактеризуйте понятие нормы выработки.
9. Поясните смысл расчёта критического количества производимой РЭА.
12
4 Примеры решения задач
Пример 1
Определить время изготовления партии радиоэлектронной аппаратуры
при различных сочетаниях сборочных операций. Количество изделий в партии
- 1000 штук, нормы штучного времени на отдельных операциях составляют:
Тшт1 = 2 мин.;
Тшт2 = 6 мин.;
Тшт3 = 4 мин.;
Тшт4 = 4 мин.;
Тшт5 = 3 мин.;
Тшт6 = 2 мин.;
Тшт7 = 5 мин.
Решение:
Время прохождения всех операций одним изделием:
7
Ty   Tшт.i
i 1
Tу = 26 мин.
При последовательном сочетании сборочных операций используем
формулу 2.3:
Тц = 1000*26 = 26000 мин. = 433 ч. 20 мин.
При параллельном сочетании сборочных операций на основе формулы
2.4:
Тц = 26+6(1000-1) = 6020 мин. = 100 ч. 20 мин.
При параллельно-последовательном сочетании операций по формулам
2.6 и 2.7 определяем смещения между началами смежных операций:
tсм 1-2 = 2 мин.
tсм 2-3 = 6*1000-999*4 = 2004 мин.
tсм 3-4 = 0 мин.
13
tсм 4-5 = 4*1000-999*3 = 1003 мин.
tсм 5-6 = 3*1000-999*2 = 1002 мин.
tсм 6-7 = 2 мин.
Используя формулу 2.5, получаем:
Тц = (2+2004+1003+1002+2)+1000*5 = 9013 мин. = 150 ч. 13 мин.
Пример 2
Радиоэлектронное устройство собирают по технологии, включающей
семь операций. Нормы штучного времени операций составляют:
Тшт1 = 2 мин.;
Тшт2 = 6 мин.;
Тшт3 = 4 мин.;
Тшт4 = 4 мин.;
Тшт5 = 3 мин.;
Тшт6 = 2 мин.;
Тшт7 = 5 мин.
Определить,
при
каком
способе
организации
процесса
сборки
параллельном, последовательно-параллельном или поточном будет быстрее
изготовлена партия изделий, состоящая из 300 штук.
Решение:
Сравним три варианта организации процесса сборки – параллельный,
последовательно-параллельный и поточный. Примем сменное задание для
поточной сборки - 100 шт.
Ту = 26 мин.
Вычтем из формулы 2.5 выражение 2.4, определим сокращение затрат
времени
при
параллельной
организации
сборки
по
сравнению
с
последовательно-параллельным методом сборки:
T1 
K o 1
t
j 1
см
 NTшт.k  Ty  ( N  1 )Tшт.max 
K o 1
t
j 1
см
 N ( Tшт.max  Tшт.k )  Ty  Tшт.max
14
Определяем
смещения
между началами
смежных
операций
для
параллельно-последовательного сочетания операций:
t см 1-2 = 2 мин.
t см 2-3 = 6*300 - 4*299 = 604 мин.
t см 3-4 = 0
t см 4-5 = 4*300 - 3*299 = 303 мин.
t см 5-6 = 3*300 - 2*299 = 302 мин.
t см 6-7 = 2 мин.
Отсюда
6
t
j1
см
 2  604  303  302  2  1113мин.,
тогда
∆Т1= 1113 - 300(6 - 5) – 26 – 6 = 793 мин. = 13 ч. 13 мин.
Продолжительность производственного цикла при поточной организации
сборки определяется по формуле 2.4 с заменой Т шт max на τ. В этом случае
необходимы дополнительные данные, например сменная программа запуска
Пс.з, сменный фонд рабочего времени Фсм.
Примем Пс.з = 94 шт.; Фсм = 470 мин.
По формуле между длительностями производственных циклов при
параллельном и поточном способах сборки радиоэлектронных устройств:
∆Т2 = Tу+ Т шт max(N - 1) – Tу - τ(N - 1) = (Т шт max - τ)(N - 1) = 299 мин. ≈ 5 ч.
Следовательно,
партия
изделий
будет
быстрее
изготовлена
при
последовательно-параллельном способе сборки радиоэлектронных устройств.
Пример 3
Определить норму штучного времени и сменную норму выработки при
сборке изделий РЭА, если
Тп.з = 17 мин.,
То = 20 мин.,
Тв = 5 мин.,
15
k = 7,5% (коэффициент перевыполнения норм при сборке)
Решение:
Сначала определим норму штучного времени:
Тшт = (То+Тв)(1+k/100)
Тшт = (20+5)(1+0,075) = 27 мин.
Используя зависимость 2.14, определим сменную норму выработки:
Нсм = (Тсм - Тп.з)/Тшт
Нсм = (480 - 17)/27 = 17,1 шт.
Полученное значение округляем в сторону уменьшения (всегда),
получаем Нсм = 17 шт.
Пример 4
Сборку узла радиоэлектронного блока можно выполнять вручную или с
помощью специального приспособления (оснастки). Необходимо определить
более эффективный вариант сборочного процесса.
В первом варианте переменные расходы составляют Б1 = 50 руб.,
постоянные расходы Г1 = 2000 руб. в год.
Во втором варианте сборки: Б2 = 10 руб., Г2 = 8000 руб.
Производственная программа составляет N = 200 узлов.
Решение:
На основании выражения 2.18 определяем критическое количество
собираемых узлов:
Nкр = (Г2-Г1)/(Б1-Б2)
Nкр = (8000 - 2000)/(50 - 10) = 150 шт.
Так как N > Nкр , то выбираем второй вариант сборки.
16
Рекомендуемая литература
1.
Ахметзянова Ю.В.
Организационно-экономические
проблемы
производства промышленной продукции: учебное пособие/ Ю.В Ахметзянова,
Р.Г. Мирзоев, А.П. Ястребов; С.-Петерб. гос. ун-т аэрокосм. приборостроения. СПб.: ГОУ ВПО "СПбГУАП", 2010.
2.
Бухалков М.И.
Организация
производства
и
управление
предприятием: Учебник для вузов, гриф УМО РФ – Инфра-М, 2008.
3.
Тупик В.А.
Технология
и
организация
производства
радиоэлектронной аппаратуры. – СПб: Издательство: СПбГЭТУ "ЛЭТИ" –
2004.
4.
Балашов В.М.,
Добросельский М.А.
Современные
технологии
производства при управлении качеством продукции: Учебное пособие/ГОУ
ВПО "СПбГУАП". СПб, 2007.
Информационные ресурсы
Для
доступа
к
электронным
ресурсам
ГУАП
(http://lib.aanet.ru/)
(необходима авторизация по номеру читательского билета).
Доступ в ЭБС «ZNANIUM» осуществляется по договору № 186-ЭБС от
08.02.2012.
Таблица 1 Возможность доступа студентов к электронным фондам учебнометодической документации
№
п/п
1
2
Ссылка на информационный ресурс
http://znanium.com/bookread.php?book=
377331
http://znanium.com/bookread.php?book=
390257
Наименование
разработки в электронной
форме
Организация производства на
промышленных предприятиях:
Учебник / И.Н. Иванов. - М.:
НИЦ Инфра-М, 2013. - 352 с.
Экономика организации:
Учебник / Е.Н. Кнышова, Е.Е.
Панфилова. - М.: ИД ФОРУМ:
НИЦ Инфра-М, 2013. - 336 с.
Доступность
Авторизация
Авторизация
17
Содержание
1 Основные принципы организации производственного процесса сборки
радиоэлектронной аппаратуры .................................................................................. 3
2 Задачи рациональной организации и технико-экономическое обоснования
метода изготовления РЭА .......................................................................................... 5
3 Контрольные вопросы ........................................................................................... 12
4 Примеры решения задач........................................................................................ 13
Рекомендуемая литература ...................................................................................... 17
18