14. Принципиальный подход к оптимизации трудового процесса сборки изделия

При постановке любой задачи оптимизации должны быть оп­ределены: набор вариантов, критерий эффективности и система огра­ничений.

В задаче оптимизации трудовых процессов на сборочных поточ­ных линиях количество вариантов определяется вариантами разделе­ния и кооперации труда, состава и последовательности трудовых дви­жений, планировки рабочего места и так далее.

Выбор наилучшего варианта трудового процесса осуществляется на основе критерия эффективности с учетом системы ограничений. Критерий эффективности представляет собой показатель, который по­зволяет осуществлять количественное сравнение различных вариантов трудовых процессов и выбор оптимального. В качестве критерия эф­фективности в задаче оптимизации трудовых процессов на сборочных поточных линиях могут быть использованы различные показатели, оп­ределяемые различными целями, стоящими перед сборочной поточной линией.

Выбор оптимального варианта осуществляется с учетом системы ограничений. На конкретных линиях ограничения могут быть техно­логические, организационные, технические и психофизиологические (ограничения, связанные с характеристиками исполнителя).

Весьма важным технологическим ограничением, используемым при оптимизации трудовых процессов на сборочных поточных лини­ях, является технологическая последовательность или отношение предшествования. Проектирование трудовых процессов на отдельных рабочих местах сборочных поточных линий должно осуществляться таким образом, чтобы не нарушалась технологическая последователь­ность. В качестве технологического ограничения используется также содержание технологического перехода.

В качестве организационного ограничения может быть принята возможность осуществлять работу в определенной зоне (на одной сто­роне) конвейера.

В качестве психофизиологических ограничений может выступать предельно допустимая тяжесть работы, которая определяется по соот­ветствующей методике, разработанной НИИ труда, г. Москва.

Оптимизация трудового процесса на сборочной поточной линии предусматривает ряд этапов:

• расчленение технологического процесса сборки и выявление технологически-неделимых элементов трудового процесса;

• определение состава факторов, их значений и характеристик, влияющих на время выполнения элементов трудового процесса;

• разграничение факторов на факторы-условия, параметры, ограничения и критерий эффективности;

• выбор нормативных материалов и подготовка их для ис­пользования при оптимизации трудовых процессов;

• проектирование оптимального метода выполнения элемен­тов трудового процесса;

• синхронизация сборочных операций (совместная оптимиза­ция разделения труда и методов выполнения работы);

• расчет технико-экономических показателей работы сбороч­ного конвейера.

Решение задач по оптимизации трудовых процессов на сбо­рочных поточных линиях должно осуществляться в рамках автома­тизированной системы управления предприятием.

Основными проблемами оптимизации трудового процесса на сборочных поточных линиях являются синхронизация операций и проектирование метода выполнения операций.

При проектировании трудового процесса сборки изделия на потоке за единицу проектирования не могут быть приняты ни тех­нологический переход, ни прием. Оно должно осуществляться с ис­пользованием более мелких элементов, таких как движения и дейст­вия, которые поддаются оценке возможности совмещения их вы­полнения. При этом проектирование процесса должно выполняться в ходе формирования технологических переходов из этих элементов и заканчиваться при формировании операций, подлежащих выпол­нению на рабочих местах, то есть, на этапе синхронизации операций сборки.

15. Нормирование сборочных работ

Техническая норма времени на сборку - это задание по произво­дительности труда сборщику, представляющее собой время, необходи­мое для выполнения определенной работы требуемого качества в ра­циональных организационно-технических и технологических условиях.

В зависимости от типа производства (единичного, мелкосерийно­го, среднесерийного, крупносерийного, массового) нормативы времени, применяемые для нормирования сборочных работ, отличаются по сте­пени расчленения (дифференцированные и укрупненные) и масштабу применения (общемашиностроительные, отраслевые и заводские).

Учитывая, что техпроцесс сборки в единичном и мелкосерийном производстве обычно не детализируется и сборщики выполняют разно­образные комплексы работ, нормативы времени в этих условиях разра­батывают и применяют укрупненные.

В серийном производстве, где сборочный процесс расчленяется на операции, и сборщики специализируются на выполнении опреде­ленных работ, нормативы времени используются более детализирован­ные и частично элементные.

Для крупносерийного и массового производства разрабатывают дифференцированные элементные нормативы времени с учётом пере­ходов, приемов работ и трудовых движений. Здесь требуется высокая точность нормирования и поэтому в последнее время начинают вво­дить микроэлементное нормирование, которое выполняется с исполь­зованием персональных компьютеров.

Сборочные работы, типичные для отрасли машиностроения в це­лом, нормируются на основе общемашиностроительных нормативов времени. Для различных отраслей и групп однородных заводов (стан­костроительных, автомобильных и др.) разрабатывают отраслевые нормативы. Процессы сборки, специфичные для каждого предприятие нормируют на основе заводских нормативов времени.

Техническую норму времени следует проектировать исходя из соответствующей квалификации исполнителя, полностью овладев­шего техникой производства на данном рабочем месте; рациональ­ного построения технологического процесса, максимального ис­пользования оборудования при оптимальных режимах работы, а также наиболее целесообразных приспособлений и инструментов; применения рациональной организации труда на рабочем месте.

В общем случае норма штучного времени при сборке изделий определяется из зависимости (1)

т = Т +Т +Т +Т = Т +Т ("П

шт. о в об п on доп 'V^х/

где Т₀ - основное время, мин;

Т_в - вспомогательное время, мин;

Т_об - время на обслуживание рабочего места, мин;

Т_п - время на отдых и перерывы, мин;

Т_оп - оперативное время, мин;

Тдоп - дополнительное время, мин. Время оперативной работы Т_оп при выполнении сборочной опера­ции представляет собой сумму основного (технологического) времени Т₀, требуемого для выполнения непосредственно процесса сборки, и вспомогательного неперекрываемого времени Т_в. Последнее представ­ляет собой время, необходимое сборщику для совершения движений или действий (взять деталь, переместить инструмент, измерить и т.п.), дающих возможность осуществить технологическую работу.

В норму времени на сборочную операцию, кроме этого, входит неперекрываемое время Т_об, которое необходимо для обслуживания ра­бочего места, т.е. для раскладки инструмента перед началом работы, очистки рабочего места, замены инструмента в процессе работы, уда­ления инструмента и передачи рабочего места сменщику; и время Т_п, учитывающее перерывы для удовлетворения естественных надобностей и отдыха рабочего.

В случае сборки изделий партиями в нормировании должно быть отражено время, потребное для подготовки к выполнению сборочных работ над данной партией, так называемое, подготовительно- заключительное время Т_пз. В массовом производстве Т_пз равно нулю, а в единичном и мелкосерийном производстве оно составляет значитель­ную долю в рабочем времени сборщика.

16 Основы подхода к решению задачи синхронизации загрузки

рабочих мест сборщиков

Оптимальный вариант трудового процесса представляет собой такой трудовой процесс, при котором суммарные затраты на сборку минимальны и обеспечивается выполнение объема выпуска продук­ции в заданные сроки. Сложность задачи заключается в том, что ее нельзя свести к ряду независимых задач организации труда на от­дельных рабочих местах, так как выполнение отдельных технологи­ческих переходов сборки связано между собой целым рядом огра­ничений.

Оптимизация пооперационного разделения труда на поточной линии (синхронизация операций) производится с учетом следующих допущений и ограничений:

• поточная линия рассматривается как ряд мест, называемых сборочными постами, на каждом из которых выполняется некото­рое подмножество из всего множества технологических переходов (U_l,U₂,...U_n) сборки единицы продукции;

• собираемое изделие последовательно проходит все сбороч­ные посты;

• на каждом из рабочих мест выполняется все подмножество технологических переходов, закрепленных за данным рабочим ме­стом. Подмножество технологических переходов, выполняемых на одном рабочем месте, называется операцией;

• лучшей формой организации труда является такая, когда на каждом сборочном посту имеется всего одно рабочее место. Однако, при сборке крупногабаритных изделий, если выполнение переходов одним рабочим не вызывает помех для других, экономически целесо­образна организация нескольких рабочих мест на одном сборочном посту, что сокращает число последних, а следовательно, и капиталь­ные вложения на создание конвейерной линии и цеха сборки в целом, а также затраты на их обслуживание в процессе эксплуатации. С другой стороны, иногда неизбежна (время выполнения технологического пе­рехода превышает время такта) или целесообразна (для сокращения простоев рабочих) организация рабочего места на 2-х - 3-х и более по­следовательно расположенных сборочных постах (рабочие места с «кратностью такта» 2 и 3 и т.д.). На таких рабочих местах работают соответственно 2, 3 или более рабочих, но работу один сборщик вы­полняет на каждом втором, третьем и т.д. изделиях, проходящих через эти сборочные посты;

• сумма норм времени на подготовку и выполнение техноло­гических переходов, включаемых в операцию, приведенная к одно­му рабочему (т.е., с учетом кратности такта), должна быть макси­мальна в пределах времени такта работы конвейера. Иными сло­вами, простои рабочих на каждом рабочем месте должны быть ми­нимальны;

• набор технологических переходов в операции должен про­изводиться без нарушения технологической последовательности сборки.

• выполнение комплекса переходов на рабочем месте не должно приводить к недопустимому, с точки зрения психофизиоло­гии труда, утомлению рабочих;

• по технологическим, организационным и тому подобным признакам могут накладываться ограничения и требования по включению технологических переходов в тех или иных сочетаниях в одну операцию. Эти ограничения и требования могут носить ха­рактер безусловного запрещения или показывать только нежела­тельность набора технологических переходов в рассматриваемом сочетании;

• при некоторых сочетаниях технологических переходов, включаемых в одну операцию, может изменяться состав работы, входящей в отдельные технологические переходы;

• выполнение технологических переходов подсборки жела­тельно выносить на специальные участки. Однако это не должно повлечь за собой увеличения суммарного простоя всех рабочих, за­нятых выполнением технологических переходов сборки и под­сборки;

• методы синхронизации операций для пульсирующих и кон­вейеров непрерывного действия не имеют принципиальных отли­чий и поэтому, за счет формализации некоторых понятий, целесо­образно иметь общие алгоритмы решения задачи и программу реа­лизации их с использованием средств вычислительной техники.

Основным и безусловным технологическим ограничением яв­ляется последовательность выполнения технологических переходов сборки. Наиболее наглядной формой представления ее является ориентированный граф последовательности выполнения технологи­ческих переходов, с помощью которого могут быть получены не­обходимые для расчета сведения о возможном порядке выполнения технологических переходов.

При этом необходимо, чтобы сумма норм времени на выпол­нение технологических переходов, включаемых в операции, с уче­том времени потребного на подготовку к выполнению следующего технологического перехода (переход из зоны в зону крупногабаритно­го изделия, поворот малогабаритного, смена рабочего инструмента и т.п.) и времени, потребного на подготовку к выполнению работ на сле­дующем собираемом изделии (переход рабочего от изделия к изделию, ожидание изделия, перемещаемого конвейером пульсирующего типа и тому подобное), не превосходила времени такта выпуска, т.е.

i=n

X (^fi ⁺ *подгл ) + ^Кр ' tперем. ~ ^Кр ' ^Тэф. > ^ИЛИ

/= 1

i=n

^У 1 (А tподгл ) — ^р ^синхр. '

/= 1

-Г —7" — /

синхр. эф. перем.1

где t_t - время на выполнение технологических операций, мин;

т_эф - эффективный такт мин;

^тсинхр ~ ^такт синхронизации мин;

К_р - количество рабочих на данном рабочем месте;

п - количество технологических переходов, включенных в операцию для выполнения на данном рабочем месте.

Не менее важным и также безусловным является ограничение по тяжести и сложности работы на каждом рабочем месте.

Тяжесть труда определяют по степени совокупного (комплексного) воздействия производственных факторов (условий труда), реально имеющихся на рабочем месте, на функциональное состояние организма человека, его здоровье и воспроизводство рабочей силы.

В результате исследований, проведенных сотрудниками НИИ тру­да г. Москва, разработана медико-физиологическая классификация ра­бот по тяжести в зависимости от условий их выполнения. На этой основе разработана «Межотраслевая методика количественной оценки тяжести работ по условиям их выполнения», которая позволяет оценить тяжесть работы по показателям условий труда, не проводя всякий раз чрезвычай­но трудоемких медико-физиологических исследований.

Проектирование разделения труда на поточной линии сборки производится с использованием метода локальной оптимизации, дополненного правилами приоритета, к числу которых отнесены два из них:

• метод максимального кандидата: из числа технологических переходов - кандидатов на включение в операцию, удовлетворяю­щих принятым требованиям и ограничениям, каждый раз приори­тетом пользуется имеющий максимальную норму времени;

• технологический - предусматривает приоритет технологи­ческого перехода, включенного перед этим.

Отдельно следует выделить правило внеочередного включе­ния перехода в операцию по присвоенному ему коду категории ра­бот. Такой переход в нарушение используемого основного правила приоритета сразу же после перевода его в число кандидатов вклю­чается в формируемую операцию, если это не противоречит безус­ловным ограничениям. В противном случае он включается первым в следующую формируемую операцию.

17. Организация рабочего места при сборке

В понятии организация рабочего места в широком смысле включается правильная расстановка и удобная конструкция верста­ков, сокращение и уплотнение трудовых движений сборщиков, ра­циональная схема расположения на рабочем месте инструментов, приспособлений и вспомогательных материалов, достаточное осве­щение, режим труда и пр. важнейшим элементом организации рабо­чего места является безусловное соблюдение всех требований техни­ки безопасности. Хорошая организация рабочего места, в конечном счете - весьма существенный фактор в деле повышения качества про­дукции, снижения ее себестоимости, соблюдения технологической дисциплины, повышения общей культуры сборочного производства.

Верстаки и стеллажи. Наиболее рациональной конструкцией является верстаки на 1-2 рабочих, но может быть на 3-4. наиболее це­лесообразно металлические каркасы. Верстак оборудуется гидро­пневматическим механизмом подъема тисков или другим зажимным приспособлением, разводкой сжатого воздуха, штепсельной розеткой для подключения механизированного инструмента, полкой для дета­лей (если они мелкие, то полка-ячейки), пластмассовым поддоном для их промывки и ящиками для инструмента.

Стеллажи - стандартные сборно-разборные конструкции, либо передвижные (для мелкосерийного производства), либо механизиро­ванные (когда полки их могут перемещаться под действием тягового органа). Для закрепления на рабочем месте сборочного инструмента используют подвески эластичного (противовес, пружинный балансир).

Тара для деталей, поступающих на сборку, может быть 3-х типов:

а) для одиночно транспортируемых деталей;

б) для группового транспортирования деталей;

в) для деталей, требующих тщательной индивидуальной изоляции.

Тара может быть деревянной или сварной из металлических или

пластмассовых прутков (пластин).