Организация производства на предприятиях черной металлургии
ВВЕДЕНИЕ
Металлургическое предприятие как производственная система включает средства труда как кооперацию (систему) машин, рабочую силу как кооперацию рабочих или систему совместного труда, экономику как систему экономических отношений внутри и вне предприятия и систему управления.
Весь процесс в целом как система сложной кооперации людей и применяемых ими машин, производственных подразделений является предметом теории организации производства.
Под организацией производства следует понимать систему научно обоснованных мер, направленных на создание наиболее рациональной структуры предприятия и его подразделений, на целесообразное сочетание и соединение во времени и пространстве трудовых и технологических процессов, а также средств производства с целью эффективного выполнения плановых заданий и достижения наилучших конечных результатов. Таким образом, в пределах предприятия организуется единый производственный процесс, представляющий собой систему взаимосвязанных, целенаправленных технологических и трудовых процессов.
ГЛАВА 1. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ИХ ОРГАНИЗАЦИЯ
1.1 Сущность, особенности и классификация производственных процессов
Основой деятельности предприятия любой промышленной отрасли является производственный процесс. В самом общем виде слово «процесс» выражает развитие, ход развития, динамику, изменения. В этом свете процесс (процесс производства) представляется цепью последовательных изменений положения или состояния какого-либо предмета, явления, в которых систематически проявляются определенные объективные закономерности. Следовательно, в любом производстве выразителем процесса является та или иная целенаправленно движущаяся, т.е. функционирующая система, а сам процесс представляет последовательную смену состояний системы в координатах времени и пространства.
Под функционирующими системами в производстве следует понимать комплексы производственного оборудования, сырья, материалов, энергоносителей, транспортных средств, а также людей, непосредственно участвующих в системе в качестве исполнителей или управляющих ею по заранее разработанным ими программам.
Систематическое и целенаправленное изменение количественных и качественных характеристик указанных комплексов под воздействием труда людей и используемых ими сил для получения заданных программой продуктов и представляет производственный процесс. Таким образом, производственный процесс на промышленном предприятии можно охарактеризовать как органически и системно увязанную совокупность трудовых, естественных и автоматических процессов, направленных на превращение исходных материалов в готовую продукцию.
Естественные процессы в данном случае понимаются как процессы, протекающие под воздействием сил природы без непосредственного участия в них человека. В черной металлургии к естественным процессам относятся различные физико-химические и физико-механические процессы – расплавление, кристаллизация, окисление, восстановление, нагрев, остывание, спекание, автоматизированные процессы деформации металла и др. Определяющими в производственном процессе являются трудовые процессы.
Исходя из приведенной характеристики и определения понятия производственного процесса, следует вывод о том, что именно производственный процесс является непосредственным и главным объектом организации и управления на промышленном предприятии.
Организация производственного процесса предусматривает наиболее рациональное сочетание во времени и пространстве труда человека с вещественными элементами производства. Конечной целью организации производственного процесса является обеспечение неуклонного роста объема производства, всемерное снижение затрат всех видов, достижение высокого качества продукции.
Современная отечественная черная металлургия является высокоразвитой в техническом отношении комплексной промышленной отраслью. На основе специализации, комбинирования и кооперирования ряда производств других отраслей промышленности она включает в себя разнообразные, но органически связанные технологическим, энергетическим, организационным и экономическим единством предприятия начиная от рудников и карьеров по добыче рудных и нерудных сырья и материалов и кончая цехами и заводами по производству кокса, различных химических продуктов, готового проката, метизов промышленного назначения и товаров народного потребления. В таком комплексе главная роль принадлежит ведущему производству - производству чугуна, стали, проката. Все остальные цехи и предприятия отрасли призваны материально обеспечить бесперебойный ход основного производства либо перерабатывать его отходы и побочные продукты.
Металлургическое производство и технологические процессы имеют ряд своих специфических особенностей, существенно отличающих их от других промышленных производств и накладывающих соответствующий отпечаток на требования к формам и методам организации производства.
К числу важнейших отраслевых особенностей современного металлургического производства относят комплексность и структурную сложность современных металлургических предприятий; высокую степень концентрации производства; масштабность и массовость производства; многостадийность технологии и высокую материалоемкость; энерготехнологическую связь основных переделов.
Указанные особенности металлургического производства носят главным образом отраслевой характер или характеризуют предприятие в целом как систему. Учет этих особенностей важен. Но еще более необходимым является рассмотрение специфических черт конкретных металлургических производственных процессов внутри предприятия на различных переделах с целью определения в дальнейшем их структуры, организационных форм, методов их исследования и организации.
Рассмотренные особенности металлургических производственных процессов свидетельствуют о том, что они носят гетерогенный, т. е. неоднородный характер и отличаются в связи с этим большим разнообразием, сложностью и комплексностью. С целью систематического изучения, анализа, нормирования и совершенствования организации производственных процессов необходима их классификация. Производственные процессы на металлургических предприятиях как системы в зависимости от цели их исследования можно классифицировать в различных аспектах с различных позиций.
По отношению к выпуску готовой основной (конечной) продукции и технологической значимости производственные процессы подразделяются на основные, вспомогательные, подсобные и побочные.
Основные - это процессы качественного, т. е. физико-химического или физико-механического изменения предмета труда, направленные на получение полуфабрикатов и готовой конечной продукции (чугуна, стали, про ката, труб, метизов).
Вспомогательные — процессы, имеющие своим назначении обслуживание и обеспечение бесперебойного протекания основных процессов (материально-техническое обеспечение, ремонты, транспорт).
Подсобные процессы направлены на добычу и подготовку исходного сырья и материалов, производство технологического топлива (агломерата, кокса, огнеупоров).
Побочные - это процессы изготовления различных видов продукции из отходов основного производства (кирпича, шлакобетона, цемента, изделий народного потребления из металлообрези в прокатном производстве и др.).
В зависимости от способов воздействия на предметы труда, уровня технической оснащенности процесса и степени участия в нем рабочего производственные процессы подразделяются на ручные, машинно-ручные, машинные, аппаратурные.
Ручные процессы осуществляются рабочим без помощи механизмов с применением простых инструментов и приспособлений (молоток, напильник, зубило, тиски и др.), направлены главным образом на перемещение предмета труда или изменение его формы.
Машинно-ручные процессы выполняются машинами или механизмами при непосредственном участии в них рабочих. В таких процессах одновременно или со сдвигом во времени используются энергия машины и усилия рабочего. Примерами таких процессов могут служить прокатка на не полностью механизированных станах, обработка деталей на станках при ручной подаче, установке заготовки и съеме готового изделия. Машинные процессы направлены как на изменение качества, так и главным образом на изменение формы предмета труда; выполняются с помощью специализированных машин, полностью механизированных или автоматизированных. Роль рабочего в таких процессах заключается в осуществлении функций контроля и управления.
Аппаратурные—химические и физико-химические процессы, направленные на изменение качественных признаков и свойств предмета труда и протекающие в специальных агрегатах (доменных, мартеновских и электросталеплавильных печах, конвертерах), оснащенных специальными механизмами и средствами управляющей автоматики. В аппаратурных процессах в функции рабочих входят контроль и управление работой агрегатов.
С позиций непрерывного совершенствования организации производства рассмотренная классификация играет существенную роль при проектировании технических мероприятий по механизации и автоматизации производственных процессов, планировании подготовки квалифицированных рабочих кадров, при аттестации рабочих мест и разработке- планов НОТ, внедрении прогрессивных систем оплаты труда.
По характеру движения предмета труда во времени процессы делятся на непрерывные, полунепрерывные, прерывные (дискретные).
Непрерывные — это процессы, в которых на протяжении установленного периода времени (час, смена, сутки, год и более) происходит непрерывное превращение исходных материалов или полуфабрикатов в готовую продукцию. Примерами непрерывных процессов являются процессы, протекающие внутри доменных печей, на станах бесконечной прокатки, а также внутрицикловые процессы на МНЛЗ, непрерывных прокатных станах, сталеплавильных агрегатах. При прочих равных условиях наиболее производительными являются непрерывные процессы, так как здесь практически все рабочее время затрачивается на изготовление продукции. Поэтому технологическая непрерывность процесса вызывает необходимость создания стабильных условий работы агрегата, а также обеспечения организационной непрерывности и поточности процесса.
Полунепрерывные — это процессы, в которых циклы операций по характеру технологии обработки предметов труда отделены друг от друга, а по принципу действия агрегата могут осуществляться непрерывно. Примерами агрегатов, в которых могут осуществляться полунепрерывные процессы, служат конвертеры, мартеновские и электрические ночи.
Прерывные (дискретные) или периодические процессы отличаются тем, что в них циклы операций по характеру технологии обработки предметов труда разделены межцикловыми интервалами и действие агрегата (машины) также протекает периодически с соответствующими интервалами.
По характеру протекания во времени производственные процессы, а также части их подразделяют на циклические и нециклические.
Циклическими называются процессы, систематически повторяющиеся при получении каждой единицы продукции. Циклические процессы направлены непосредственно на обработку предмета труда или осуществление тех функций, которые способствуют выполнению основной задачи данного цеха или агрегата.
Нециклическими являются процессы, возникающие во времени периодически или эпизодически. Такие процессы обычно связаны с обслуживанием агрегатов и рабочих мест. Примером их могут служить перевалка валков, ремонт оборудования, заправка инструмента и т. п.
В связи с тем что основная продукция производится в ходе циклических процессов, общая организационная задача при исследовании и проектировании производственных процессов заключается в максимальном сокращении нециклических процессов (без ущерба их качеству) и в увеличении в результате этого доли циклических.
Связь между производительностью агрегата (участка) и затратами времени на циклические и нециклические процессы может быть представлена следующей формулой:
(1)
где Р — производительность агрегата (участка), т;
Т—заданное календарное рабочее время, сут, смена, ч, мин, с;
сов в течение заданного календарного рабочего времени, ч (мин, с);
- суммарное время перерывов в течение календарного рабочего времени, ч (мин, с);
tц— длительность цикла обработки единицы продукции, ч (мин,с).
При делении процессов на циклические и нециклические особое внимание уделяют затратам времени на перерывы и нециклические операции для принятия технических и организационных мер по их всемерному сокращению.
По степени возможности непосредственного наблюдения за ходом производственных процессов с целью их изучения и регулирования они дифференцируются на процессы закрытые, открытые и полузакрытые. Рассматриваемый классификационный признак важен для выбора методов исследования при проектировании и анализе организации производственных процессов.
Закрытыми являются физико-химические процессы, происходящие в закрытых агрегатах, изменение предметов труда в которых не поддается непосредственному (визуальному) наблюдению (процесс в доменных печах). Исследовать ход закрытых процессов можно по ряду косвенных признаков, фиксируемых контрольно-измерительными приборами, а также химанализом и температурой чугуна, химанализом шлака, его вязкостью, давлением, составом и температурой колошникового газа и др.
Открытыми являются процессы, не связанные с физико-химическими превращениями, а изменения предметов труда при этом поддаются непосредственному наблюдению. К ним относятся посадка заготовок в печь, установка изложниц, отделочные работы в прокатных цехах, транспортировка и др. К числу открытых процессов можно отнести прокатку металла, хотя изменение внутренней структуры металла при его обжатии и вытяжке не поддается непосредственному наблюдению.
Полузакрытыми являются процессы, в которых качественное изменение предметов труда поддается лишь частичному наблюдению, например, плавка стали в мартеновской печи.
По характеру производственных связей между агрегатами и участками имеют место процессы связанные (многоступенчатые) и замкнутые (одноступенчатые).
К связанным относятся процессы, в которых результат труда одного производственного участка является непосредственным исходным предметом труда другого участка вследствие характера технологии и организации протекания процесса. В основном металлургическом производстве все процессы связаны: доменные печи обеспечивают сталеплавильные агрегаты жидким чугуном, сталеплавильные - горячими слитками прокатные цехи. Систематическое обеспечение указанных связей во времени и объемах - залог ритмичной работы металлургических предприятии. Для этого при проектировании организации связанных процессов необходимо строить графики протекания процесса не только по каждой отдельной ступени, но и комплексные графики, предусматривающие согласование и увязку работы всех взаимосвязанных звеньев внутри цеха и между цехами.
Замкнутые — это процессы, в которых результат труда на том или ином производственном участке является конечным и непосредственно не связан с последующими процессами. Примерами замкнутых процессов могут быть работа доменных печей и разливочных машин при отправке чушкового чугуна на склад, то же при отправке слитков из сталеплавильных цехов на склад слитков, финишная обработка детали на станке.
По виду движения предмета труда в процессе, т. е. по способу передачи его от одной операции к другой, различают процессы с последовательным протеканием, параллельным и параллельно-последовательным. Рассматриваемый классификационный признак с точки зрения организации производства является весьма важным, так как в значительной мере определяет производительность производственного процесса.
Последовательный вид движения предмета труда характеризуется тем, что при изготовлении партий изделий (слитков, заготовок, готового проката) либо отдельных единиц (целой плавки в многоступенчатом технологическом процессе) каждая последующая операция начинается только после выполнения предыдущей.
При параллельном виде движения каждая последующая операция или единица изделия может осуществляться или обрабатываться до окончания предыдущей с большим или меньшим сдвигом во времени, например прокатка на многоклетьевых станах 'линейного и последовательного расположения.
При параллельно-последовательном способе сочетания движения (выполнения операций) передача предмета труда на последующую операцию производится частичными партиями до окончания обработки всей партии на предыдущей ступени. Примером этого вида процесса является разливка плавки стали из двух ковшей в два полусостава с последующей передачей их в стрипперное отделение.
1.2 Структура производственных процессов и методы повышения их
производительности
Результаты производственной деятельности металлургических предприятий, направления и методы совершенствования технологии и организации производства непосредственно связаны со структурой основных производственных процессов.
Многообразные особенности металлургических процессов характеризуют их как сложные в структурном отношении процессы, состоящие из большого количества взаимосвязанных частичных процессов, протекающих последовательно и параллельно на ряде участков производства. В технологическом и организационном отношениях производственный процесс на металлургическом предприятии имеет принципиально общую иерархическую структуру (рисунок 1), различными уровнями которой являются стадии процесса, ступени, операции. Последние в свою очередь имеют собственную «микроструктуру», включающую в себя различные переходы, приемы, действия, движения.
|
Стадии процесса
|
Доменный |
|
Сталеплавильный |
|
Прокатный |
Ступени процесса
|
Подготовка и подача шихты |
|
Плавка |
|
Разливка |
|
Раздевание слитков |
|
Подготовка составов |
Операции процесса
|
Завалка шихты |
|
Заливка чугуна |
|
Прогрев и плавление |
|
Доводка |
|
Выпуск плавки |
|
Приемы, движения |
Рисунок 1 - Схема структуры производственного процесса на металлургическом предприятии
Поскольку любой производственный процесс совершается в координатах пространства и времени, постольку структура его наряду с технологией определяется также и факторами, связанными с размещением оборудования, транспортными коммуникациями и временными характеристиками его протекания.
Каждый металлургический передел (стадия) имеет свою конкретную структуру, отражающую его сущность. В пределах отдельной стадии, представляющей какой-либо основной цех, производственный процесс вследствие его технологических и организационных особенностей расчленяется на ряд частичных процессов - ступеней. Организационное построение и внутреннее содержание процесса на каждой ступени определяются пространственным размещением оборудования и специализированным комплексом производственных операций, осуществляемых на нем в строго установленной последовательности над каждой единицей или (и) партией изделий.
Таким образом, ступень представляет часть производственного процесса, включающую в себя регламентированный комплекс технологически однородных производственных операций. Комплексы операций осуществляются рабочими на отдельных агрегатах или специализированных участках цеха. Характер операций, их содержание, последовательность и методы выполнения определяются конечным производственным заданием для каждого агрегата или участка цеха.
В доменных цехах участками (ступенями) процесса производства являются: рудный двор с бункерной эстакадой, доменные печи, участок уборки продуктов плавки вместе с ковшевым хозяйством, грануляционный бассейн, шлаковый отвал, разливочные машины.
В мартеновских выделяют следующие участки: шихтовый двор, печной пролет, разливочный пролет, стрипперное отделение, отделения подготовки составов, склад холодных слитков.
В прокатных цехах участками являются: склад металла, участок нагрева (колодцы, методические печи), прокатные станы, отделочные отделения (адъюстаж), склад готовой продукции.
Ступени производства неравнозначны при изучении их с различных позиций. Поэтому среди всех ступеней процесса с точки зрения организации производства выделяется основная ступень - ступень, на которой непосредственно осуществляется основной технологический процесс производства, т. е. процесс по качественному изменению предмета труда и превращению его в готовую продукцию. В металлургическом производстве основными его ступенями являются: доменные, мартеновские и электросталеплавильные печи, конвертеры, обжимные и чистовые прокатные станы.
Основные ступени в общей цепи производства определяют временные и объемные характеристики процесса на всех остальных его ступенях, а также в обслуживающих их цехах и хозяйствах.
С позиции последовательности размещения в общем процессе различают входную, промежуточную, выходную ступени. Такая позиция важна для определения материальных и организационных связей по всем параметрам между выходными потоками предыдущей стадии или ступени и входными потребностями и возможностями последующих.
Очень важной с позиции скоростей протекания процесса и темпов изготовления готовой продукции является заключительная - выходная ступень. Не являясь основной ступенью, она своими действиями корректирует во времени работу всех предыдущих, в том числе и основных ступеней, уменьшая или увеличивая сдачу на последующую стадию произведенных полуфабрикатов или готовой продукции. В рассматриваемом аспекте выходная ступень в производственном процессе цеха является весьма ответственной, задающей ритм его работы.
С позиций производственных возможностей «узкая» ступень - это такая ступень, которая по уровню интенсивности своей работы не удовлетворяет требованиям ведущей основной ступени. Изучение производственного процесса на «узких» ступенях позволяет установить причины их низкой производительности и наметить меры по повышению их производственных возможностей.
Непосредственное осуществление производственного процесса на каждой его ступени достигается выполнением соответствующих операций. Операция - это законченная на данной ступени часть производственного процесса, характеризующаяся единством технологических признаков, выполняемая одним или несколькими рабочими на определенном рабочем месте специализированными средствами труда.
При уже сложившемся пространственном размещении основного и вспомогательного стационарного оборудования в том или ином цехе особый интерес с позиций наиболее эффективного его использования представляет построение производственного процесса во времени. Эффективность построения процесса во времени определяется его организационной структурой, зависящей от вида и степени сложности самого процесса и продолжительности производственного цикла. В наиболее общем виде длительность производственного цикла представляет период времени между запуском исходных материалов или полуфабрикатов в производство и выпуском его в виде готового продукта, например период времени между задачей заготовки в рабочую клеть прокатного стана и выходом из нее готового проката.
Следует различать продолжительность производственного цикла изготовления единичного изделия, например стального листа из сляба, подготовки одиночного поддона с изложницами на сталеразливочном составе и др., а также партии изделий (разливка плавки в изложницы, поплавочный нагрев слитков в колодцах и последующая прокатка их на обжимном стане, подготовка под плавку сталеразливочного состава, погрузка шихтового, мульдового состава и т. д.). Таким образом, производственный цикл представляет замкнутый комплекс операций или работ, осуществляемых в определенной последовательности во времени над каждой (многими) единицей продукции.
Производственный цикл имеет место на всех уровнях, т. е. стадиях и ступенях производства, различаясь при этом содержанием работ и пространственно-временной масштабностью. Так, на каком-либо рабочем месте, агрегате производственный цикл во времени совпадает или просто является рабочим циклом (плавка стали, проката каждого слитка или заготовки и т. д.). В масштабе цеха производственный цикл включает в себя комплекс частичных циклов всех ступеней производства. Если на какой-либо ступени процесса в течение каждого рабочего цикла обрабатывается единица продукции, то в цехе (стадии) в течение всего производственного цикла параллельно могут проходить обработку многие единицы или партии продукции (конвертерные и мартеновские плавки, нагрев слитков в колодцах и др.). В масштабе же предприятия производственный цикл охватывает все стадии и ступени производственного процесса изготовления каждой единицы и всех партий продукции от самой начальной производственной операции до последней.
Временная структура производственного цикла в общем случае включает в себя следующие компоненты (рисунок 2):
- технологический цикл, состоящий из времени выполнения основных технологических операций, работ, частичных процессов, систематически повторяющихся с каждой единицей или партией изделий;
- время вспомогательных операций и работ, циклически или не циклически возникающих с производством каждой единицы продукции, партии или в одном процессе (конвертерная или мартеновская плавка);
- время технологических отстоев, регламентированного прослеживания предмета труда (отстой стали в изложницах до полной ее кристаллизации, остывание проката на холодильниках и др.);
- время технически неизбежных межцикловых и внутрицикловых перерывов.
В рассматриваемом общем случае продолжительность производственного цикла не может соответствовать простой сумме его временных компонентов. Эго обусловлено тем, что абсолютная величина любого временного компонента зависит от организационной формы, процесса, характеризуемой определенным видом его протекания (последовательный, параллельный, параллельно-последовательный) и характером сочетания операций внутри рабочего времени цикла, времени транспортировки и вспомогательных операций.
|
Производственный цикл |
|
Время выполнения операций |
|
Основные технологические |
|
Вспомогательные |
|
Транспортные |
|
Контрольные |
|
Время перерывов |
|
Межцикловые |
|
Межоперационные |
|
Внутриоперационные |
|
Пролеживание |
|
Хранение |
|
Пролеживание |
Рисунок 2 - Временная структура производственного цикла
При существующей (заданной) технологии процесса эффективность временной структуры производственного цикла, непосредственно связанная с его продолжительностью, определяется рядом таких параметров, как абсолютная продолжительность каждого структурного компонента, число компонентов и элементов в них, удельные их соотношения и организационная форма процесса.
Эффективность структуры производственного цикла при равенстве прочих условий будет тем выше, чем меньше число компонентов, чем короче продолжительность каждого из них во времени, чем большая доля технологического цикла, чем рациональнее сочетание компонентов и их элементов во времени, обеспечивающее максимально возможное параллельное протекание операций.
Главную роль в длительности производственного цикла играет технологический цикл, поскольку остальные компоненты в значительной мере перекрываются в ходе выполнения основных производственных операций процесса.
В соответствии с классификационными характеристиками производственные процессы на металлургическом предприятии подразделяются на процессы простые, протекающие без перекрытия циклов, и процессы сложные, протекающие с перекрытием циклов во времени. Важность рассмотрения этих видов производственных процессов обусловлена тем, что производительность их весьма различна и методы ее повышения имеют свои особенности.
В простых процессах имеет место последовательное во времени осуществление цикла, когда каждый последующий цикл начинается после окончания предыдущего. Особенностью таких процессов является то, что все операции цикла выполняются на одном и том же рабочем месте или агрегате, например на блюминге.
Простые процессы осуществляются в двух модификациях: с перерывами, когда последующий цикл начинается после окончания предыдущего не непосредственно, а через определенный промежуток времени (рисунок 3, а), и без перерывов, когда последующий цикл начинается сразу же после окончания предыдущего (рисунок 3,б). Из анализа данных рисунка 3 следует, что производительность процессов различна и во втором случае она выше, так как отсутствуют межцикловые перерывы.
Производительность процесса при данных организационно-технических условиях - это потенциальная возможность рабочего оборудования для производства в единицу времени определенного количества продукции. В черной металлургии выражением производительности различных основных процессов могут быть тонны чугуна, стали, проката. Единицами времени, к которым относится производительность, являются час, смена, сутки, месяц, год. Производительность процесса определяется по отношению к операциям, частичным процессам и производственному процессу в целом.
tц а tц б
Рисунок 3 - Графики простых прерывного (а) и непрерывного (б) процессов-(t0 - продолжительность операции, tц - продолжительность цикла)
Основными факторами, определяющими производительность процессов, являются:
- техническая характеристика агрегатов (полезный объем доменных печей, емкость сталеплавильных агрегатов, число клетей, диаметр рабочих валков прокатных станов и др.);
- интенсивность основных процессов (скорости, давления, температуры, интенсификаторы - кислород, природный газ);
- сортамент продукции и трудоемкость ее изготовления;
- исходные материалы и режимы их обработки;
- организационные факторы (методы увязки производственных процессов на всех их ступенях, характер их сочетания и организационная структура процессов, организация труда и др.).
На практике число факторов, влияющих на производительность процессов, значительно больше, но не все они учитываются в производстве, кроме того, их сущность и направленность отличаются разнообразием и степенью постоянства. Значительная часть из них носит не детерминированный, а вероятностный стохастический характер, что и определяет металлургические процессы в целом как процессы вероятностные. Для возможности четкой организации процессов, прогнозирования их хода и управления необходимы глубокие исследования, выявление на этой основе закономерностей протекания процессов и зависимостей результатов производства от количественных значений соответствующих факторов при различных их сочетаниях.
Для расчетов производительности процессов строятся экономико-математические модели, отражающие в функциональной или стохастической форме связи между результативными и факториальными признаками исследуемых процессов.
Так, производительность процессов, протекающих с перерывами, можно определить из выражения:
Р = Tn/(t0 + tn) = ТпПц, (2)
где Р - производительность в единицу времени, т/ч (шт/ч);
Т - принятая единица времени, ч (смена, сут);
to - продолжительность операции, ч (мин);
tn - продолжительность перерыва (мин - внутри цикла);
tц—продолжительность цикла, ч (мин);
п — число единиц продукции, изготовляемой за один цикл, шт., или объем продукции, т.
Для процессов, протекающих без перерывов между циклами, в которых продолжительность операции соответствует продолжительности цикла, производительность процесса определяется по формуле:
р = Tn/t0 = Tn/tцv (3)
Для рассмотренных видов процессов сменная их производительность с учетом различных внутрисменных перерывов рассчитывается по формуле:
(4)
где tв.п — внутрисменные перерывы (продолжительность подготовительно-заключительных работ, регламентированных перерывов по техническим причинам, на отдых).
В металлургическом производстве все основные металлургические процессы осуществляются не на одной, а на многих ступенях, что характеризует их как процессы сложные. Многоступенчатость процессов и возможность осуществления их в различных организационных формах обусловливают и возможность параллельного во времени выполнения операций на отдельных ступенях, а следовательно, и одновременное с большим или меньшим сдвигом во времени перекрытие смежных производственных циклов.
Перекрытие представляет период одновременного протекания двух смежных циклов, т. е. период времени между началом последующего цикла и окончанием предыдущего. Выполнение операций смежных циклов на отдельных ступенях может осуществляться непрерывно без интервалов, если операции равны по своей продолжительности, либо с перерывами в случае, если продолжительность операций на различных ступенях процесса различна.
Производственные процессы с перекрытием циклов в зависимости от характера выполнения операций на отдельных ступенях могут иметь следующие организационные формы:
- с последовательным протеканием операций на всех ступенях;
- с опережением операций, протекающих на последующих ступенях, по отношению к аналогичным операциям на предыдущих ступенях;
с параллельным выполнением операций на отдельных ступенях.
Производительность процессов, протекающих с перекрытием смежных циклов во времени независимо от их организационной формы, определяется продолжительностью такта (ритма).
Часто на практике определение такта прокатки только расчетным путем вызывает затруднения, в связи с тем что длительность вспомогательных операций на разных станах может существенно различаться.
Упростить расчет помогает график Адамецкого и его виды. На нем по горизонтальной оси откладывается время в секундах, по вертикальной – номер клети стана. Продолжительность прокатки в рассматриваемом проходе на графике отмечается жирной горизонтальной линией на оси, соответствующей прокатной клети. Свободные участки между двумя линиями представляют паузы между соседними проходами. Передача полосы из одной клети в другую изображается наклонной линией, а ее проекция на горизонтальную ось соответствует паузам на передачу.
С помощью графика Адамецкого можно проследить за последовательностью выполнения технологического процесса и проследить элементы машинного времени прокатки. А значит , появляется возможность анализировать загруженность рабочих клетей, выявлять их пропускную способность и наметить возможное перераспределение обжатий прокатываемой полосы между клетями или изменение скоростных условий по клетям с целью более равномерной их загрузки в соответствии с требованиями максимальной производительности стана.
Продолжительность такта процесса представляет период времени от начала предыдущего цикла до начала последующего и определяется разностью между продолжительностью цикла и величиной опережения (перекрытия). На рисунке 4 показаны графики процессов с непрерывным последовательным выполнением операций на двух и трех ступенях. Так как в этих процессах продолжительность операций на всех ступенях одинакова, то и такт процесса будет равен продолжительности операций на любой из них:
, (5)
где R - такт (ритм) процесса, мин;
П - величина перекрытия, мин;
п - число ступеней процесса;
ti - продолжительность операций на i-той ступени, мин.
Как видно на рисунке 4, производительность процесса в обоих случаях одинакова в связи с равенством тактов процесса и несмотря па различную продолжительность циклов.
R П
R П
а б
0 4 8 12 0 4 8 12 16
Время, мин
Рисунок 4. Графики процессов с непрерывным последовательным выполнением операций с равной продолжительностью циклов: а — две ступени производственного процесса; б — то же, три ступени
На рисунке 5 представлены графики с прерывным протеканием процессов при неравной продолжительности операций на отдельных ступенях и перерывов между ними.
В процессах, осуществляемых с опережением операций, обработка каждой единицы продукции на последующей ступени начинается до окончания операции обработки той же единицы продукции на предыдущей ступени, т. е. процесс протекает с опережением операций на ступенях.
Рисунок 5 – Графики процессов с прерывным протеканием операций на ступенях: а – две ступени производственного процесса; б – то же, четыре ступени
На рисунке 6 изображен процесс, протекающий непрерывно на всех ступенях. В этом случае длительность операций на различных ступенях одинакова. Для процесса с прерывным протеканием операций на ступенях длительность операций на ступенях различна. Поскольку в обоих случаях процесс протекает с перекрытием циклов, то производительность будет определяться только тактом процесса.
Рисунок 6 – График процессов, протекающих с опережением операций
В процессах, протекающих с опережением операций, продолжительность цикла не совпадает по величине с суммарной длительностью операций на всех ступенях. В таких процессах такт (ритм) определяют как разность между календарной продолжительностью цикла (время от начала цикла и до его окончания) и временем перекрытия : R = tц – П.
При непрерывном протекании операций на ступенях такт равен продолжительности операций на любой ступени процесса. Если же операции на ступенях протекают с перерывами, то такт определяется как сумма продолжительности операций и интервала на любой ступени.
Во многих процессах продолжительность операций на отдельных ступенях может значительно различаться, в связи с чем в процессе образуются «узкие» места, увеличивается такт и снижается производительность. В таких процессах организуется параллельная во времени обработка двух и более единиц продукции на ступенях с наибольшей продолжительностью операций.
На рисунке 7 показан график процесса с параллельным выполнением операций при непрерывном их протекании. Непрерывность процесса достигается тогда, когда каждая единица продукции поступает на каждую ступень через одинаковый промежуток времени, равный такту процесса. В этом случае такт равен операционному времени на ступенях с последовательным протеканием операций. Такт для ступени с параллельным протеканием операций определяется по формуле:
R = ti / nпр,
где ti – продолжительность операций на данной ступени, ч (мин);
nпр – количество одновременно обрабатываемых единиц продукции, т (шт).
Важным условием достижения максимальных перекрытий является совершенствование структуры процесса путем обеспечения минимальной суммарной продолжительности операций в каждом звене той или иной ступени. Реализация этого условия обеспечивает общее сокращение продолжительности всего цикла и соответственно такта процесса. Последнее будет иметь место даже при неизменной продолжительности цикла, но при увеличении в нем числа звеньев.
Рисунок 7 – График процесса с параллельным протеканием операций при непрерывном их протекании
На рисунке 8 в качестве примера представлены графики процесса с постоянной продолжительностью цикла и различными величинами перекрытий, определяемых числом звеньев в цикле.
В случае, изображенном на рисунке 8,а, цикл операций состоит из одного звена, перекрытие отсутствует, такт прокатки максимальный, равный длительности цикла. В случае, изображенном на рисунке 8, б, цикл разделен на два звена, в связи с чем продолжительность операций в каждом звене сократилась вдвое. На рисунке 8, в, цикл процесса осуществляется уже в четырех звеньях. Суммарная продолжительность операций внутри каждого звена в четыре раза меньше, чем в первом случае. Продолжая дробление до максимально возможного числа звеньев получим максимально возможную величину перекрытия.
Рисунок 8 – График изменения величины перекрытия при изменении длительности и числа звеньев в процессе
ГЛАВА 2. СЕТЕВОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ
2.1 Системы планирования и управления
Создание сложных производственных систем, освоение новой техники и технологии, строительство и реконструкция предприятий требуют привлечения исполнителей, работающих в различных областях науки и сферы производства. В этих условиях все труднее становится координировать работу различных специалистов, увязывать сроки выполнения различных работ. Возрастающая сложность планирования, организации и управления различными производственными программами, такими как строительство предприятий, цехов, ремонты агрегатов, при использовании традиционных методов координации работ стала приводить к систематическим срывам сроков выполнения всего комплекса работ и превышениям заранее рассчитанных затрат на создание производственного комплекса.
Анализ фактического состояния показал, что причины таких срывов кроются в применяемых методах планирования комплекса работ и оперативного управления их ходом, которые не обеспечивают необходимой координации работ ни по времени, ни по ресурсам (затратам). В то же время считалось, что все дело в недостатках применяемой технологии и в личности руководителя. Один из обычных, традиционных методов планирования комплекса работ, применяемый в строительстве, предполагает представление плана работ в виде так называемого ленточного графика (графика Ганта). Любой график как элемент системы планирования и управления должен являться моделью комплекса, адекватной моделируемой системе. В этом отношении представление плана работ в виде ленточного графика имеет следующие существенные недостатки:
1. Отсутствие (невозможность представления) взаимосвязей между работами комплекса;
2. На ленточном графике не видны главные работы, т.е. те работы, которые определяют выполнение всего комплекса в заданный срок;
3. При планировании работ в виде ленточного графика ограничены возможности оптимизации плана как на стадии разработки плана, так и на стадии оперативного управления;
4. При использовании ленточного графика не рассматривается и не обеспечивается равномерная загрузка исполнителей на всех этапах выполнения плана.
Указанные выше недостатки полностью или в значительной степени исключаются при использовании для координации работ систем сетевого моделирования производственных процессов, известных под названием систем сетевого планирования и управления. Системы сетевого планирования и управления позволяют наиболее комплексно решать все поставленные организационные задачи, оценивать план с позиции конечного результата.
2.2 Оперативное управление комплексом работ с помощью сетевого графика
Моделью комплекса работ, которая адекватно отражает его содержание, является сеть. Под сетью понимается ориентированный граф, с помощью которого отображаются взаимные связи между работами комплекса. Граф представляет собой совокупность дуг и вершин. Каждой дуге соответствует вполне определенная пара вершин. Граф называется ориентированным, если для каждой дуги указано, какая из двух ее вершин является начальной, какая конечной.
Возможна и различная форма представления сетей – цифровая и графическая. Цифровое представление сети может быть в списочной и матричной форме. Графическое представление сети (рисунок 9) называется сетевым графиком. Оно является наиболее наглядным, удобным и нашло широкое применение. Однако это преимущество утрачивается для сетей с большим числом элементов (с числом работ более 300).
Рисунок 9 – Сетевой график
В сетевом графике дуги сети изображаются стрелками, а вершины - геометрическими фигурами (кружками). Сетевые графики могут быть двоякого типа:
1. сетевые графики, в которых работы изображаются стрелками, события – кружками, как показано на рисунке;
2. сетевые графики, в которых работы изображаются кружками (или другими фигурами), а в зависимости между работами – стрелками.
Изображающие работы стрелки являются безмасштабными. Направление и длина стрелок не отражают никаких характеристик работ. Важно только взаимное расположение стрелок (работ). Каждая стрелка соединяет два события. следовательно, для каждой работы имеются начальное и конечное события. Для начала каждой данной работы необходимо окончание всех непосредственно предшествующих работ, т.е. необходимо окончание работ, заканчивающихся начальным событием данной работы.
Каждому событию сетевого графика присваивается определенный номер и иногда всем или некоторым событиям дается определение (наименование). Номера начального и конечного событий работы образуют код (шифр) данной работы.
Важным понятием сетевого графика является понятие пути. Путь в сетевом графике – это такая последовательность работ, когда конечное событие каждой предыдущей работы совпадает с начальным событием следующей работы. Путь называется полным, если он представляет цепь взаимосвязанных работ от начального до конечного события сетевого графика. Неполный путь – это путь от начального до промежуточного, между двумя промежуточными или от промежуточного до конечного события сетевого графика.
Если по условиям производства все работы комплекса требуется выполнить в строго заданной последовательности, сетевой график такого комплекса представляет собой одну цепочку работ (имеется один полный путь). Применение сетевых систем для управления таким комплексом нецелесообразно. Таким образом, сетевой график должет иметь не менее двух полных путей. Полный путь, имеющий максимальную продолжительность, называется критическим. Понятие критического пути является центральным в системе сетевого планирования и управления. Критический путь сетевого графика определяет срок выполнения всего запланированного комплекса работ. Любая, даже самая незначительная задержка в выполнении работ критического пути обязательно приведет к срыву срока выполнения всего комплекса работ, тогда как задержки на работах некритических путей могут совсем не отразиться на выполнении всей программы.
Функционирование системы сетевого планирования и управления включает следующие стадии:
- разработку технического задания и проектирование системы сетевого планирования и управления;
- функционирование системы в режиме исходного планирования;
- функционирование системы в режиме оперативного управления.
Эффективность всей системы сетевого планирования в значительной мере определяется эффективностью ее функционирования на стадии оперативного управления. Процесс оперативного управления включает:
1. сбор оперативной информации о ходе работ;
2. обработку поступающей информации и обновлении на ее основе сетвой модели;
3. расчет параметров обновленного сетевого графика;
4. анализ сетевого графика и принятие на его основе решений по реализации плана;
5. разработку календарного плана работ и доведение конкретных сроков выполнения работ до исполнителей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основой деятельности каждого предприятия является производственный процесс, конечная цель которого - выпуск продукции.
Производственный процесс - это процесс труда, имеющий определенное техническое и организационное содержание, направленный на создание конкретных материальных благ и характеризующийся постоянством главного предмета труда.
Для оценки значения отдельных производственных процессов и составляющих элементов в едином процессе производства продукции их группируют по следующим основным признакам:
1. роли процесса в выпуске готовой продукции,
2. степени оснащенности труда и роли человека,
3. характеру протекания процессов,
4. степени воздействия на предмет труда.
По роли процесса в выпуске готовой продукции на предприятии выделяются основные, вспомогательные и обслуживающие производства.
К основным относятся те процессы, которые непосредственно направлены на выпуск основной продукции или на выполнение производственных задач, являющихся целевыми для данного производства.
Вспомогательные процессы направлены для обеспечения нормального выполнения основных процессов в каждый отрезок времени, т.е. постоянно. Они протекают одновременно и неразрывно связаны с основными.
Обслуживающие процессы содействуют нормальному выполнению основных и вспомогательных процессов. Обычно на предприятии к обслуживающим производствам относят центральные ремонтные мастерские, транспортно-складские подразделения, культурно-бытовые учреждения.
В зависимости от степени оснащенности труда и роли человека выделяют немеханизированные, частично механизированные, машинные процессы.
Немеханизированными являются процессы, осуществляемые без применения каких либо видов энергии и механизмов. Они направлены на изменение положения предметов труда или их формы с помощью ручного инструмента. Во вспомогательных и обслуживающих производствах доля ручного труда все еще значительна.
К частично механизированным относятся процессы, выполняемые такой машиной или механизированным инструментом, управление которыми требует ручного труда человека.
При машинных процессах орудием труда является машина, действия которой только направляются человеком непосредственно на рабочем месте или дистанционно.
Для предприятий большое значение имеет комплексная механизация производственного процесса, при которой ручной или частично механизированный труд заменяется системой взаимно дополняющих друг друга машин, обеспечивающих высокую производительность труда и создающих условия для автоматизации производства.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Организация и планирование предприятий черной металлургии: учебник/ под ред. А.Ф. Метс – М: Металлургия, 1986. – 560 с.
2. Ребрин Ю.И. Основы экономики и управления производством Ю.И. Ребрин – М.: Владос, 2002.- 329с.
3. Карастелева Е.М. Экономика, организация и планирование производства Е.М.Карастелова - М.: Экономика, 1986. – 343с.