Файл: Петровский. Автоматизация технологических процессов и производств.pdf

46 

нормирования.  Для  преобразования  формулы  (25)  воспользуемся  основным 
принципом построения автоматизированного производства. 

Участки  автоматизированного  производства  строятся  по  поточному 

принципу, где предметы перемещаются в едином технологическом цикле с за-
данным тактом. 

Такт – интервал времени, через который периодически производят выпуск 

изделий. 

j

j

j

N

F

η

τ



,                                                   (26) 

где  F

j

  –  период  работы  c  j  -  м  изделием,  ч.; 



–  коэффициент  использования 

оборудования - учитывает потери времени, связанные с временным отсутстви-
ем ресурсов для работы оборудования, ремонтом и другими отклонениями экс-
плуатационного характера. 

Значения  коэффициента  использования  оборудования  в  проектных  расче-

тах принимается в интервале 0,70 … 0,95.  

Если станкоемкость операции в отчетном периоде превосходит фонд рабо-

чего  времени,  применяют  обработку  на  станках-дублерах.  Расчетное  число 
станков-дублеров определяется отношением: 

с

η

р

j

шк

1

р

F

Т

N

S

i

n

j

j







,                                             (27)

где с – число рабочих смен. 
Если число станков-дублеров получается большим (свыше 4 … 5), переходят к 
обработке на многошпиндельных или агрегатных станках.  

Именно этот переход часто приводит к смене типа производства.  
Действительное  количество  станков-дублеров  S

k 

определяют  округлением 

полученного значения S

р 

до большего целого числа. 

)

(

Округл

р

S

S

k



 .                                            (28) 

Общее число станков, используемых в технологическом процессе, опреде-

ляется  их  суммированием  по  числу  m  маршрутных  операций,  т.  е.  операций, 
выполняемых с единицей номенклатуры: 







m

k

k

S

s

1

,                                                      (29) 

где k – номер маршрутной операции. 

Станки-дублеры работают со своим  средним тактом: 

k

ij

ij

S

T

шк

τ



.                                                     (30) 

Очевидно,  что  такт  одиночных  станков  совпадает  с  их  штучно-

калькуляционным временем.  

Условием  рациональной  организации  технологического  потока  является 

кратность  времени  каждой  операции  такту.  Это  условие  позволяет  полнее  за-
гружать станки-дублеры. Достичь полного совпадения тактов станков с тактом 

47 

выпуска невозможно, ввиду применения разных методов обработки и типораз-
меров станков. Но сократить расхождение необходимо  – для более полной за-
грузки оборудования. С этой целью в качестве такта выпуска изделия принима-
ется наибольший из тактов станков: 

)

(

MAX

τ

ij

j





.                                                 (31) 

Приведение  тактов  станков  к  такту  выпуска  называют  синхронизацией,  а 

отношение такта станка или группы станков-дублеров к такту выпуска – коэф-
фициентом синхронизации: 

j

ij

i

τ

η

j

c





.                                                      (32) 

Значения коэффициента синхронизации следует обеспечивать в интервале 

0,7 … 1,0. Если выполнить это условие не удается, то операции с низким коэф-
фициентом  синхронизации  рекомендуется  выводить  на  другие  станки  или 
участки, где может быть достигнута большая загрузка. 

В  натуральных  единицах  производительность  автоматизированной  опера-

ции или участка (линии, цеха) определяется ритмом выпуска. 

Ритм выпуска, 



j

  –  количество изделий, выпускаемое  в единицу  времени. 

Такт выпуска и ритм выпуска – величины обратные. 

j

j

ρ

1

τ



.                                                       (33) 

Выражая штучно-калькуляционное время каждой операции через такт, по-

лучим с учетом (31), (32) выражение для ее трудоемкости:  

ij

ij

ij

 ij

ij

j

k

ij

)

d

(

S

T

α

1

β

α

1

η

τ

т

c











.                                       (34) 

При 



 = 0 из этой и последующих формул получают значение показателей 

для  массового  производства,  в  котором  подготовительно-заключительное  и 
штучно-калькуляционное время не определяются. 

Трудоемкость обработки N

j

 изделий одного наименования получим сумми-

рованием трудоемкостей  операций по всем станкам: 

α

1

β

α

1

τ

1

т

c















s

i

ij

ij

ij

ij

ij

j

j

j

)

d

(

η

N

T

,                                   (35) 

а полная трудоемкость программы, включающей n наименований, рассчитыва-
ется суммированием полученных номенклатурных значений: 

α

1

β

α

1

τ

1

т

c

1



















s

i

ij

ij

ij

ij

ij

j

j

n

j

)

d

(

η

N

T

.                                 (36) 

Отметим,  что  число  станков  s  включает  как  станки-дублеры,  занятые  на 

параллельных  предметных  потоках,  так  и  разнотипные  последовательно  рабо-
тающие станки.  

Такт выпуска изделий 



j 

задан системой управления автоматизированного 

производства  и  не  подлежит  изменению  персоналом.  Следовательно,  коэффи-
циент выполнения норм: 

48 

1

вып



P

С  учетом  полученных  соотношений,  формула  (25)  для  коэффициента  за-

крепления операций приводится к виду: 

 



























n

j

s

i

ij

ij

ij

ij

ij

j

)

d

(

η

ns

1

1

т

c

зо

α

1

β

α

1

δ

1

c

К

,                                 (37) 

где 



j 

– коэффициент загрузки оборудования j-м изделием: 

р

c

δ

F

τ

N

j

j

j



.                                                    (38) 

Формула  (37)  позволяет  определять  средний  коэффициент  закрепления 

операций как для действующего технологического процесса – по фактическим 
показателям, так и вновь проектируемого  – по расчетным, которые могу быть 
представлены нормативными или плановыми показателями. Формула выражает 
коэффициент  закрепления  операций  через  относительные  величины,  которые 
удобны для сравнения разнотипных технологических операций и процессов.

С  учетом  рассмотренных  соотношений  (37)  может  быть  представлено  в 

удобном для предварительных расчетов виде:  

c

зо

cδ

К

S

K

n















,                                                (39) 

где К

Sс

– средний для всех станков коэффициент многостаночного обслужива-

ния.  

Формула  (39)  предполагает  использование  К

Sc

  в  составе  исходных  дан-

ных  в  качестве  планируемого  показателя,  который  должен  быть  обеспечен 
применением автоматизированных СТО.      

3.7. Загрузка персонала 

Формулы  для  расчета  коэффициента  закрепления  операций  включают  в 

развернутом виде показатели загрузки персонала и оборудования. В выражении 
(37) дробь под знаком суммы определяет расчетное число рабочих, необходи-
мое для выполнения операции с учетом коэффициента синхронизации: 

ij

ij

ij

ij

ij

ij

)

d

(

η

α

1

β

α

1

P

т

c











.                                         (40) 

Суммирование Р

ij

 по s станкам дает расчетное число рабочих, необходи-

мое для обслуживания технологического процесса изготовления j – го изделия: 















s

i

ij

ij

ij

ij

ij

Sj

)

d

(

η

1

т

c

α

1

β

α

1

P

.                                       (41) 

Расчетное число рабочих для j-го изделия в планируемом периоде соста-

вит:  















s

i

ij

ij

ij

ij

ij

j

j

1

т

c

р

α

1

)

β

α

d

(1

η

cδ

P

.                                     (42) 

Суммирование  по  номенклатуре  n  определяет  расчетное  число  рабочих, 

необходимое для выполнения программы: 

49 

 















n

j

s

i

ij

ij

ij

ij

ij

1

1

т

c

j

р

α

1

)

β

α

d

(1

η

δ

c

P

.                                   (43) 

Число  рабочих,  занятых  в  одной  смене,  определяется  округлением  до 

ближайшего большего целого числа максимального из значений P

Sj

. 

)]

[MAX(

Округл

Р

c

Sj

P



.                                         (44) 

Число рабочих, занятых в сутки: 

c

cР

Р



.                                                     (45) 

Отношение 



Р

Р

Sj

Sj



                                                      (46) 

определяет коэффициент загрузки персонала в процессе обработки j – го 

изделия. 



Р

Р

р



                                                        (47) 

определяет средний коэффициент загрузки персонала в планируемом периоде. 

Коэффициент загрузки персонала в автоматизированном процессе следу-

ет обеспечивать в пределах 0.60  – 0.9. Ввиду сложности обслуживаемого обо-
рудования,  не  следует  стремиться  к  полной  загрузке,  а  оставшееся  время  ис-
пользовать как технологический резерв. 

Обеспечение  нормальной  загрузки  персонала  достигают  сокращением 

недогруженных рабочих мест за счет повышения уровня автоматизации и сни-
жения станкоемкости технологических операций. 

3.8. Загрузка оборудования 

Формула  (38)  определяет  коэффициент  загрузки  автоматизированного 

оборудования j-м изделием. Суммирование по номенклатуре n дает коэффици-
ент загрузки автоматизированного оборудования программой отчетного перио-
да: 







n

j

j

1

δ

δ

.                                                  (48) 

Следует  отличать  коэффициент  загрузки  и  коэффициент  использования 

оборудования. Первый из них показывает, какую часть отчетного периода обо-
рудование занято в производстве и характеризует уровень организации техно-
логического процесса. Второй показывает, какую часть отчетного периода обо-
рудование  находится  в  рабочем  состоянии,  и  характеризует  ремонтопригод-
ность  оборудования  и  уровень  работы  ремонтно-эксплуатационных  служб 
предприятия.  

Для  нормальной  работы  предприятия  необходимо,  чтобы  коэффициент 

использования оборудования превышал коэффициент загрузки.  

3.9. Пооперационный мониторинг участка 

50 

Из формулы (37) следует, что  средний коэффициент закрепления опера-

ций – многопараметрическая функция, характеризующая подготовку и органи-
зацию  производства.  Он  зависит  от  размера  и  структуры  программы  выпуска 
изделий,  уровней  автоматизации,  уровней  подготовительно-заключительного 
времени, уровней времени управления каждой операцией, коэффициентов син-
хронизации, загрузки и использования оборудования, числа рабочих смен и т.д. 
Параметры  функции  (37)  отражают  социальные,  организационные  и  техниче-
ские  факторы,  влияющие  на  производственный  процесс,  что  позволяет  вести 
пооперационный  мониторинг  и  анализ  производственного  участка.  Текущий 
контроль  (мониторинг)  рассмотренных  показателей  обеспечивает  своевремен-
ный учет изменений в производственном процессе для принятия мер, обеспечи-
вающих конкурентоспособное производство. 

Матричное представление показателей формулы (37) удобно для их пред-

ставления  и  обработки  в  составе  электронных  таблиц  (в  том  числе  Excel). 
Сформированная на стадии рабочего проектирования, электронная таблица ис-
пользуется  в  дальнейшем  для  моделирования  различных  вариантов  проекта  и 
производственных ситуаций, а также для контроля состояния производства по 
каждой операции с поддержкой текущих проектных и производственных отче-
тов на матрице размерностью n



s, т. е. в системе «изделие-станок».  

Пример  диаграммы  распределения  трудоемкости  для  участка  из  пяти 

станков,  выполняющих  три  маршрутные  операции  (1-2-2)  с  7  изделиями  но-
менклатуры, представлен на рис. 7. 

Анализ показателей нормирования, загрузки и типов производства выпол-

няется  в  расчетно-графической  работе.  На  его  основе  решается  задача  оценки 
эффективности поддержания или изменения уровня автоматизации. Решение об 
увеличении уровня автоматизации должно удовлетворять критериям целесооб-
разности, т. е. быть экономичным, эффективным и конкурентоспособным.