Основы анализа и синтеза производственной системы

 

Производственная система, включающая комплекс производственных участков и вспомогательных подразделений, предназначена для изготовления продукции требуемого качества и заданной программы выпуска с наименьшими затратами. Структуру и параметры производственной системы выбирают при проектировании в зависимости от сложности и разнообразия конструкций изготовляемых изделий, объема их выпуска и условий производства.

Построение производственной системы, отвечающей указанным требованиям, должно выполняться на базе системного сквозного проектирования, включающего следующие основные этапы (рис. 1):

1. формулировка функционального назначения и требований к системе в целом, их формализация в условиях автоматизированного проектирования;

2. декомпозиция производственной системы, определение функций каждой подсистемы, формализация требований к подсистемам, выявление внутриструктурных материальных, энергетических и информационных связей подсистем;

3. выбор критериев для оценки качества проектных решений;

4. построение алгоритмических и параметрических моделей функционирования каждой подсистемы;

5. синтезирование производственной системы на базе разработанного производственного процесса с созданием единой системы материальных, энергетических и информационных потоков;

6. разработка временных моделей работы производственной системы;

7. разработка компоновочных и планировочных решений размещения оборудования производственной системы в пространстве.

 

 

mat, E, i Оценка Модели mat, E, i t

1

2

3

4

5

6

7

 

Этап 1: Формулировка и формализация требований

· Принцип функциональности – элементы должны быть по возможности обособлены, т. е. для них можно сформулировать собственную цель функционирования, которая достигается совокупностью целей каждого элемента нижестоящего уровня.

· Принцип минимальности – заключается в достижении минимума уровней декомпозиции, что ведет к сокращению размерности задач унификации.

· Принцип связанности – заключается в выявлении сильно и слабосвязанных систем.

 

Этап 2: Декомпозиция производственной системы

Функциональные подсистемы

Связи между подсистемами

• Основная система - выполняет технологические процессы по изменению качественных характеристик объекта производства (механическая и прочая обработки, сборка). • Система инструментообеспечения - своевременно обеспечивает основное оборудование режущим инструментом и слесарно-сборочной оснасткой, а также контролем за правильной их эксплуатацией • Складская система - обеспечивает технологические процессы хранения заготовок, полуфабрикатов и готовых изделий, связанные с вероятностным дискретным характером протекания производственного процесса • Система контроля качества – обеспечение выпуска продукции с требуемыми параметрами качества • Система охраны труда персонала - создание специальных устройств и проведение определенных мероприятий, обеспечивающих безопасную работу и санитарные условия труда персонала, а также специальные виды его обслуживания. • Транспортная система – обеспечивает перемещение полуфабрикатов в пространстве и их своевременную доставку к соответствующему производственному оборудованию • Система технического обслуживания - создается для постоянного поддержания требуемого состояния и условий работы производственного оборудования. • Система управления и подготовки производства обеспечивает: - контроль за состоянием производственного процесса и воздействия на него в случае отклонений от планового задания, - разработка технологической и плановой документации, - обеспечение производства заготовками и комплектующими изделиями, - проведение организационных мероприятий по подготовке производства и обеспечения его технологической оснасткой.

• Материальные (сырье, полуфабрикаты и комплектующиеготовая продукция)   • Энергетические (топливо, электроэнергия, техническая пода и пар)   • Информационные (технические данные, заказы, логистическая и прочая информация)

 

Схема функционирования производственной системы представлена на рис. 2.2. В ней происходит преобразование входных материальных М, энергетических Е и информационных I потоков с целью обеспечения требуемого качества Q выпускаемых изделий за предписанный промежуток времени t. В результате выполнения операций C_i производственного процесса на выходе производственной системы будем иметь материальный М' и информационный I' потоки.

Этап 3: Определение оценочных критериев

· Технологические:

– анализ производственной технологичности изготовляемых изделий с точки зрения использования автоматических средств производства;

– проектирование технологических процессов;

– определение станкоемкости или машиноемкости операций;

– установление типажа и количества основного и вспомогательного оборудования, технологической оснастки;

– определение состава и числа работающих, норм расходов материала; расчет площадей участков и цехов;

– разработка заданий для строительного, сантехнического и энергетического проектирования;

– разработка задания на программное обеспечение производства

· Экономические:

– расчет себестоимости и рентабельности выпуска изделий;

– определение удельных приведенных затрат, размеров основных и оборотных фондов; составление калькуляции;

– решение вопросов финансирования

· Организационные:

– разработка структуры управления и выбор принципа формирования структурных подразделений цеха;

– научная организацию труда и его охраны;

– документооборот и организацию взаимодействия структурных подразделений,

– контроль хода производства и управление им.

Глобальным критерием выбора оптимального проектного решения должен быть показатель приведенных затрат на изготовление изделий заданной программы выпуска в течение года, который может быть подсчитан по формуле

 

 

где j — номер изделия; n — число наименований изделий; N_j — годовой объем выпуска j-го наименования изделия, шт.; δ= 1,15 — коэффициент заработной платы с начислениями; β — общие накладные расходы в долях заработной платы, включающие расходы на текущий ремонт оборудования; S₀ — заработная плата оператора в 1 мин, руб.; i — номер операции; m — число операций в технологическом процессе изготовления изделия; T_{ф ij} — трудоемкость изготовления j-то наименования изделия на i-й операции; Е_н = 0,15...0,2 — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; α = 0,143 — коэффициент амортизационных отчислений; Fj — часть годового фонда времени, отводимая на изготовление j-го наименования изделия, мин; F_э — эффективный годовой фонд времени работы системы, мин; A_ij — стоимость единицы основного оборудования, используемого на i-й операции при изготовлении j-го наименования изделия, руб.; a_i — число единиц технологического оборудования, используемого на i-й операции. При многокритериальной оценке качества проектного решения ряд частных показателей может иметь различную размерность, но они приводятся к одной путем введения весовых коэффициентов, которые определяют на основании статистических данных и в общем случае отражают степень влияния каждого показателя на приведенные затраты. Таким образом, интегральный показатель оценки качества проектного решения определяется как сумма частных показателей:

 

где k_i — весовой коэффициент при i-m частном критерии; m — количество частных критериев.

Этап 4: Построение моделей производственной системы

· Структурная модель - отражает состав и взаимосвязь элементов производственной системы;

· Функциональная модель – отражает свойства элементов системы, необходимые для выполнения ими своего служебного назначения;

· Алгоритмическая модель - отражает последовательность взаимодействия элементов в процессе функционирования производственной системы;

· Параметрическая модель – представляет собой уравнение материально-энергетического баланса, определяющее количественные значения каждого свойства элемента и взаимосвязи между физическими параметрами элементов производственной системы4

· Планировочная модель – отображает размерные связи между отдельными элементами производственной системы чаще всего в метрике эвклидова пространства.

Этап 5: Синтез производственной системы

Что это: объединение основных и вспомогательных систем и установление единой системы материальных, энергетических и информационных связей в пространстве и во времени, реализуемых впоследствии соответственно транспортной системой, системой технического обслуживания и системой управления и подготовки производства;

Схема синтеза:

· поэтапное проектирование с последовательным уточнением промежуточных проектных решений, т. е. применение интерактивной схемы, предусматривающей обратную связь;

· Каждый вариант проектного решения производственной системы формируется путем однократного прохождения всех блоков схемы.

· При многократных циклах разрабатывают несколько вариантов, причем разработка каждого последующего варианта проектного решения производится только после анализа результатов предыдущего проектного решения.

· Выбор оптимального варианта решения происходит по принятой системе критериальной оценки.

· Число разработанных вариантов зависит от уровня унификации проектных решений, сложности объекта проектирования и уровня автоматизации проектных операций.

Исходные данные для синтеза:

· математическое описание целевой задачи с указанием свойств, предъявляемых системе;

· производственные маршруты изготовления изделий с описанием всех процессов, протекающих как в основных, так и во вспомогательных подразделениях;

· ограничения на показатели системы;

· технические характеристики принятого производственного оборудования.

Этап 6: Разработка временных моделей

Этап 7: Разработка компоновочных и планировочных решений

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: