Серійне виробництво характеризується випуском обмеженої номенклатури виробів і досить стабільним процесом виробництва, що регулярно повторюється; кількість деталей-операцій перевищує кількість робочих місць, які необхідні для виконання виробничої програми; виготовлення продукції здійснюється партіями, які чергуються на тих самих місцях. Завданням оперативнокалендарного планування за умов серійного виробництва є забезпечення ритмічного ходу виробництва та рівномірного випуску продукції за рахунок своєчасного запуску й випуску партії деталей; створення необхідних рівнів страхового, нормативного та максимального запасу, раціонального використання устаткування і площ підприємства. Особливе місце при вирішенні цього завдання займають календарно-планові нормативи, основними з яких є:
• розмір партії предметів праці та періодичність повторення її запуску;
• тривалість виробничого циклу виготовлення деталей чи складальних одиниць;
• календарні випередження запуску-випуску;
• нормативний рівень незавершеного виробництва;
• нормативні графіки руху предметів праці у виробництві.
Нормативним розміром партії деталей (заготовок) називається партія такої величини, за якої досягається найбільш раціональне й доцільне за даних умов співвідношення показників використання обладнання, продуктивності праці та величини заділу.
Планування розміру партії запуску-випуску деталей є важливим і складним економічним завданням, оскільки під час її розрахунку необхідно враховувати велику кількість взаємозалежних показників. Наприклад, збільшення розміру партії призводить до скорочення витрат на переналагодження обладнання й підвищення продуктивності праці, значно спрощує планування та регулювання виробництва завдяки зменшенню номенклатури, що одночасно виробляється. Водночас зростає загальна тривалість виробничого циклу, збільшуються запаси незавершеного виробництва, які потребують додаткових складських площ. Це неодмінно уповільнює оборотність обігових коштів. І навпаки, зі зменшенням розміру партії деталей скорочуються витрати на зберігання, з’являються вільні складські площі, але при цьому зростають витрати на переналагодження обладнання.
Рис. 5.4. Залежність релевантних витрат від величини партії деталей
На рис. 5.4 показано залежність між витратами на налагодження
Н C , витратами на зберігання деталей зб C і розміром партії виробництва деталей. Завдання управління полягає в тому, щоб визначити оптимальний розмір партії деталей, за якої витрати на зберігання й налагодження обладнання були б мінімальними min?C.
Запишемо умову оптимізації задачі в аналітичному вигляді: (5.1)
.minСCC збНc ?+= .minСCC збНc ?+=
Перейдемо з явного вигляду представленої формули до її розширеного запису, провівши попередньо деталізацію витрат, пов’язаних з налагодженням обладнання та зберіганням деталей.
Річні витрати на підготовчо-заключні (налагоджувальні) роботи визначаються за формулою: де
n Q p оП.З
П.З CC?= ,(5.2) n Q p оП.З
П.З CC?= ,(5.2)
— витрати на підготовчо-заключні роботи на одну партію деталей; p Q
П.З о C
— кількість деталей одного найменування, виготовлених за рік, од.; n — величина партії деталей, од.
За умов періодичного виготовлення й рівномірного споживанні всієї партії деталей у подальшому виробництві середній розмір незавершеного виробництва, пов’язаного зі створенням їх поточного запасу, визначається за формулою:
— собівартість одиниці деталі, грн; p Q
— частка витрат на зберігання.
Ввівши до явної формули (5.1) деталізовані витрати (5.2—5.3), отримаємо класичну задачу оптимальної партії деталей:
Розмір оптимальної партії деталей розраховується за формулою, яку отримують шляхом диференціювання сумарних річних релевантних витрат, що змінюються залежно від величини партії за кількістю деталей у партії: де p Q
— річний обсяг виробництва продукції, од.; o C
— собівартість одиниці деталі, грн; p — відсоток витрат на зберігання.
Слід відзначити, що у формулі (5.3) передбачається, що всю партію деталей спочатку буде вироблено на окремому етапі, а потім передано на інший етап чи етапи виробництва. На практиці така модель виробництва зустрічається рідко. Досить часто одночасно з операцією виготовлення деталі, що формує запас, відбувається операція його витрачання, і це дозволяє вивільнити додаткові площі та скоротити витрати на зберігання деталей. За таких умов формулу витрат на зберігання партії деталей доцільно переписати: де в Q — середньодобове виробництво деталей, од.; с Q — середньодобове споживання деталей, од.
Урахувавши цю досить важливу умову, визначаємо оптимальний розмір аналогічно до попередньої задачі оптимізації, шляхом диференціювання рівняння витрат за розміром партії
де о C
Звідси було отримано модифікацію формули визначення оптимального розміру партії деталей:
Розглянемо можливості застосування аналітичної формули на практиці. Наприклад, на підприємстві кінцеве збирання виробу X здійснюється на складальній лінії. Основною його складовою є комплектуючий виріб X1, який виготовляється в іншому структурному підрозділі в кількості 80 штук на день. Потреба ж у комплектуючих виробах Х1 на складальній лінії дорівнює 40 шт. на день. Завдання полягає у визначенні оптимального розміру виробництва партії комплектуючих виробів, якщо відомі наступні умови стосовно цих комплектуючих: щоденна норма споживання становить 40 шт.; річна потреба )( p Q — 10 000 шт. (40 виробів ? 250 робочих — 80 виробів; витрати на ; витрати на зберігання о комплектуючого виробу (P) — 7 грн; час повторного розміщення замовлення партії комплектуючих — 7 днів.
днів); денна норма виробництва ()
П Qналагоджувальні роботи ()
П.З о
С
— 50 грн() pС о — 0,5 грн на од.; вартість одног
Підставивши дані у формулу (5.8), отримуємо:
Звідси оптимальний розмір замовлення у 1000 шт. необхідно розмістити в момент, коли рівень поточного запасу знизиться до 280 шт. (7 днів ? 40 шт.). Ураховуючи, що середньодобовий випуск комплектуючих складає 80 шт. на день, виконання замовлення буде здійснено впродовж 12,5 дня, а витрачання комплектуючих на складальній лінії становить 25 днів. Таким чином, у період, коли комплектуючі не випускаються (12,5 дня), підрозділ може виконувати інші замовлення.
Наведений загальний принцип визначення оптимальної партії деталей реалізується в рамках програмного забезпечення автоматизації виробництва. Ця методика отримала широке використан-
У практиці вітчизняних машинобудівних підприємств частіше використовується спрощений і економічно менш обґрунтований метод розрахунку оптимальної партії деталей, згідно з яким спочатку визначають мінімальний розмір партії деталей, а потім його коригують до конкретних умов виробництва. Таким чином, визначення нормативного розміру партії проводять у два етапи.
На першому етапі здійснюється розрахунок мінімального розміру партії. Цей показник базується на встановленні певного нормального співвідношення між часом на налагодження верстата, що витрачається на всю партію (підготовчо-заготівельний час), і часом, що витрачається на виготовлення на цьому верстаті однієї деталі (штучний час). ,(5.9) де n — мінімальний розмір партії у шт.; нал. t — час на переналагодження обладнання; шт. t
— норма часу на виготовлення однієї деталі; ?
— коефіцієнт допустимих втрат часу на переналагодження обладнання, значення якого приймається в межах 0,03
—0,1.
Конкретна величина коефіцієнта витрат часу на переналагодження обладнання ?встановлюється залежно від габаритів та інших даних, що характеризують обладнання, що використовується, і деталі, що обробляються. Так, наприклад, якщо під час механічного оброблення великих деталей на великих верстатах тривалість налагодження верстата в середньому становить 20— 25 хв., або 4,5 % повної тривалості зміни, числове значення коефіцієнта ?беруть рівним 4,5 %, або 1/22 зміни.
Мінімальний розмір партії визначається, як правило, за ведучою операцією. У механічному цеху ведучою операцією технологічного процесу оброблення певної деталі прийнято вважати операцію з найбільшою трудомісткістю за налагодженням.
ня в системах управління підприємства: APS (Advanced Planning & Scheduling System) і MES (Manufacturing Execution System), які постійно вдосконалюються та включають нові блоки поряд з іншими задачами тактичного й оперативно-календарного планування. Методика не є простою, оскільки з ускладненням умов доводиться досить часто переглядати вихідні дані щодо тривалості виробничого циклу, схем взаємодії підрозділів, виробничих обмежень та витрат, які впливають не лише на розв’язок задачі, але також є складовою інших оптимізаційних задач оперативно-календарного планування.
Установлення мінімального розміру партії завершує перший етап розрахунку розміру партії.
На наступному етапі для встановлення кінцевого, нормативного розміру партії необхідно здійснити коригування мінімальної величини партій з урахуванням конкретних виробничих умов, оскільки розмір партії деталей повинен бути рівним або кратним розміру місячної програми випуску даних деталей та розмірові партії складання.
Надалі кількість деталей у партії потрібно привести до найближчого числа, кратного фактичному випуску за зміну або напівзміну.
Під час оброблення великих партій чи великих деталей, а також під час складання великих вузлів розрахункові розміри партій повинні бути, крім того, відкориговані відповідно до наявності необхідних площ для зберігання деталей чи вузлів біля робочих місць. Із метою спрощення задач оперативного планування з організації правильного чергування процесів виготовлення різних деталей у дрібносерійному виробництві слід уніфікувати розміри партій деталей.
В умовах крупносерійного виробництва на підставі встановленого розміру партії у штуках визначаються розрахункові нормативи періодичності запуску-випуску партій деталей у днях.
В умовах серійного виробництва виготовлення деталей певного найменування відбувається не безперервно, а через деякі, встановлені розрахунками інтервали. Ці інтервали прийнято визначати як періоди часу, пов’язані з чергуванням оброблення на визначеному робочому місці різноманітних закріплених за ними деталеоперацій.
Періодичність запуску-випуску партії деталей у виробництві
— це визначений, однаковий за величиною проміжок часу між двома послідовними запусками-випусками партій деталей одного найменування. Періодичність запуску-випуску партій деталей називається ритмом серійного виробництва, який вимірюється у днях, змінах або годинах.
Періодичність запуску-випуску партій деталей визначається залежно від місячного обсягу виробництва деталей згідно з виробничою програмою та встановленим нормативним розміром партії. Якщо, наприклад, місячною програмою передбачено випуск деталей А в кількості 100 шт., а нормативний розмір партії дорівнює 50 шт., тоді необхідний запуск-випуск цієї партії повинен проводитися через кожні півмісяця. Зі збільшенням розміру пар-
Показник періодичності процесів у серійному виробництві також визначається відношенням кількості деталей у партії до величини середньодобового випуску цих деталей за програмою.
Період запуску-випуску повторної партії деталей певного найменування може бути визначено за формулою: де n — кількість деталей(вузлів) у партії у шт.; Q
— середньодобова потреба в деталях даного найменування.
Наприклад, якщо деталь В обробляється партією у 40 шт., а середньодобова потреба за програмою — 4 шт., періодичність c ряду чисел. В оперативному плануванні прийнято визначати періодичність у відповідних величинах: 12M, 3М, M, M/3, M/6, M/30 тощо, або у днях: 360, 90, 30, 10, 5, 1. З урахуванням прийнятого періоду випуску здійснюється визначення нормативного розміру партії оброблення деталей: .(5.11)
10440=?Із метою спрощення оперативного планування й регулювання процесу виробництва, а також для створення умов ритмічної роботи на кожній виробничій дільниці доцільно уніфіковувати розрахункові значення періодичності запуску-випуску деталей і довести їх до двох-трьох варіантів або прийняти єдину періодичність для всіх деталей, що виробляються на дільниці. Для цього користуються нормативними таблицями, побудованими за практичними значеннями. Так, на вітчизняних машинобудівних підприємствах діють стандартні уніфіковані значення періодичності запуску-випуску буде дорівнювати
10440=? днів. Із метою спрощення оперативного планування й регулювання процесу виробництва, а також для створення умов ритмічної роботи на кожній виробничій дільниці доцільно уніфіковувати розрахункові значення періодичності запуску-випуску деталей і довести їх до двох-трьох варіантів або прийняти єдину періодичність для всіх деталей, що виробляються на дільниці. Для цього користуються нормативними таблицями, побудованими за практичними значеннями. Так, на вітчизняних машинобудівних підприємствах діють стандартні уніфіковані значення періодичності ( R ) або ритму випуску деталей, що відповідають нормальному QRn c ?= н QRn c ?= н
Одержаний у такий спосіб розмір партії зіставляють із наявними складськими площами, враховуючи можливості транспортування тощо.
Розрахунок тривалості виробничого циклу починається з розрахунку циклів окремих часткових процесів, у яких один і той самий предмет праці послідовно проходить такі операції: оброблення деталей, складання вузлів і загальне складання виробу.
тії до 100 шт. він повинен здійснюватися один раз на місяць, а зі збільшенням розміру до 200 шт. — один раз на два місяці.
Т в загальному вигляді визначається за формулою: де
— час виробництва; пер T
В T
— час перерв.
У свою чергу, до складу часу виробництва входять такі витрати часу на виконання: тех T
— технологічних операцій;
— підготовчо-заключних операцій (налагодження); е T
П.З T
— природних процесів; к T
— контрольних і
— транспортних операцій.
Т T
Час перерв поділяється на перерви в робочий та неробочий час. Перерви в неробочий час визначаються режимом роботи підприємства (вихідні та святкові дні, перерви між робочими змінами й на обід). Перерви в робочий час складаються з перерв партіонності та міжопераційних (Т мо ) і міжцехових перерв (Т
М.Ц ). Перерви партіонності пов’язані з обробленням предметів праці партіями, оскільки кожна деталь очікує своєї черги на оброблення, після чого очікує кінцевого оброблення всієї партії деталей.
Основою виробничого циклу є технологічний час, який разом із перервами партіонності складає операційний час. Тривалість операційного циклу оброблення партії деталей на одній операції визначається за формулою: де n — кількість деталей у партії; t — час обробки однієї деталі, хв.; q — кількість робочих місць.
Тривалість виробничого циклу залежить не лише від названих величин, але й від руху предметів праці, що передаються від операції до операції.
За послідовного руху предметів праці партія оброблених деталей передається з однієї операції на іншу в повному обсязі. Тривалість циклу визначається за формулою де m — це кількість операцій, на яких обробляється партія деталей.
Тривалість виробничого циклу виготовлення деталі ц
Паралельний вид руху партії деталей передбачає передачу деталей на наступну операцію та їх оброблення, не очікуючи оброблення всієї партії на попередній операції. Тривалість виробничого циклу визначається за формулою: де p — кількість деталей у партії, що передаються на наступну операцію.
Якщо передача відбувається по одній одиниці деталі, тоді формула набуде такого вигляду:
У разі послідовно-паралельного руху предметів праці виникає часткова паралельність виконання операцій, що поєднується з одночасним обробленням партій деталей на кожному робочому місці, тривалість виробничого циклу розраховується за формулою:
Розглянемо визначення тривалості виробничого циклу оброблення партії деталей, яка складається з 40 од., за всіма видами руху деталей за операціями. За послідовного та паралельнопослідовного руху партія розбивається на передавальні партії по 10 шт. Дані для розрахунку тривалості циклу оброблення партії деталей наведено в табл. 5.2.
Таблиця 5.2
ВИХІДНІ ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ ТРИВАЛОСТІ ЦИКЛУ
ОБРОБЛЕННЯ ПАРТІЇ ДЕТАЛЕЙ
| Номер операції |
12 |
|
34 |
|
| Час оброблення, хв.6 |
|
10 |
7 |
2 |
| Кількість робочих місць |
12 |
|
11 |
|
За умови послідовного руху партії деталей:
10
80020*4027
640 посл о == ? ? ? ? ? ? +++=Т хв.
2
За умови паралельного руху партії деталей:
41020021020107)1040( парал о =+=?+??=Тхв.
За умови паралельно-послідовного руху партії деталей:
440)255()1040(800 парал о =++???=Тхв.
Послідовний рух деталей із точки зору тривалості циклу оброблення найменш ефективний. Але до переваг цього методу можна віднести спрощене оперативне планування й облік у багатономенклатурному виробництві за складних маршрутів руху деталей і незначної повторюваності їх виробництва. Крім того, в багатономенклатурному виробництві розмір партії деталей, як правило, невеликий, що скорочує перерви партіонності. Тому сфери ефективного використання послідовного руху — це одиничне та дрібносерійне виробництво.
Паралельний рух деталей забезпечує найбільш коротку тривалість операційного циклу. Однак за несинхронності операцій такий рух пов’язаний із перервами в роботі обладнання та зниженням його завантаження. Паралельний рух характерний для потокового виробництва й найбільш ефективний на неперервних потокових лініях.
Паралельно-послідовний рух партії деталей доцільно використовувати за великої тривалості оброблення партії деталей на окремих операціях (велика партія деталей, висока трудомісткість), коли різна продуктивність обладнання підрозділів не дозволяє обробляти деталі паралельно, що характерно для великосерійного виробництва.
На основі попередньо розрахованих нормативу розміру партії, тривалості виробничого циклу та періодичності запуску-випуску партії деталей здійснюється розробка планів-графіків ритмічності роботи в умовах серійного виробництва.
Побудова календарного плану в серійному виробництві є досить складним завданням, адже потрібно передбачити не тільки календарну послідовність строків для суміжних операцій технологічного процесу, але й забезпечити максимальне завантаження
У серійному виробництві в рамках певних підрозділів утворюються циклові заділи (запаси), а також між ними — складські заділи. Слід розмежувати зміст економічних термінів «заділ» і «запас». Ці поняття використовують для деталізації незавершеного виробництва. Але заділ — це спеціальний термін оперативно-календарного планування, який використовується для оцінювання, перевірки та контролю графіків виконання виробництва продукції (періодичності, кількості запусків тощо) в рамках певного його етапу з метою досягнення ритмічної, рівномірної та безперебійної роботи взаємозалежних підрозділів підприємства.
Циклові заділи — це партії вузлів, деталей та заготовок, які запущені у виробництво, але ще не до кінця пройшли операції оброблення й перебувають на виробничих дільницях.
Складські (міжцехові) заділи — це готові заготовки, вузли, деталі, що чекають подальшого оброблення на наступних стадіях виробництва та поступово споживаються у процесі складання виробів.
Величину нормативного циклового заділу визначають за формулою: C
ЦЦ TZQ?=,(5.18) де
— тривалість виробничого циклу виготовлення деталі, год.;
Ц T
робочих місць за рахунок виготовлення інших, закріплених за ними деталеоперацій. Згідно зі специфікою серійного виробництва виготовлення деталей або виробів на будь-якому з робочих місць здійснюється не рівномірно, а в порядку чергування з іншими деталями, які виготовляються на тому самому робочому місці. Запуск і випуск кожного виду деталей (виробів) також відбувається не безперервно, а через деякі проміжки часу. Виготовлення партії деталей на кожному робочому місці пов’язане з переналагодженням його на іншу роботу. План завантаження робочих місць виготовленням будь-якої деталі, по суті, є графіком руху партії цих деталей, взаємопов’язаним із календарним часом. Сукупність таких графіків становить повний графік завантаження відповідних робочих місць. Побудова календарного графіка в серійному виробництві повинна враховувати: залежність кожної наступної операції від плану й фактичного виконання попередньої операції; календарний взаємозв’язок виготовлення певної деталі з деталями інших найменувань, які разом завантажують робоче місце.
— середньодобова кількість деталей, що споживаються під час складання виробу.
Складські заділи складаються з оборотного та страхового заділів. Оборотний заділ створюється на випадок зміни кількості, характеру та періоду надходження й витрачання деталей.
Гарантійний (страховий) запас створюється з метою компенсації можливих збоїв у процесі виробництва й забезпечення безперервності складання та випуску виробів. Розмір страхового заділу розраховується на основі практичних даних за попередні періоди та прогнозної інформації, встановлюється економетричними методами, методами аналогій, порівнянь з іншими підприємствами галузі тощо.
Розмір складського заділу (запасів) визначається в певних межах. .(5.19) Існують три рівні запасів: страховий (гарантійний), граничний, максимальний. Гарантійний (страховий) запас потрібний на випадок можливої затримки партії деталей. Відтворення його здійснюється у процесі наступних поставок через використання іншого показника запасу — граничного запасу.
Граничний запас відображає такий рівень запасу, за якого необхідно здійснювати наступне замовлення. Як правило, величина граничного запасу розраховується таким чином, щоб у разі надходження деталей до наступного підрозділу відбулося їх зменшення до граничного рівня.
Максимальний запас визначається для ефективного завантаження площ із точки зору мінімальних витрат.
