Методы оптимизации производственных процессов в зависимости от типа производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методы оптимизации производственных процессов в зависимости от типа производства

По своей природе автоматизация - не «техническое» явление. Подобно любой другой технологии, это, в первую очередь, определенная система концепций, а ее технические аспекты - это скорее не причины, а результаты.

Первая концепция является метафизической. Она заключается в том, что в основе потока наблюдаемых нами явлений можно выявить определенную стабильность и предсказуемость. Вторая концепция определяется концепцией самой природы работы. Новая технология, в отличие от раннего индивидуального производства, не фокусирует внимание на мастерстве исполнителя как объединяющем принципе работы. Кроме того, в отличие от выдвинутой Фордом концепции массового производства, она не считает продукт организующим принципом. Она фокусирует внимание на самом процессе, который рассматривается как единое и гармоничное целое. Цель - добиться оптимизации процесса - процесса, который будет производить самую разнообразную продукцию с наивысшей степенью стабильности, при наименьших затратах и с наименьшими усилиями. Действительно, чем меньше в процессе разнообразия и флуктуаций, тем большим может быть разнообразие выпускаемой продукции.

Наконец, в новой технологии заложена концепция контроля для поддержания равновесия между результатами и средствами, выходом и затрачиваемыми усилиями. Автоматизация требует, чтобы все, что является для процесса существенным, было установлено заранее, и чтобы оно использовалось в качестве стандартного и самозапускающегося регулятора этого процесса.

Однако для контроля понадобится достаточно сложное оборудование. В этом оборудовании может использоваться принцип обратной связи, когда результат исполнения процесса передается на одну из предыдущих его стадий с целью поддержания требуемого режима и, при необходимости, регулирования этого процесса.

Механизм контроля в автоматизированной технологии носит, однако, вторичный, подчиненный характер. Важно лишь то, что в процесс всегда встраивается тот или иной механизм контроля, который поддерживает функционирование процесса, устраняя все, что этот процесс не в состоянии обработать, или регулируя его таким образом, чтобы он позволял получить запланированный результат.

Только после того, как будут тщательно продуманы эти концепции, можно приступить к решению задачи эффективного использования соответствующих машин и механизмов.

Основные пути сокращения производственного цикла - снижение затрат труда на основные технологические операции, сокращение затрат времени на транспортные, складские и контрольные операции, совершенствование организации производства.

Снижение трудоемкости основных технологических операций возможно за счет совершенствования конструкции и технологии, в частности, повышения уровня технологичности машины. Изменения в конструкции деталей машины для получения более простых с технологической точки зрения поверхностей, повышение уровня унификации конструкций, выбор рациональной заготовки - все это может заметно сократить трудоемкость технологических операций. Замена металла пластическими массами часто экономит время на операциях резания. Операции резания в металлообработке можно заменить более прогрессивными и экономичными методами пластической деформации металлов, например, с помощью прокатки или прессования. Сокращение трудоемкости достигается путем использования более совершенного инструмента, применения эффективной специальной и унифицированной оснастки, механизации и автоматизации процессов. Использование управляющих ЭВМ позволяет выбирать оптимальные режимы обработки, также сокращая время на выполнение операций. Существенно сократить производственный цикл можно снизив время естественных процессов. Так, естественное охлаждение может быть ускорено при внедрении принудительной циркуляции воздуха.

Наиболее эффективный путь совершенствования процессов транспортировки, складирования и контроля - это их совмещение по времени с процессами обработки и сборки, как это делается, например, в роторных автоматических линиях. Современные методы контроля и диагностики с применением лазерных и радиационных установок высокочувствительных контактных датчиков позволяют вести непрерывный контроль за ходом технологического процесса и качеством выпускаемой продукции, Механизация и автоматизация внутрицехового транспорта не только сокращает время на перемещение объектов производства, но и поддерживает строгий его ритм, что также снижает или полностью устраняет межоперационные пролеживания предметов труда. Повышение степени параллельности выполняемых работ является одним из существенных организационных путей сокращения длительности производственного цикла. Применительно к одной детали этот подход может осуществляться за счет многоинструментальной обработки, концентрации операций. Повышение уровня концентрации операций приводит к созданию малооперационной технологии на базе специального или агрегатного оборудования. Одновременное выполнение нескольких операций позволяет сократить цикл не только за счет параллельности, но и уменьшив затраты времени на транспортировку (обработка производится с одной установки детали). При организации обработки партии одинаковых деталей, как отмечалось, эффективна замена последовательного вида движения деталей по операциям на параллельно-последовательный и параллельный. Параллельно-последовательный вид обладает преимуществом по сравнению с параллельным из-за более полной загрузки оборудования (станки работают без перерывов), кроме синхронного параллельного процесса (). Равенство циклов при этих двух видах движения будет в случае монотонного изменения нормы времени на операциях технологического процесса при одном экстремуме на какой-либо из них. Уменьшение транспортной партии также сокращает производственный цикл. В условиях поточного производства, где оборудование расположено по ходу технологического процесса и объединено механизированными или автоматизированными транспортными устройствами, в большинстве случаев целесообразна поштучная передача.

При обработке на участке или линии разных деталей длительность совокупного производственного цикла будет во многом определяться порядком их запуска в обработку. Оптимизация производственного цикла при обработке деталей нескольких наименований за счет определения очередности их запуска относится к задачам составления расписания. Некоторые методы решения этих задач позволяют получить минимальный производственный цикл. К таким методам относятся полный перебор, линейное и динамическое программирование и др. Их применение ограничивается возможностью найти решение для небольшого количества деталей и операций. Так, задача Беллмана-Джонсона решается методом линейного программирования для п деталей, обрабатываемых на двух станках. Матрица трудоемкости для них приведена в табл. 1.

При решении этой задачи первой запускается в обработку деталь, имеющая минимальное время на первой операции, последней - деталь, обрабатываемая минимальное время на второй операции. Исключая эти детали из очереди, решение продолжают по этому же правилу. Для примера рассмотрим матрицу трудоемкости для пяти деталей, обрабатываемых на двух станках.

автоматизация технологический трудоемкость производственный

Матрица трудоемкости

Приближенные решения дает метод Монте-Карло, который отличается от полного перебора тем, что анализируются и сравниваются по критерию минимального производственного цикла не все возможные варианты пи-рядка запуска деталей в обработку, а только ограниченное их число. Варианты выбираются случайно, и нет достоверной оценки качества выбранного таким образом варианта и степени его расхождения с оптимальным. Более доступными с точки зрения объема работы при решении задачи являются методы последовательного конструирования, позволяющие отсеивать некоторые варианты и получать при этом решение, достаточно близкое к оптимальному. Так, процесс отбора вариантов в методе ветвей и границ представляется в виде графа или дерева, включающего возможные варианты перестановок. Метод ветвей и границ позволяет целенаправленно 170 отбросить некоторые решения, которые не дают наилучшего решения. Важным условием эффективного применения метода ветвей и границ является правильный выбор критерия, по которому оценивается значение вершин и ветвей графа.

При использовании эвристических методов формирования производственного процесса обработки нескольких различных деталей на группе оборудования, на участке, в цехе с целью минимизации производственного цикла можно использовать правила предпочтения. Так, правило кратчайшей операции дает предпочтение в запуске на обработку детали, которая имеет минимальную трудоемкость на этой операции. Если перед станком образовалась очередь из пяти деталей трудоемкостью обработки на данной операции , , , , мин, то первой в обработку на этом станке по правилу кратчайшей операции должна быть запущена деталь 4, по правилу наиболее длительной операции - деталь 3 и т.д. При формировании структуры совокупного производственного цикла вопрос о запуске решается всегда, когда перед станком образуется очередь деталей, ожидающих обработку.

В МВТУ им. Н.Э. Баумана кандидат технических наук А.А. Колобов разработал матричный метод моделирования производственного процесса обработки деталей при параллельном и параллельно-последовательном их движении. Он позволяет с помощью целенаправленного выбора из всех возможных вариантов порядка запуска деталей в обработку установить оптимальную (экстремальную) очередность деталей R, и соответствующий ей минимальный цикл [T (R->)] min в условиях однонаправленных технологических маршрутов.

В общем виде матричный метод моделирования включает:

- алгоритмы аналитического расчета длительности цикла обработки деталей для параллельного и параллельно-последовательного видов движения при заданном порядке (расписании), их запуска в обработку, позволяющие количественно фиксировать состояние каждой детали на любой операции технологического маршрута (время простоя оборудования или время пролеживания детали);

- матричные модели и алгоритмы расчета оценочных показателей для нахождения оптимальной последовательности обработки деталей, позволяющие определить глобальный минимум длительности производственного цикла для п наименований деталей, обрабатываемых партиями последовательно на m операциях Технологического маршрута.

Литература

Друкер Питер Ф. Практика менеджмента / Ф. Друкер Питер. М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. - 398 с.

Мельников Г.Н. Поректирование механосборочных цехов / Г.Н. Мельников, В.П. Вороненко М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

Жданович Ф.В. Комплексная механизация и автоматизация в механических цехах / Ф.В. Жданович, Л.Б. Гай. М.: Машиностроение, 1976. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru