12.4. основы организации многопредметных переменно-поточных линий

12.4. основы организации многопредметных переменно-поточных линий

На многопредметных поточных линиях осуществляется поочередное или смешанное изготовление нескольких типоразмеров изделий. В первом случае изделия изготавливаются партиями, поэтому существенным признаком является наличие или отсутствие переналадки оборудования при смене на линии партий деталей (заготовок). По этому признаку различают переменно-поточные (последовательно-партионные) и групповые многопредметные потоки. То, что многопредметные потоки совмещают все преимущества поточного производства с достаточной степенью гибкости, позволяет считать их наиболее перспективной ветвью развития поточного производства. Обычно область использования таких линий -это изготовление разнообразных модификаций одного изделия. Пример тому — сборочные линии автомобильных заводов.

Многопредметной поточной линией с последовательно-партионным чередованием предметов, или переменно-поточной, называется линия, на которой обрабатываются или собираются изделия различных наименований (типоразмеров) последовательно чередующимися во времени партиями, сменяющимися по всем операциям одновременно или за сравнительно короткий отрезок времени. В каждый момент времени на такой линии изготавливаются изделия только какого-либо одного наименования, за исключением периода смены изделий. Для перехода к следующей партии требуется переналадка оборудования. В период изготовления изделий одного наименования переменно-поточная линия работает как однопред-метная непрерывная (ОНПЛ) или прерывная (ОППЛ), в зависимости от обеспечения синхронизации операций. Изготовление и выпуск изделий с переменно-поточной линии происходит не по единому ритму, а в соответствии с частными ритмами. Частным ритмом называется средний одинаковый интервал времени, через который должны запускаться/выпускаться с переменно-поточной линии предметы соответствующего наименования в период их изготовления на линии.

Обычно за переменно-поточными линиями закрепляются от 2 до 10 наименований конструктивно подобных изделий, обрабатываемых по единому типовому технологическому процессу. Чтобы при смене изделий общее число рабочих мест на операциях линии не изменялось, необходимо распределять фонд времени работы линии за период пропорционально трудоемкости изготовления запланированных к выпуску изделий:

Тогда частный ритм ri. определится по формуле:

где Fэф — эффективный фонд времени работы линии на горизонте планирования, часов,

Nвыпi — программа выпуска изделий i-го наименования за тот же период, шт.;

Т'шт.д — сумма норм штучного времени изготовления предмета i-го наименования по всем операциям линии, часов.

Если удалось подобрать детали с примерно равной длительностью выполнения технологических операций, то такая линия может работать с единым ритмом для всех деталей:

а если при этом выполняется условие синхронизации операций, то линия представляет собой МНГШ. (Здесь формула расчета единого ритма уточнена за счет введения коэффициента потерь времени на переналадку линии Кпер.) Причем для обеспечения равенства всех частных ритмов необходимо общий фонд времени работы линии распределять между изделиями уже по другому принципу — пропорционально объемам их выпуска, т. е.

Отметим, что все же необходимо по возможности стремиться к равенству частных ритмов. Идеальная организация МНПЛ предполагает сквозную синхронизацию, т. е. синхронизацию операций при изготовлении всех изделий, закрепленных за линией. Это позволяет существенно снизить затраты времени на ее переналадку за счет сохранения постоянных значений таких ведущих характеристик, как скорость и шаг конвейера. Поскольку в каждый момент времени на переменно-поточной линии производятся изделия только какого-либо одного наименования, организация ее работы не отличается от организации работы ОНПЛ, усложнение связано лишь с самим процессом чередования изделий. Здесь возникает несколько проблем:

1) организация смены изделий на линии;

2) обеспечение возможности изготовления изделий со сходными технологическими маршрутами;

3) определение оптимального порядка запуска партий в производство.

Представление об организации смены изделий на линии дают рис. 12.14 и 12.15. Из рис. 12.15 видно, что первый способ прост в организации, но приводит к значительным простоям рабочих мест. Второй способ исключает простои, но сложен в организации, так как на работающем конвейере одновременно находятся изделия снимаемой и запускаемой партий. В результате изделия могут быть смешаны, кроме того, постоянно работающий конвейер нельзя остановить для переналадки. Третий способ на первый взгляд кажется идеальным, однако он связан с необходимостью хранения на каждом рабочем месте частично изготовленных изделий всех снятых к этому моменту партий, что требует дополнительных мест складирования и увеличивает заделы незавершенного производства.

Рис. 12.14. Классификация способов смены изделий на МНПЛ

Рис. 12.15. Организация смены изделий на линии:

а без оставления изделий и с последовательным запуском; б то же, но с параллельным запуском; в с оставлением изделий на рабочих местах

Изготовление различных изделий на МНПЛ может быть сопряжено с необходимостью частичного изменения реализуемых технологических процессов, т. е. с переходом к сходным технологическим процессам. Для этого на линии должно быть зарезервировано некоторое число рабочих мест, часть из которых при изготовлении конкретного изделия использоваться не будет (рис. 12.16).

Рис. 12.16. Организация изготовления на МНПЛ двух типов изделий

со сходными технологическими маршрутами

При переналадке линии на новое изделие нужные рабочие места должны быть «расконсервированы», а ненужные, наоборот, — «законсервированы», что, естественно, потребует дополнительных затрат времени. Консервация рабочих мест приводит к добавлению на конвейере некоторого числа транспортных зон и транспортных позиций и тем самым увеличивает общую длину его рабочей части. Все это — плата за гибкость МНПЛ.

Рассмотрим третью проблему, возникающую в связи с переналадкой переменно-поточной линии. Пусть на МПЛ в плановом периоде должно быть изготовлено Кд различных партий изделий. Время переналадки линии tналij зависит от чередования снимаемой (i) и запускаемой (j) партий, а время изготовления каждой партии от этого не зависит. Тогда для минимизации времени изготовления на МПЛ всей запланированной продукции необходимо отыскать такую последовательность запуска партий в обработку, при которой суммарное время переналадки будет наименьшим, т. е. S tналij ⇒ min. Эта задача носит название задачи о переналадке поточной линии. Она сводится к постановке известной с конца XIX в. задачи, называемой задачей о коммивояжере.

Странствующий торговец должен посетить K городов, побывав в каждом всего один раз. Расстояния между городами (время или стоимость переходов) известны. Необходимо найти оптимальный маршрут обхода городов, минимизирующий суммарные затраты на переходы.

Решение может быть найдено прямым перебором К! вариантов или с помощью методов целочисленного линейного программирования. Однако существует более простой и, как правило, более быстрый способ отыскания решения. Это метод ветвей и границ. Полученное при такой постановке задачи оптимальное решение не будет связано со сроками подачи изделий на сборку. Если в качестве критерия использовать выполнение именно этих сроков, то методы ее решения окажутся существенно сложнее.