merged
DESCRIPTION
IIITRANSCRIPT
-
SISTEME AVANSATE DE
PRODUCIE
-
1. MOLDOVEANU G., DOBRIN C. - Turbulen i flexibilitate organizaional, Editura Economic, Bucureti, 2007.
2. ABRUDAN, I., - Sisteme Flexibile de Fabricatie. Concepte de
proiectare si management, Editura Dacia, Cluj-Napoca, 1996;
3. BONCOI, GH., CALEFARIU, G., s., a., - Sisteme de
Productie, vol. I, Editura Universitatii Transilvania din
Brasov, 2000;
4. BONCOI, GH., CALEFARIU, G., s., a., - Sisteme de Productie,
vol. II, Editura Universitatii Transilvania din Brasov, 2001;
5. BONCOI, GH., CALEFARIU, G., BARBU M. Blocaje
funcionale, perturbaii n sistemele de producie. Editura Lux Libris, Braov. 2012.
6. CALEFARIU G., BARBU M. Sisteme de producie. Teorie i Aplicaii. Editura Lux Libris, Braov. 2011.
BIBLIOGRAFIE
-
MODELUL MATEMATIC AL PRODUCIEI
NOIUNI I DEFINIII
Procesarea material poate fi de prelucrare i de
asamblare. Procesarea de prelucrare va fi notat cu
indicele P iar cea de asamblare, cu indicele A.
Astfel timpii operativi la prelucrare si asamblare vor fi
notai (top P i, top A i) i exprim timpii in care se
execut activitile direct productive la prelucrare i
asamblare.
Activitile direct productive sunt nsoite, totdeauna, de
activiti indirect productive, ajuttoare celor direct
productive.
Activitile indirect productive se produc in timpul ciclului
de lucru si in afara lui.
-
MODELUL MATEMATIC AL PRODUCIEI
Activitile auxiliare din timpul ciclului vor fi numite activiti
auxiliare n ciclu sau activiti n gol, vor fi notate cu taux c tg i se
evalueaz prin:
activitile de alimentarea/evacuarea a mainii (Al),
ncrcarea/descrcarea postului de lucru curent (i),
strngerea/desfacerea semifabricatului n dispozitivul de de lucru
(str),
paletizarea (Pa),
poziionrile reciproce scul/semifabricat (poz),
reglarea poziional la cot a sculei (regi),
selectarea turaiei, avansului (sel),
schimbarea sculei n ciclu (sch sc),
transfer n ciclu (Tf).
Deci timpul auxiliar n ciclu se va exprima ca
-
MODELUL MATEMATIC AL PRODUCIEI
Activitile auxiliare n afara ciclului vor fi numite ca atare i se
grupeaz n urmtoarele categorii:
pregtirea dispozitivelor de transport,
setarea sculelor cu portsculele (set),
ncrcarea/descrcarea pe dispozitivul navet sau
paletizarea/depaletizarea (pal),
reglarea/prereglarea sculelor (reg sc),
prereglarea mainii (prereg ma),
transportul/transferul n afara ciclului (Tp/Tf),
procesul de adaptare la schimbarea reperului (setarea sculelor cu
portscula, reglarea/prereglarea sculelor n afara mainii, pregtirea
mijloacelor de msurare i control, pregtirea sistemului logistic
pentru transport/transfer, pregtirea dispozitivelor de lucru, a celor
navet, a paletelor, setarea dispozitivelor de lucru cu naveta sau cu
paleta, schimbarea programelor mainilor, reglarea nulului pe palet)
i vor fi notate cu indicele ad.
-
MODELUL MATEMATIC AL PRODUCIEI
PROCESUL DE ADAPTARE
Procesul de adaptare se face odat pentru un lot de fabricaie.
Rezult c timpul auxiliar total n afara ciclului se va exprima ca
fiind,
i exprim timpul auxiliar total n afara ciclului aferent prelucrrii unui
lot de fabricaie. Timpul auxiliar total n afara ciclului se consum
pentru ntregul lot de fabricaie. Cel consumat pentru prelucrarea
unei piese va fi denumit "unitar", i se exprim ca fiind,
-
MODELUL MATEMATIC AL PRODUCIEI
Grupnd cteva categorii de timpi auxiliari rezult c,
n care, nPLk=dimLFk, indicele u exprim faptul c parametrul respectiv
se raporteaz la 1buc Pf (se citete "unitar"); rezult c,
n care tat a u este timpul de ateptare n afara ciclului unitar.
-
MODELUL MATEMATIC AL PRODUCIEI
CICLURI
Perioada ciclului de fabricaie (dependent de maina curent mi i
reperul curent n procesare Rk) se definete ca fiind
Tc=df(Adp+Aip), n care Adp/Aip sunt activitile direct i indirect
productive incluse ntr-o operaie tehnologic raportate la o pies,
i se va exprima ca fiind,
pentru sisteme rigide de fabricaie (SFR), (tTp+tTf)a=0, iar
pentru nPLk foarte mare rezult (tad u+taux u)a=0, i deci,
pentru sisteme flexibile de fabricaie (SFF),
-
MODELUL MATEMATIC AL PRODUCIEI
Durata fabricaiei. Fabricaia se realizeaz prin trei cicluri succesive
i anume: ciclul lot de fabricaie, ciclul reper i ciclul operaie
tehnologic.
Ciclul operaie tehnologic const n totalitatea activitilor
desfurate pentru executarea unei operaii tehnologice asupra
unui semifabricat. Durata unei operaii tehnologice se denumete
perioada ciclului.
Ciclul reper const n totalitatea activitilor (operaiilor
tehnologice) desfurate pentru prelucrarea complet a unei piese-
reper, pe ntregul sistem de fabricaie. Durata unui ciclu reper-pies
se denumete durata fabricaiei unei piese i se exprim ca,
-
MODELUL MATEMATIC AL PRODUCIEI
Ciclul lot de fabricaie const n totalitatea activitilor de
procesare material a tuturor pieselor din lot. Ciclul lot are dou
referine i anume: referina o main mi, exprimnd prelucrarea
lotului pe maina curent i i referina sistem de maini SM,
exprimnd prelucrarea lotului pe ntregul sistem de maini.
Durata fabricaiei lotului pe maina curent mi va fi,
Durata fabricaiei lotului pe ntregul sistem de maini va fi,
Durata fabricaiei mulimii reperelor {Rk, l
-
MODELUL MATEMATIC AL PRODUCIEI
Regim de lucru. Parametrii regimului de lucru impui, de ctre
managementul produciei, pe intrarea n sistemul de producie,
pentru a satisface cerinele pieei.
Parametrii regimului de lucru, n condiii normale de producie, sunt
urmtorii:
numrul orelor lucrate pe schimb de lucru-h [ore/schimb],
numrul schimburilor de lucru pe zi-s [nr schimburi/zi],
numrul zilelor lucrate pe sptmn -zl[zile lucrtoare/sptmn],
numrul sptmnilor pe lunSL [sptmni/lun]=4,
numrul sptmnilor pe an-SA [sptmni/an]=52.
Fondul nominal de timp n Fnt va fi,
-
MODELUL MATEMATIC AL PRODUCIEI
Planul de producie impus este exprimat ca, (PfP) n [bucPf/f].
Durata ciclului real de fabricaie impus producerii unei piese va fi,
n care ut se exprim n minute (min) sau ore (h).
-
MODELUL MATEMATIC AL PRODUCIEI
CAPACITATEA DE PRODUCIE
Prin capaciti de producie se va nelege totalitatea mijloacelor de
producie i a forei de munc dintr-o fabric, secie, atelier, capabil
fabricrii unui anumit volum de producie, cantitate de piese, ntr-un
interval de timp dat.
Capacitile de producie au urmtoarele uniti de msur: [h ma/ ,
SM, FRk], [h om/ , SM, FRk], [h ma-om/ , SM, FRk].
Pentru ca o fabric s satisfac toate cererile pieei trebuie s fie
dotat cu capaciti de producie maxime disponibile mai mari
dect cele necesare, cerute de producia curent, n oricare interval
de timp . Aceast condiie se exprim ca,
Aceast condiie implic fie capaciti de producie redundante, fie
refuzul comenzilor unor clieni, ceea ce nu este de dorit.
-
MODELUL ANALITIC AL BLOCAJELOR
Autonomia unui sistem de fabricaie exprim
aptitudinea lui de a funciona integral (ntregul
sistem) sau parial (numai unele posturi de lucru sau
sectoare componente) n condiii de refuzuri n
funcionare, provocate de cauze interne i externe
sistemului.
Aceast proprietate a sistemului face posibil
decuplarea componentelor blocate de restul sistemului,
crearea unei independene funcionale relative a
acestuia de componentele blocate i n consecin va
duce la o funcionare stabil, relativ staionar, la
ameliorarea indicatorilor de performan.
Autonomia funcional a sistemului de fabricaie
se realizeaz prin stocarea pe flux.
-
SURSELE BLOCAJELOR
Principalele surse ale blocajelor sunt:
defectele mecanice i electrice ale componentelor
sistemului de maini, ruperea i uzarea sculelor,
defectarea dispozitivelor de lucru, spargerea
(ruperea, rebutarea) semifabricatelor ca urmare a
defectelor ascunse ale materialelor acestora;
disfuncii organizatorice (manageriale).
-
CLASIFICAREA BLOCAJELOR
Blocajele sunt funcionale i organizatorice. Cele
funcionale se refer la acelea ce constituie defectri,
ruperi materiale iar cele organizatorice - la disfunciile
manageriale.
n funcie de durata lor, blocajele sunt: de scurt
durat, au cauze exclusiv materiale i ,datorit valorilor
lor mici, se consider a marca limita inferioar, iar
cele de lung durat sunt acelea care, fiind de natur
material i managerial, i datorit valorilor lor mari, se
consider a marca limita superioar. De aceea vor
mai fi denumite blocaje la limita inferioar i blocaje la
limita superioar.
-
CLASIFICAREA BLOCAJELOR
Principala deosebire ntre blocajele de scurt i
lung durat const n faptul c n timpul depanrii
blocajului de scurt durat semifabricatul, fiind rebutat
sau defect, se scoate din dispozitivul de lucru i se
elimin din postul de lucru iar n timpul depanrii
blocajului de lung durat semifabricatul, nefiind complet
prelucrat, nu se scoate din dispozitivul de lucru i deci
nici din postul de lucru, iar dup eliminarea blocajului se
continu procesarea pn la finlizarea complet a lui.
-
PARAMETRII DEPANRII BLOCAJELOR
Prin depanarea blocajelor se va nelege eliminarea lor prin
procesul de reparaii. n timpul procesului de reparaii
locul de munc cu refuzuri n funcionare nu lucreaz
(nu proceseaz materiale).
Blocajul unui loc de munc poate avea una sau mai multe
surse, una sau mai multe cauze.
Dac se aloc, tuturor cauzelor i surselor blocajului
unui loc de munc, semnificaia defect i se va nota cu
d , atunci numrul surselor i a cauzelor unui blocaj se
va nota cu nbdi [nr cauze / bl, loc de munc i];
-
PARAMETRII DEPANRII BLOCAJELOR
Dac durata depanrii unui blocaj provocat de cauza d
se va nota cu tbdi [min / bl, cauz, PLi], exprimnd
durata, n minute a depanrii unui blocaj provocat de
cauza d, n postul de lucru curent i, atunci durata total
a depanrii unui blocaj, provocat de toate cele nbd cauze,
n postul de lucru curent i, va fi dat de relaia:
n care reprezint durata funcionrii, fr refuzuri n
funcionare, a locului de munc.
bdi
i
n
1dbdib tt [min / iPL , f ] (1)
[min / iPL , f ] (1)
-
FRECVENA BLOCAJELOR
Blocajele sunt imprevizibile i aleatorii. De aceea ele se
trateaz probabilistic. Frecvena blocajelor este
dependent de cele dou tipuri de blocaje. Frecvena
blocajelor de lung durat exprim limita
superioar a blocajelor iar frecvena blocajelor de
scurt durat - limita inferioar a acestora.
Conceptul frecvenei blocajelor se fundamenteaz pe
structura unei linii rigide de fabricaie n flux.
Fie o linie de fabricaie rigid n flux compus din qtposturi de lucru agregate serial, nesectorizat (fr stoc
de rezerv). ntr-o astfel de linie de fabricaie este
posibil / probabil defectarea oricrui post de lucru sau
a mai multor, datorate uneia sau a mai multor surse /
cauze.
-
FRECVENA BLOCAJELOR LUNGI
(la limita superioar)
Se noteaz cu pi probabilitatea ca postul de lucru s
se defecteze n timpul ciclului, n care qt este numrul
total de posturi, agregate serial, ale liniei.
Numrul opririlor liniei ntr-un ciclu complet de
fabricaie se obine prin nsumarea probabilitilor
tuturor celor qt posturi ale liniei.
Aceast sum se va denumi frecvena (opririlor)
blocajelor de lung durat pe ciclu i se exprim cu
relaia de definiie:
q
1i
ibl p)f(df
]ciclu/opriri.nr[pctpi pqfbl
-
FRECVENA BLOCAJELOR SCURTE
(la limita inferioar)
n aceast abordare se consider c postul de lucru
defect este acela n care semifabricatul este rebutat,
defect de material, distrus sau avariat i n consecin
trebuie extras din postul de lucru pentru eliminarea
blocajului.
Ca efect, postul eliberat ateapt un nou semifabricat de
la postul anterior. Ca i n cazul anterior, se consider
probabilitatea de defectare a postului , pi.
Dac PL1 este blocat, cu probabilitatea p1, atunci
este probabilitatea ca acest post s nu fie blocat
(s fie funcional) i exprim disponibilitatea
postului; atunci semifabricatul este disponibil pentru
prelucrarea n postul urmtor.
)p1( 1
-
FRECVENA BLOCAJELOR SCURTE
(la limita inferioar)
Produsul p2*(1-p1) reprezint probabilitatea ca s
fie blocat iar exprim probabilitatea ca s
nu fie blocat.
Generaliznd acest raionament pentru din linie,
pentru prelucrarea aceleiai piese, rezult c blocarea
oricrui post din linie nu se produce dac produsul
probabilitilor va fi:
Frecvena previzionat a blocajelor scurte va fi dat de
relaia:
2PL)p1()p1( 12
iPL
tq
1i
i12)2i()1i(i )p1()p1()p1()p1()p1()p1(
)]p1(1(1[)f(dftq
1i
ibs
pctpi ])p1(1[f t
q
bs
-
DURATELE UNITARE ALE BLOCAJELOR
Prin durat unitar a unui blocaj se va nelege durata
parial din timpul depanrii blocajului care revine unui
ciclu de fabricaie, n care se prelucreaz o pies, i se va
nota cu Tb avnd indici afereni cu diverse semnificaii
i unitatea de msur [min / buc sau ciclu].
Aceasta depinde de:
frecvena i numrul de cauze ale blocajelor,
durata depanrii unui blocaj,
tipul blocajului
numrul locurilor de munc blocate
-
DURATELE UNITARE ALE BLOCAJELOR
pentru blocajele lungi:
care pentru valori medii devine:
iar dup substituie, ia forma:
l,i
q
1i
n
1dbblbl )tf(T
t bd
d
[min / buc, ciclu]
bdlbdlblbl tnfT
bdlbdlbbl tnqpT [min / buc, ciclu]
-
DURATELE UNITARE ALE BLOCAJELOR
pentru pentru blocaje scurte:
care pentru valori medii devine:
iar dup substituie, ia forma:
[min / buc, ciclu]
[min / buc, ciclu]
s,i
n
1d
bd
p
bs }t])p1(1{[Tbd
tq
1i
is
bdsbdsbsbs tnfT
bdsbdsq
bs tn])P1(1[Tb
-
FUNCIONALELE DE PERFORMAN
1. Perioada ciclului real
Dac este perioada ciclului tehnologic al fabricaiei (tactul tehnologic al fabricaiei) iar - durata
blocajului postului de lucru curent , perioada ciclului
real al acestui post de lucru va fi:
i pentru un sector sau ntreaga linie de fabricaie, n valori
medii, va fi:
ciT
biT
biciri TTT [min / buc, ciclu]
LFF,SsbcLFF,Sr )TT(T s [min / buc, ciclu]
-
FUNCIONALELE DE PERFORMAN
1. Perioada ciclului real
n sistemul de maini (SM) exist un post de lucru
cu ciclul cel mai lung i un post cu blocajul
cel mai lung - care vor impune tactul real:
2. Ritmul real al fabricaiei SM va fi:
kPL ckT iPL
SMmaxbiT
SMmaxibkcSMr TTT [min / buc, ciclu]
rSMT
60SMfR [buc / or]
-
FUNCIONALELE DE PERFORMAN
3. Productivitatea real
n funcie de frecvena blocajelor scurte i de durata
medie a ciclului real, productivitatea real a
sistemului de maini va fi:
4. Eficiena sistemului
5. Defectabilitatea sistemului
rSM
bs
T
f1SMr 60Q
[buc / or]
bc
c
TT
TE
[%]
bc
b
TT
TefD [%]
-
CONCLUZII
1. oricare blocaj, de orice natur, reprezint o
perturbaie n sistemul de fabricaie;
2. orice blocaj influeneaz negativ toate funcionalele de
performan, mrind stocurile pe flux i deci
imobiliznd parte din capitalul circulant; n consecin
el trebuie cunoscut;
3. sub aspect financiar, blocajele sunt costisitoare prin
costurile eliminrii lor, reparaiei utilajelor i a
facilitilor, i ndeosebi prin pagubele pricinuite de
nerealizarea produciei la termenul de livrare;
4. blocajele scurte exprim, la modul direct, mrimea
procentual a rebutului, care influeneaz direct
eficiena sistemului i risipa de capital circulant;
-
CONCLUZII
5. modelul blocajelor este necesar att n proiectare, n
exploatare, n planificare ct i pentru ntreinere i
reparaii n scopul:
structurrii sistemului,
alegerii mainilor n compozarea sistemului,
sectorizrii sistemului,
alegerii i dimensionrii stocatoarelor,
aprovizionrii cu piese de schimb,
programrii reparaiilor,
programrii loturilor de fabricaie,
previziunii rebutului;
-
CONCLUZII
6. modelul blocajelor servete managementului pentru
luarea deciziilor privind:
planificarea produciei dorite i a celei livrate,
planificarea reparaiilor capitale,
modificarea structural a sistemului de fabricaie,
cauzele care produc pierderi financiare mari i
eliminarea lor,
monitorizarea real a fabricaiei
asigurarea desfacerii produciei n termenul de livrare.
-
SISTEME AVANSATE DE
PRODUCIE
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Stocarea este procesul de asigurare i meninere a
rezervei de materii prime i materiale, n scopul
funcionrii stabile i staionare a sistemului de fabrcaie,
n condiii de refuzuri n funcionare. Stocarea se face n
stocatoare amplasate pe fluxul de fabricaie.
Stocul pe flux este cantitatea de semifabricate,
depozitate temporar pe locul de munc, care sunt n
ateptare de a fi prelucrate in timpul refuzurilor n
funcionare.
Stocul pe flux se depoziteaz n componentul numit
stocator, care aparine locului de munc i
reprezint elementul de cuplare al acestuia cu
sistemul.
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Stocatorul (stocul) servete la rezolvarea a dou probleme
fundamentale de instabilitate funcional a sistemului:
1. compensarea asincronismelor perioadelor
ciclurilor de fabricaie ntre diferitele locuri de
munc:
2. asigurarea, cel puin parial, a stabilitii
funcionale a sistemului n timpul blocajelor.
El realizeaz independena funcional relativ a sistemului
de locul de munc blocat.
Stocul pe flux este temporar i variabil n timp.
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
)1i(PL
)1i(UT
)1i(OT
)i(PL
)i(UT
)i(OT
)1i,i(ST
)1i(cT
)i(cT
i)1i(STC [buc/]
)1i(rft
)i(rft
sfi pfe
Calea direct
Cal
ea
de
sto
care
Acu
mula
re
Liv
rare
Fig. 1 Schema de cuplare a stocatorului cu dou componente active ale
sistemului
Transfer direct
Transfer indirect
Cal
ea d
e li
vra
re
liv
Cac
C
+
-
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Funcionarea sistemului cu stocator este descris n tabelul 1.
Rezult c ntre strile posturilor de lucru i cele ale
stocatorului exist o interdependen funcional.
Starea funcionaal a postului de lucru
)i(),1i( PLPL
Startea
stocatorului
)i,1i(ST
Starea sistemului
de transfer
)1i(PL )i(PL
lucreaz lucreaz
staionar (nu lucreaz )
transfer direct
ntre posturile de lucru
lucreaz blocat acumuleaz(+) transfer indirect de
acumulare(+)
blocat lucreaz livreaz(-) transfer indirect de
livrare(-)
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Dac ( ) sunt tactele ( ), i
- duratele blocajelor celor dou utilaje,
atunci capacitatea de stocare (acumulare / livrare) a
stocatorului va fi:
cic T,T )1i( i)1i(UT,UT
ib)1i(b T,T
)C,Cmax(Ci),1i(livi)1i(aci)1i(ST
[max buc / Tb(i-1)i]
)1i(c
irf
i),1i( T
tacC
ci
)1i(rf
T
t
i),1i(livC
[max buc / biT ]
[max buc / Tb(i-1)]
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Stocatorul se plaseaz n urmtoarele locuri pe fluxul de
fabricaie:
Sfi Pfe)i(ST
a)
SfiPfe
)1i(PL )i(PL
)i,1i(ST
acu
mu
lare
b)
Transfer direct
Transfer indirect
)i(PL
alim
enta
re
1tlS 2PL 3M iPL
iST 23ST 34ST )i,1i(ST 12ST
)1i,i(ST )1q,2q(ST )q,1q(ST eST
e
c)
qPL
1M 2M 3M 4M 5M 6M 7
M 8M
iST 12ST 23ST
eST
SfiPfe
Sectorul 1 Sectorul 2 Sectorul 3
d)
Fig 2 Locul amplasrii stocatorului n sistemul de maini.
liv
rare
)1q(PL
)i(ST
)i(PL
evac
uar
e
iSf
Pf
unei singure maini(post de lucru), care
mpreun cu aceastaformeaz un loc de munc(fig 2, a); stocatorul
asigur funcionarearelativ-independent amainii, prin alimentareaindependent a ei cusemifabricate (alimentare /
evacuare);
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Stocatorul se plaseaz n urmtoarele locuri pe fluxul de
fabricaie:
unei partiii de dou maini (ca stocator intermaini)i nu aparine nici uneia dintre ele (fig 2, b); stocatorulasigur funciile de acumulare / livrare n timpulrefuzurilor n funcionare;
Sfi Pfe)i(ST
a)
SfiPfe
)1i(PL )i(PL
)i,1i(ST
acum
ula
re
b)
Transfer direct
Transfer indirect
)i(PL
alim
enta
re
1tlS 2PL 3M iPL
iST 23ST 34ST )i,1i(ST 12ST
)1i,i(ST )1q,2q(ST )q,1q(ST eST
e
c)
qPL
1M 2M 3M 4M 5M 6M 7
M 8M
iST 12ST 23ST
eST
SfiPfe
Sectorul 1 Sectorul 2 Sectorul 3
d)
Fig 2 Locul amplasrii stocatorului n sistemul de maini.
livra
re
)1q(PL
)i(ST
)i(PL
evac
uar
e
iSf
Pf
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Stocatorul se plaseaz n urmtoarele locuri pe fluxul de
fabricaie:
unui sistem flexibil de fabricaie (fig 2, c); stocatoruleste plasat n partiii de cte dou maini adiacente, cufunciuni de acumulare / livrare;
Sfi Pfe)i(ST
a)
SfiPfe
)1i(PL )i(PL
)i,1i(ST
acu
mu
lare
b)
Transfer direct
Transfer indirect
)i(PL
alim
enta
re
1tlS 2PL 3M iPL
iST 23ST 34ST )i,1i(ST 12ST
)1i,i(ST )1q,2q(ST )q,1q(ST eST
e
c)
qPL
1M 2M 3M 4M 5M 6M 7
M 8M
iST 12ST 23ST
eST
SfiPfe
Sectorul 1 Sectorul 2 Sectorul 3
d)
Fig 2 Locul amplasrii stocatorului n sistemul de maini.
liv
rare
)1q(PL
)i(ST
)i(PL
evac
uar
e
iSf
Pf
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Stocatorul se plaseaz n urmtoarele locuri pe fluxul de
fabricaie:
unui sector de linie tehnologic n flux (fig 2, d);stocatorul este plasat n poziia spaial de intrare asectorului, deci n poziia spaial de cuplare a celordou sectoare adiacente, cu funciile deacumulare/livrare;
Sfi Pfe)i(ST
a)
SfiPfe
)1i(PL )i(PL
)i,1i(ST
acu
mu
lare
b)
Transfer direct
Transfer indirect
)i(PL
alim
enta
re
1tlS 2PL 3M iPL
iST 23ST 34ST )i,1i(ST 12ST
)1i,i(ST )1q,2q(ST )q,1q(ST eST
e
c)
qPL
1M 2M 3M 4M 5M 6M 7
M 8M
iST 12ST 23ST
eST
SfiPfe
Sectorul 1 Sectorul 2 Sectorul 3
d)
Fig 2 Locul amplasrii stocatorului n sistemul de maini.
liv
rare
)1q(PL
)i(ST
)i(PL
evac
uar
e
iSf
Pf
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Stocatorul se plaseaz n urmtoarele locuri pe fluxul de
fabricaie:
unei linii tehnologice n flux (fig 2, e); stocatoarele sunt plasate la intrarea, respectiv pe ieirea liniei, cu funciile de depozitare a semifabricatelor, respectiv de stocare a produselor finite;
2PL 3PL iPL qPL
SfiPfee)
Magazia
de
materie
prim
Depozitul
de
produse
finite
Linia de fabricaie 1
Linia de fabricaie 2
Linia de fabricaie n
f)
Fig 2 Locul amplasrii stocatorului n sistemul de maini.
1PL
iST STe
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Stocatorul se plaseaz n urmtoarele locuri pe fluxul de
fabricaie:
unui sistem complex de fabricaie de tip ateliersau secie de fabricaie (fig 2, f); cele dou stocatoareau funcii de depozitare a materiilor prime, respective aproduselor finite.
2PL 3PL iPL qPL
SfiPfee)
Magazia
de
materie
prim
Depozitul
de
produse
finite
Linia de fabricaie 1
Linia de fabricaie 2
Linia de fabricaie n
f)
Fig 2 Locul amplasrii stocatorului n sistemul de maini.
1PL
iST STe
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Stocatoarele sunt:
locale - cele alocate, pe flux unui loc de munc (main,
utilaj, post de lucru),
zonale - cele asignate pe flux fie sectorelor, fie ntregii
linii de fabricaie
depozite / magazii - cele asignate atelierelor i
seciilor de fabricaie.
Stocarea poate fi temporar i spaial.
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Stocarea temporar este de tip parial, se face n
stocatoare pe flux i este de scurt durat ( pe termen
scurt) avnd rolul de compensare a asincronismelor
(refuzurilor n funcionare), a vrfurilor de sarcin n
fabricaie, a disfunciilor organizatorice (lipsa
semifabricatelor).
Stocarea spaial se face pe termen lung, este de tip
global - magazie / depozit la nivel de atelier - secie, se
face prin aprovizionare / desfacere.
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Influena refuzurilor n funcionare asupra eficienei sistemelor
de maini se reduce apreciabil prin urmtoarele msuri:
1. orice blocaj necesit stocare, cu stoc de rezerv,
stocare care devine necesar pe orice linie tehnologic;
2. pe liniile n flux rigide / semirigide / manuale /
mecanizate / parial i total automatizate, stocatorul
pote fi: staionar - amplasat pe podea, mobil - de tip
band rulant, amplasat pe sol sau suspendat;
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
3. pe mainile cu comand numeric, pe centrele de
prelucrare, pe celulele flexibile de prelucrare i n
sistemele flexibile de fabricaie, stocatorul poate fi:
staionar - amplasat pe podea, mobil -de tip robocar
sau de tip band rulant pe sol;
4. n sistemele de asamblare i montaj, stocarea se face
fie n stocatoare staionare pe sol, fie de tip band
rulant pe sol sau suspendat, fie de tip robocar mobil;
5. pe sistemele de maini, stocarea necesit, n mod
necesar, sectorizare.
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
FRECVENA ACUMULRILORLIVRRILOR
Frecvena acumulare / livrare este factorul care determin
direct micarea material n stocator (viteza ncrcrilor /
descrcrilor stocatorului).
Principala condiie care se impune vitezei de ncrcare /
descrcare a stocatorului este respectarea consumului
trunchiat pentru ca stocatorul s nu intre n penurie de piese.
Frecvena acumulare / livrare prezint o deosebit
importan pentru stocatoarele cu stoc mic, ca de exemplu
(13) buc/sch. Starea critic este definit de timpul ct
stocatorul conine numai 1 buc Sf.
-
STOCATORUL CUPLAJ FUNCIONAL N SISTEMELE DE PRODUCIE
Livrarea ei las stocatorul gol, ceea ce duce la
penuria de stoc i un probabil blocaj din lips de Sf. n astfel
de cazuri, viteza de reacie a sistemului logistic de manipulare
material trebuie s fie mare, adic manipularea la acumulare
s se execute ntr-un timp de (36) sec.
n funcie de distana punctului de aprovizionare se calculeaz
viteza de manipulare la acumulare i se alege sistemul logistic
corespunztor.
Viteza manipulrii la alimentarea stocatorului prezint
importan pentru stocatoarele cu capacitate mic (sub 3
buc Sf ) i este fr importan la cele de capacitate medie i
mare.
Intervalele de timp de completare a stocatoarelor se
stabilesc prin decizie managerial i este, de obicei, jumtatea
i un schimb ntreg.
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
1
ECHILIBRAREA LINIILOR DE ASAMBLARE
Problema echilibrrii unei linii de asamblare const n alocarea proceselor pariale pe
linie i a sarcinilor de asamblare pe posturi astfel ca perioada ciclului de lucru pe oricare post s
fie, aproximativ, aceeai. Acest lucru este posibil dac sarcinile elementare de asamblare se
grupeaz astfel ca timpul total de asamblare TAict cu i, adic dac n fiecare post de asamblare
acest timp este aproximativ acelai, caz n care se obine o echilibrare ideal a liniei de asamblare
care asigur un flux uniform ( fr discontinuit i vrfuri de sarcin ). n practica industrial
este dificil, deseori imposibil de asigurat o echilibrare perfect.
Procedura de formare a operaiilor de asamblare se mai numete i procedura alocrii
sarcinilor pe posturi de lucru. Orice proces de asamblare poate fi descompus ntr-un numr finit
de sarcini elementare. De exemplu, burghierea unui alezaj, alezarea unei guri cu alezorul,
asamblarea a dou componente cu urub - piuli, s.a. Fiecare dintre acestea va constitui o
sarcin elementar minim raional. Se noteaz cu tAej timpul consumat cu efectuarea unei sarcini
elementare de asamblare curente SAej, j, 1 j nSAei, n care nSAei este numrul sarcinilor
elementare coninute ntr-o OAi complementar. Dac operaia complementar, serial i, se
exprim ca OAi= SAein
1jAejS
, atunci durata acesteia numit durata sau perioada ciclului operaiei de
asamblare va fi TAi=
SAein
1jAejt i dac tAej= var cu j, atunci TAi=var cu i.
Ritmul asamblrii. Ritmul asamblrii se exprim ca frecvena orar a procesului. Dac
tactul ciclului este teoretic atunci ritmul va fi teoretic iar dac tactul este real atunci ritmul va fi
real.
Ritmul teoretic al asamblrii va fi,
AiT
60AiR [buc / h]
iar ritmul real al asamblrii se exprim ca,
astadauxbiAi
rAitttTT
60R
[buc / h]
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
2
Eficiena asamblrii se exprim ca,
biAi
AiAi
TT
TE
[%]
CONSTRNGERI DE PRECEDEN
Precedena exprim dependena unei activiti de executarea prealabil a alteia
succedente. Precedena rezult din fia tehnologic divizat, din succesiunea natural de execuie
a sarcinii respective.
Constrngerile de preceden se exprim prin setul de reguli de ordonare a sarcinilor
elementare n procesul de asamblare unitar. Constrngerile exprim regulile pe care trebuie s le
respecte elementele perechi (nvecinate) ale unui ir ordonat n formarea de partiii.
Elabornd fia tehnologic de asamblare a oricrui reper produs finit Pr(Pf(Rk)),
tehnologul niruiete, dup concepia proprie, ordinea executrii sarcinilor de asamblare
elementare, obinndu-se un ir ordonat de sarcini elementare. Dar, de cele mai multe ori,
tehnologul nu ia n consideraie o mulime de constrngeri tehnico economice, cum ar fi seria
de fabricaie, unele condiii tehnice impuse de sistemul de asamblare, costurile de fabricaie, s.a.
Cunoscndu-se totalitatea constrngerilor, tehnologul adapteaz irul sarcinilor
elementare, anterior stabilite, la noile condiii, combinndu-le astfel ca s rezulte operaii de
asamblare reale. Pentru aceasta, el le combin astfel ca s respecte, n primul rnd, condiiile de
preceden impuse de desfurarea procesului tehnologic.
Va rezulta cteva variante de iruri ordonate de sarcini elementare. Variantele de
ordonare vor fi limitate numeric de constrngerile de preceden n procesare.
Condiiile de preceden n procesare va impune restricii n execuia procesului.
Restriciile n preceden influeneaz n special ordinea executrii secvenelor sarcinilor
elementare n cadrul fazelor i a operaiilor iar condiiile impun ordinea aranjrii posturilor de
lucru n linie
Constrngerile pot fi: combinaionale i interfereniale. Constrngerile combinaionale
sunt cele care permit sau nu combinarea sarcinilor elementare ntre ele. Acestea pot fi de strict
ordonare sau de simpl ordonare. O constrngere este de strict ordonare dac sarcina trebuie
plasat ntr-o poziie invariabil n irul ordonat al sarcinilor elementare al unei operaii ce se
execut pe un singur post de lucru. Dac poziia sarcinii elementare poate fi modificat n irul
ordonat al acestora, putndu-se executa i pe un alt post de lucru, ntr-o alt combinaie, atunci
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
3
sarcina respectiv este supus unei constrngeri de simpl ordonare. De exemplu, prelucrarea
unui alezaj n dou trepte, supus condiiilor de precizie dimensional, de form i de poziie,
necesit secvena invariabil de sarcini elementare < burghiere, lrgire cu bar, finisare cu bar,
teire > , care dac nu poate fi divizat n dou operaii distincte i executate pe dou posturi de
lucru diferite, ci numai pe unul, atunci acest ir strict ordonat de sarcini elementare este supus
unei constrngeri de strict ordonare. ns, dac se cere executarea a cinci guri filetate M8G12
pe o plac, n succesiunea < burghiere, teire , filetare cu tarod >, fr vreo condiionare de
precizie dimensional i de form, dependent de alte prelucrri anterioare, pe un agregat, atunci
toate sarcinile elementare se pot executa grupate ( n paralel, simultan ), cu uniti de lucru
echipate cu capete de for, n posturi diferite, combinaia de sarcini elementare este supus
constrngerilor de simpl ordonare.
CONSTRNGERI DE INTERFEREN
Aceste constrngeri sunt cele care impun eliminarea coliziunilor, ntlnirilor,
interseciilor componentelor, care pot aprea n procesul de asamblare. De exemplu intersecia
inelelor exterioare a doi rulmeni alturai, ntlnirea burghielor la gurire, ciocnirea diverselor
snii, scule n timpul procesului, s.a.
CONSTRNGERI DE COMBINARE
Astfel de constrngeri sunt impuse de operaiile tehnologice cu restricii tehnologice la
alocarea sarcinilor elementare. De exemplu, nu se poate aloca filetarea sau alezarea naintea
burghierii, nu se poate aloca o sarcin elementar unei operaii dac provoac un asincronism
care produce depirea perioadei impus ciclului, s.a.
Combinarea sarcinilor elementare se face prin respectarea urmtoarelor reguli: se
combin numai sarcini de acelai tip adic, ori toate mecanice, ori toate hidro-pneumatice, ori
toate electrice; asamblarea componentelor elastice se separ ntr-un post distinct, operaiile de
prelucrare de acelai tip se separ n posturi distincte, ca de exemplu cele de strunjire de cele de
frezare, de cele de rectificare, etc, cele de presare de cele de sudare, cele de asamblare mecanic
de cele de lipire, s.a.m.d.; activitile auxiliare (indirect productive) se separ de cele direct
productive, excepie fcnd cele de asamblare; se separ controlul final i testarea cu reglaje de
restul activitilor de orice alt fel; se separ activitile de asamblare de cele de prelucrare; se
separ activitile manuale de cele automate.
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
4
GRAFUL FLUXULUI TEHNOLOGIC
Graful fluxului tehnologic este reprezentarea grafic a succesiunii procesrii materiale, i
exprim succesiunea execuiei SAej , 1 j ntSA, cu respectarea strict a condiiilor de preceden.
Pentru a desena graful fluxului tehnologic, proiectantul trebuie s dispun de fia tehnologic,
divizat n sarcini elementare, care s conin timpii afereni i condiiile de preceden, ca n
tabelul 4.1.
Fia tehnologic de asamblare a unui obiect electrocasnic
Tabelul 5.1
Nr
crt
Sarcina de asamblare
elementar SAej
tAej [min /
SAej]
Condiii de
prceden
1 Plasarea carcasei pe palet 0,2 -
2 Asamblarea prizei i a stecherului la cablu
0,4 -
3 Asamblarea frnei pe carcas 0,7 1
4 Conectarea cablului la motor 0,1 1, 2
5 Conecatrea cablului la
ntreruptor 0,3 2
6 Asamblarea mecanismului de
frnare 0,11 3
7 Asamlarea discului de frnare 0,32 3
8 Asamblarea motorului cu
frna 0,6 3, 4
9 Montarea plcii de frnare pe motor i reglarea ei
0,27 6, 7, 8
10 Asamblarea comutatorului pe
motorul cu frn 0,38 5, 8
11 Asamblarea capacului de
protecie, control i testare 0,5 9, 10
12 mpachetarea i ambalarea 0,12 11
Durata total a asamblrii TAt 4 min
Cu datele din tabelul 5.1 se construiete graful din figura 5.1, care ofer reprezentarea
grafic a asamblrii unui obiect electrocasnic. Nodurile fr precedene sunt primele noduri care
se plaseaz pe intrarea n graf n partea stng.
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
5
13
2
6
7
8
5
4 10
9
11 12
0,2
0,4
0,7
0,1
0,3
0,11
0,32
0,6
0,27
0,38
0,5 0,12
SAe9SAej
1 j 12
I
I
E1
2
Fig 5.1 Graful asamblrii obiectului electrocasnic
n noduri au fost nscrise numai numerele sarcinilor elementare, de exemplu 9,
renunndu-se la scrierea complet, ca de exemplu SAe9, iar deasupra sau alturat a fost nscris
timpul efecturii respectivei sarcini.
Echilibrarea ntrzierilor (ateptrilor) presupune reducerea asincronismelor de orice fel,
astfel ca (min tast) 0, n toate cele qA posturi de asamblare ale liniei , ceea ce se realizeaz prin
ncrcarea aproximativ egal a tuturor posturilor liniei. Echilibrarea liniei se realizeaz impunnd
constrngeri n endomediul liniei.
REGULI DE ECHILIBRARE I COMBINARE
Echilibrarea ncrcrii liniei const n combinarea sarcinilor elementare, astfel ca orice
asincronism TA0, nct s se obin un asincronism TA ad max(10 %)*TA imp. Dac
rezult (+TAi) atunci PAi va deveni un post loc ngust iar SAej ce depete posibilul se
redistribuie la dreapta grafului. Dac nu este posibil, se utilizeaz metoda formrii unei staii de
lucru n paralel. Dac rezult (-TAi) atunci PAi va fi un post subncrcat. n scopul ncrcrii
complete a lui, la operaia existent, deja format, se mai adaug alte sarcini elementare
suplimentare, adiacente la dreapta, pn cnd se obine TAi 0. Echilibrarea se obine cnd
pentru PAi, 1 i qA (TAi 0) min(tast 0). Minimizarea este admisibil dac TA ad
max(10 %)*TA imp. n sistemul de asamblare va trebui s rezulte:
) PA1 PA2 PA3 PAi PA(q-1) PAq , pentru care s fie satisfcute regulile de
ordonare:
) Tc1 > Tc2 > Tc3>> Tci >> Tc(q-1) > Tcq;
) Rf1 < Rf2 < Rf3
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
6
) ut1 > ut2 > ut3 >> uti >> ut(q-1) > utq.
Aceste reguli impun alocarea SAej n OAi prin deplasarea adiacent spre stnga fluxului (spre
amonte), cu respectarea precedenelor, rezultnd: tactul liniei TLA= max (TA1 sau TA2 ) i min TAq
iar RLA=min (RA1 sau RA2) i RAq>RA1.
EVALUAREA ECHILIBRRII LINIEI DE ASAMBLARE
Asincronismele de orice fel produc timpi de ateptare, pozitivi sau negativi, care
afecteaz negativ funcionalele de performan, n special eficiena. Dac se noteaz cu pLA-
pierderile totale n toate cele qA PAi ale LAs rezult c pentru ntreaga linie, pierderile vor fi:
pLAs= 1-
AA
n
1jAejAA
A*A
n
1jAej
Tq
tTq
Tq
ttSAetSAe
[%]
Expresia anterioar exprim pierderile totale ale liniei de asamblare, provocate de
ntrzierile, ateptrile, produse de dezechilibrele din toate posturile liniei. Pierderile de mai sus
provocate de timpii de ateptare nu trebuie confundate cu cu defectabilitatea componentelor
liniei, care este provocat de blocajele funcionale ale componentelor liniei.
METODE DE ALOCARE A SARCINILOR ELEMENTARE UNEI OPERAII DE
ASAMBLARE
Alocartea sarcinilor elementare n formarea unei operaii const n combinarea acestora,
cu respectarea condiiilor de preceden, a restriciei TAi TA imp, i min(TAi 0) astfel ca
(tast0) n scopul min (pAi) 0,20 i a max (EAi, uti). Combinarea SAej se face pas cu pas pentru
toate adiacenele grafului. Echilibrarea ideal presupune pA=0 qA*TA med=j
Aejt , care, de
obicei, nu poate fi realizat practic.
Metodele de alocare a sarcinilor elementare pe operaii se mai denumesc i metodele de
echilibrare a liniei, apeleaz la euristica inginereasc i const n rezolvarea logic, manual, prin
multe ncercri, i nu garanteaz optimizarea ideal ci gsirea unor soluii bune, acceptabile din
punct de vedere practic. Dintre acestea vor fi tratate cele mai uzuale i anume: metoda sarcinii
cea mai mare, metoda Killbridge-Wester, metoda irului ponderilor, metoda posturilor n paralel
i metoda COMSOAL.
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
7
Alocarea se face ncepnd cu intrrile, dinspre amonte, i sfrind cu ieirile, ctre aval, pas cu
pas, adiacen cu adiacen.
Toate exemplificrile care urmeaz vor folosi datele grafului din figura 5.1.
METODA SARCINII CEA MAI MARE.
Metoda se bazeaz pe ordonarea SAej, n ordinea strict descresctoare a tAej din care se
extag i se aloc, n ordine strict, SAej care formeaz adiacene strict succesive, pn cnd se
respect condiia j
impAAej Tt . Pn aici se formeaz o operaie.
Procedura se repet identic cu SAej rmase n tabel, pn la epuizarea tuturor sarcinilor.
Procedura este urmtoarea:
Pasul 1) Se listeaz toate SAej, din fia tehnologic, n ordinea descresctoare a valorilor
tAej, ncepnd cu valoarea cea mai mare i sfrind cu cea mai mic;
Pasul 2) Se asigneaz SAej din tabel, OAi curente, cu valoarea cea mai mare, n ordinea
strict descresctoare, numai dac formeaz adiacen cu SAe(j-1) alocat anterior;
Pasul 3) Se continu alocarea SAe(j+k) din tabel, OAi curente, n ordinea strict
descresctoare dac formeaz adiacen cu SAej anterior alocat;
Pasul 4) Se repet paii 2) i 3) pentru fiecare SAej urmtoare pn la satisfacerea
condiiei j
impAAej Tt . n acest moment a fost constituit o OAi.
Pasul 5) Se repet procedura, cuprinznd paii 1, 2, 3, 4, pn la epuizarea tuturor
sarcinilor din tabel.
n cele ce urmeaz se va aplica procedura prezentat, folosind datele din graful figura
6.2, pentru un TA imp=1 min.
Pas 1) n tabelul 5.2 se prezint SAej ordonate n ordinea din fia tehnologic, tabelul 5.1, iar n
tabelul 5.3 se ordoneaz, n ordinea strict descresctoare a tAej, toate SAej din tabelul anterior;
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
8
Tabelul 5.2 Tabelul 5.3
SAej tAej
[min]
Condiii de
preceden
1 0,2 -
2 0,4 -
3 0,7 1
4 0,1 1, 2
5 0,3 2
6 0,11 3
7 0,32 3
8 0,6 3, 4
9 0,27 6, 7, 8
10 0,38 5, 8
11 0,5 9, 10
12 0,12 11
SAej tAej
[min]
Condiii de preceden
3 0,7 1
8 0,6 3, 4
11 0,5 9, 10
2 0,4 -
10 0,38 5, 8
7 0,32 3
5 0,3 2
9 0,27 6, 7, 8
1 0,2 -
12 0,12 11
6 0,11 3
4 0,1 1, 2
Pas 2) n tabelul 5.4 se prezint SAej ordonate n ordinea strict descresctoare a tAej i se aloc
SAe2SAe5SAe1SAe4OA1 care n graful din figura 4.1 au adiacene, iar 4,1,5,2j
Aejt =1
min=TA imp. Dac s-ar continua alocarea s-ar depi TA imp. Astfel alocarea sarcinilor elementare
pentru OA1 a luat sfrit. n tabelul 4.2 se taie SAej alocate OA1;
Tabelul 5.4
SAej OAi tAej
[min] ]PL[min/
T)t(
i
jAiAej
Condiii
de
preceden
2
OA1
0,4
1
-
5 0,3 2
1 0,2 -
4 0,1 1, 2
3 OA2
0,7 0,81
1
6 0,11 3
8 OA3
0,6 0,987
3, 4
10 0,38 5, 8
7 OA4
0,32 0,59
3
9 0,27 6, 7, 8
11 OA5
0,5 0,62
9, 10
12 0,11 11
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
9
Pas 3) Se aplic aceeai procedur urmtoarei operaii OA2. Ea se formeaz cu sarcinile
elementare rmase netiate n tabelul 4.4. Se constat c sarcinile cele mai mari, adiacente cu
precedentele sunt SAe3SAe6OA2 tAe3+tAe6=TA2=0,7+0,11=0,81 min
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
10
METODA KILLBRIDGE WESTER
Aceast metod se aplic problemelor de echilibrare complexe i dificile. Este o
procedur euristico- inginereasc. Simplitatea ei const n faptul c oricare SAej se selecteaz n
ordinea poziiei naturale a ei n fia tehnologic. Astfel primele SAej din amontele de intrare al
grafului sunt i intrri n graf. Aceasta elimin una dintre dificultile metodei sarcinii cea mai
mare, n care sarcini de la sfritul irului precedenelor pot devein primele sarcini (de intrare) n
graf, pentru faptul c valorile corespunztoare ale lui tAej sunt cele mai mari.
Se impune a fi precizate urmtoarele reguli: nodurile (sarcinile elementare) ale grafului se
plaseaz ordonate pe coloane; toate sarcinile elementare fr precedene se plaseaz n coloana
nti, pe intrare n amonte; coloanele se succed, n sens cresctor, de la stnga (amonte) ctre
dreapta (aval); unei coloane i se aloc o operaie de asamblare care va purta numrul coloanei;
dac o sarcin poate fi deplasat n ambele coloane (la stnga i la dreapta), ea se deseneaz cu
linie ntrerupt, deplasarea ei se indic printr-o sgeat groas i se listeaz n parantez, n
ambele coloane; toi parametrii coloanelor au ca indici numrul curent al coloanei; prin
deplasarea unei sarcini ntr-o alt coloan, pe aceasta poate aprea un asincronism pozitiv (loc
ngust) sau negativ (post subncrcat); pentru a se respecta, cu strictee, condiiile de preceden,
transferul dintr-o coloan n alta se face totdeauna spre stnga ( spre amonte, intrare) i numai n
cazul n care nu se ndeplinete vreo condiie, caz rar ntlnit, transferul se va face la dreapta,
spre aval.
Procedura Killbridge-Wester const n rezolvarea problemei fie prin metoda grafului, fie prin
metoda tabelar.
Metoda grafului. Dispunnd de fia tehnologic, se construiete schema precedenelor
(succesiunilor) astfel ca nodurile grafului s fie dispuse pe coloane, ca n figura 5.4.
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
11
1
3
5
2
4
8
7
6
11 12
I II III IV V VI
4
55
0,2
0,4
0,7
0,1
0,3
0,11
0,32
0,6
0,27
0,38
0,5 0,12(0,1)
(0,3) (0,3)
3,0t 4IA
1,0t 5IA
0t 45IA
5,4,2,1jAejI SOA
min1T
3,01,04,02,0T
impA
AI
6
(0,11)
19,0T 6IIA
min1T81,0
11,07,0T
SOA
19,0T
impA
IIA
6,3jAejII
IIA
10
9
08,0T IIIA
8,7jASejIII SOA
min1T92,0
6,032,0T
impA
IIIA
35
,0
TIV
A
1
0,9
jA
ejIV
SO
A
m
in1
T6
5,0
38
,02
7,0
T
imp
A
IVA
11
AS
eV
SO
A
min
1T
5,0
T
imp
AVA
5,0
TV
A
12
Ae
VI
SO
A
88
,0
TV
IA
m
in1
T
12
,0
T
imp
AVI
A
Fig 5.4 Graful alocrii sarcinilor pe operaii prin metoda Killbridge-Wester
Procedura va fi exemplificat, ca i n cazul precedent, pe graful de precedene iniial din figura
5.2. n figura de mai sus, n coloana I au fost plasate SAe1 i SAe2, cu precedene pe SAe4 i SAe5.
Cum tAe1+tAe2=0,2+0,4=0,6 min < TAimp=1 min, trebuie s se mai aloce sarcini suplimentare.
Dinspre dreapta, coloana II, nu poate intra n coloana I, SAe3 tAe3=0,7 min, pentru c depete
TAimp=1 min, dar pot intra SAe4 i SAe5, indicate prin sgei ngroate i noduri cu linie ntrerupt.
Transferul SAe4 las un asincronism TA I 4=- 0,3 , iar cel al lui SAe5TA e 5= - 0,1. Rezult c
dac (col I) OA1= 5,4,2,1jAejS
TA1=0,2+0,4+0,1+0,3=1 min=TA imp TA 1=0. n coloana II a
mai rmas SAe3 tAe3=0,7 minTA II=-0,3 min. Oricare transfer al SAe7, 8 facce ca TAe II >TA
imp. Singurul transfer admis este cel al SAe6 din coloana treia n a doua, aa cum este artat n
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
12
graf. Rezult c (col II)OA2= 6,3j
AejS
TA 2=0,7+0,11=0,81 minTA2=-0,19. Se constat
c SAe5 a fost alocat OA1, aa c a devenit inutil plasat n coloana treia. n coloana treia a mai
rmas SAe7 i SAe8 tAe7+tAe8=0,32+0,6=0,92 min=TA 3TA3=-0,08 min. Se constat c oricare
sarcin la dreapta (col IV) nu ndeplinete condiia alocrii, deoarece s-ar depi TA imp. Deci
OA3= 8,7j
AejS
. Din fia tehnologic, tabelul , se constat c sarcinile SAe11 i SAe12 nu pot fi
combinate, nici ntre ele i nici cu alte sarcini, constituindu-se fiecare n cte o operaie
independent, adic OA5=SAe11 cu TA5=tAe11=0,5 min TA5=-0,5 min i OA6=SA12 cu
TA6=tAe12=0,12 minTA6=-0,88 min. Rmne ca OA4= 10,9j
AejS
TA4=0,27+0,38=0,65
min TA4=-0,35 min. Au rezultat 6 operaii i deci 6 posturi de asamblare. Acest sistem de
asamblare compozat prin metoda Killbridge Wester provoac o pierdere de 33%. Aceast
pierdere inadmisibil este provocat de postul de ambalare, care este insuficient ncrcat. Dac se
exclude acest post din sistem ca indirect productiv, atunci pierderea total ar fi de cca. 20%, deci
admisibil.
Graful de compozare rezultat al sistemului de asamblare este prezentat n figura 5.6, a).
PA PA PA PA PA PA1 2 3 4 5 6
I
5,4,2,1j
AejS
8,7j
jAeS
10,9j
AejS Ae11S SAe12
6,3j
AejS
Fig 5.6, a) Graful compozrii sistemului de asamblare prin metoda grafului, Killbridge
Metoda tabelar. Conform metodei tabelare se listeaz fia tehnologic i se grupeaz sarcinile,
respectnd condiiile de preceden i durata impus ciclului de asamblare ca n tabelul 5.5. Din
tabelul precedent rezult o alocare nesatisfctoare a sarcinilor pe operaii deoarece
asincronismele sunt mari, pozitive i negative (de exemplu col I, col IV, col V, col VI).
Realocarea sarcinilor pe operaii i posturi ca n tabelul 5.6, reduce considerabil asincronismele
i conduce la o soluie cu cinci posturi, figura 5.7, b) toate cu asincronisme negative.
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 5
13
Tabelul 5.5
SAej Coloana
c
t Aej
[min] [min]
tccol/t Aecj
Aej
[min]
Ttt impAAcAec
1 I
0,2 0,6 -0,4
2 0,4
3
II
0,7
1,1 +0,1 4 0,1
5 0,3
(5)
III
(0,3) +(0,3)
1,03
+(0,3)
+0,03
6 0,11
7 0,32
8 0,6
9 IV
0,27 0,65 -0,35
10 0,38
11 V 0,5 0,5 -0,5
12 VI 0,12 0,12 -0,88
Tabelul 5.6
SAej
Coloana
c
PAi
t Aej
[min] [min]
tccol/t Aecj
Aej
[min]
Ttt impAAcAec
1
PA1
0,2
1 0 2 0,4
4 0,1
5 0,3
3 PA2
0,7 0,81 -0,19
6 0,11
7 PA3
0,32 0,92 -0,08
8 0,6
9 PA4
0,27 0,65 -0,35
10 0,38
11 PA5
0,5 0,62 -0,38
12 0,12
PA PA PA PA2 31 4
PA5
I
Fig 5.6, b) Graful compozrii sistemului de asamblare prin metoda tabelar, Killbridge
Pierderile provocate de aceast soluie sunt de sub 20 %.
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 6
1
ECHILIBRAREA LINIILOR DE ASAMBLARE
3. METODA IRULUI PONDERILOR
Metoda irului ponderilor a fost elaborat de Helgeson i Birnie.
Fie un sistem complet de evenimente (sarcini elementare). Ponderea unui eveniment
SAej este dat de valoarea j
Aejt , ncepnd cu valoarea proprie pn la a ultimului eveniment
din ir.
Metoda const n calculul ponderii fiecrei SAej, ordonarea acestora ntr-un ir strict
descresctor al valorilor ponderilor i alocarea SAej unei OAi, respectnd condiiile de preceden
i durata tactului impus.
Procedura de alocare a sarcinilor pe operaii const n:
Pas 1) Se calculeaz ponderea fiecrei SAej n irul sarcinilor ordonate din fia tehnologic, ca
j
Aejt , ncepnd cu valoarea proprie pn la ultima sarcin din fia tehnologic;
Pas 2) Se listeaz SAej n ordinea strict descresctoare a valorii ponderii;
Pas 3) Se aloc SAej OAi n ordinea descresctoare a ponderilor, respectnd condiiile de
preceden i minTAi 0.
Pentru exemplificare se va considera cazul tratat iniial, a crui fi tehnologic este
dat n tabelul 6.1.
Tabelul 6.1
Nr crt Sarcina de asamblare
elementar SAej
tAej [min /
SAej]
Condiii de
prceden
1 Plasarea carcasei pe palet 0,2 -
2 Asamblarea prizei i a
stecherului la cablu 0,4 -
3 Asamlarea frnei pe carcas 0,7 1
4 Conectarea cablului la motor 0,1 1, 2
5 Conecatrea cablului la
ntreruptor 0,3 2
6 Asamblarea mecanismului de
frnare 0,11 3
7 Asamlarea discului de frnare 0,32 3
8 Asamblarea motorului cu frna 0,6 3, 4
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 6
2
9 Montarea plcii de frnare pe
motor i reglarea ei 0,27 6, 7, 8
10 Asamblarea comutatorului pe
motorul cu frn 0,38 5, 8
11 Asamblarea capacului de
protecie, control i testare 0,5 9, 10
12 mpachetarea i ambalarea 0,12 11
Durata total a asamblrii TAt 4 min
13
2
6
7
8
5
4 10
9
11 12
0,2
0,4
0,7
0,1
0,3
0,11
0,32
0,6
0,27
0,38
0,5 0,12
SAe9SAej
1 j 12
I
I
E1
2
Fig 6.1 Graful asamblrii obiectului electrocasnic
n tabelul 6.2 se prezint ponderile calculate din fia tehnologic, tabelul 6.1.
Tabelul 6.2
SAej
tAej
[min]
j
Aejt
[min]
Condiii de
preceden
1 0,2 3,30 -
2 0,4 2,67 -
3 0,7 3,00 1
4 0,1 1,97 1, 2
5 0,3 1,30 2
6 0,11 1,00 3
7 0,32 1,21 3
8 0,6 1,87 3, 4
9 0,27 0,89 6, 7, 8
10 0,38 1,00 5, 8
11 0,5 0,62 9, 10
12 0,12 0,12 11
Din graful precedenelor figura 6.1 rezult c irul ordonat al SAej pentru SAe1
SAe1SAe3SAe4SAe6SAe7SAe8SAe9SAe10SAE11SAe12, a crei pondere n timp va fi
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 6
3
PSAe1=tAe1+tAe3+tAe4+tAe6+tAe7+tAe8+tAe9+tAe10+tAe11+tAe12=0,2+0,7+0,1+0,11+0,32+
+0,6+0,27+0,38+0,5+0,12=3,30 min. Calculul lui PSAe8tAe8+tAe9+tAe10+tAe11+tAe12
=0,6+0,27+0,38+0,5+0,12=1,87 min.
Listarea ponderilor tuturor sarcinilor este dat n tabelul 6.3.
Tabelul 6.3
SAej
tAej
[min]
j
Aejt
[min]
Condiii de
preceden
1 0,2 3,30 -
2 0,4 2,67 -
3 0,7 3,00 1
4 0,1 1,97 1, 2
5 0,3 1,30 2
6 0,11 1,00 3
7 0,32 1,21 3
8 0,6 1,87 3, 4
9 0,27 0,89 6, 7, 8
10 0,38 1,00 5, 8
11 0,5 0,62 9, 10
12 0,12 0,12 11
Ordonarea strict a sarcinilor elementare n funcie de valoarea ponderii este dat n tabelul 6.4.
Tabelul 6.4
SAej tAej
[min] j
Aejt
[min]
Condiii de
preceden
1 3,30 3,30 -
3 3,00 3,00 1
2 2,67 2,67 -
4 1,97 1,97 1, 2
8 1,87 1,87 3, 4
5 1,30 1,30 2
7 1,21 1,21 3
6 1,00 1,00 3
10 1,00 1,00 5, 8
9 0,89 0,89 6, 7, 8
11 0,62 0,62 9, 10
12 0,12 0,12 11
Alocarea sarcinilor elementare pe operaii, n ordinea strict a valorii ponderii, cu
respectarea condiiilor de preceden, este dat n tabelul 5.5.
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 6
4
Tabelul 6.5
SAej
PAi tAej
[min]
tAi=j
Aejt
[min] [min]
Ttt impAAiAi
Condiii de
preceden
1 1
0,2 0,90 -0,10
-
3 0,7 1
2
2
0,4
0,91 -0,09
-
4 0,1 1, 2
5 0,3 2
6 0,11 3
8 3
0,6 0,92 -0,08
3, 4
7 0,32 3
10 4
0,38 0,65 -0,35
5, 8
9 0,27 6, 7, 8
11 5
0,5 0,62 -0,38
9, 10
12 0,12 11
Din ultimul tabel se constat c a fost obinut o alocare mult mai echilibrat ( mai bun)
dect n oricare alta precedent, obinute prin metodele anterioare, ceea ce se percepe prin
asincronismele mici, toate negative, lsnd loc alocrii i a unor activiti indirect productive
fiecrei operaii. n ultimul tabel, operaiile obinute au fost asignate posturilor de asamblare. Au
rezultat 5 posturi, ca i n cazurile anterioare, deosebindu-se prin structura operaiilor. Graful
compozrii sistemului de asamblare este prezentat n figura 6.2.
PA PA PAPA PA1 2 3 4 5I EA A
3,1j
SAejS
6,5,4,2j
AejS
8,7j
AejS
10,9j
AejS
12,11j
AejS
Fig. 6.2 Graful compozrii sistemului de asamblare, prin metoda irului ponderilor
Se constat c metoda irului ponderilor devine cea mai eficient metod de alocare,
utilizabil n alocarea sarcinilor n procese tehnologice mari i complexe, fiind potrivit pentru
utilizarea calculatorului.
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 6
5
4. METODA POSTURILOR DE LUCRU N PARALEL
Atunci cnd, din considerente tehnologice, o sarcin elementar nu mai poate fi
descompus n altele mai simple, iar tAej > TA imp, se recurge la alocarea sarcinii pe o staie de
lucru Stli cu pji (tAej/ TA imp), n care pji este un numr ntreg de posturi de asamblare identice
care vor lucra n paralel, executnd aceeai sarcin. Pentru obinerea unei ncrcri bune a tuturor
(pji PAji), sarcinii curente i se mai adaug i alte sarcini, cu respectarea condiiilor de preceden
i a unui grad de ncrcare ct mai mare care se asigur printr-un asincronism (minTAi 0).
Considernd exemplul din graful precedenelor din figura 6.1, o echilibrare perfect,
pentru min4t12
1jAej
i TA imp=1 min, rezult pentru pA=0 % qA=4 PA.
Din toate analizele (alocrile ) anterioare au rezultat qA=5 PA seriale, cu pA 20%. Deci
trebuie combinate dou operaii seriale ntr-una n paralel. Exist mai multe soluii dar cea mai
bun este cea prezentat n tabelul 6.6.
Tabelul 6.5
SAej PAi tAej
[min]
TAi=j
aejt
[min]
TAi=TAi-TA imp [min]
Condiii de
preceden
1
PA11 PA12
=StA1
0,2
2 0
-
2 0,4 -
3 0,7 1
4 0,1 1, 2
8 0,6 3, 4
5
PA2
0,3
1 0
2
6 0,11 3
7 0,32 3
9 0,27 6, 7, 8
10
PA3
0,38
1 0
5, 8
11 0,5 9, 10
12 0,12 11
Alocarea sarcinilor pe posturi n paralel, din tabelul anterior, este prezentat n graful
din figura 6.3.
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 6
6
1
2
3
4
5
9
6
7
10
8 11 12I
I
1
2
E0,2
0,4
0,7
0,1
0,3
0,11
0,32
0,6
0,27
0,38
0,5 0,12
OA
PA
OA
PA
1211
11
12
OA
PA
OA
PA
2
2
3
3
Fig 8.9 Graful alocrii sarcinilor prin metoda posturilor n paralel
PARamificRamific
PA
PA PA
11
12
2 3
I E
Sb T
f
8,4,3,2,1j
AejS
9,7,6,5j
AejS
12,11,10jAejS
1tAS
StA1
Fig 6.3 Graful alocrii sarcinilor prin metoda posturilor n paralel
Staia de asamblare StA1=SA11SA12 s-a format combinnd astfel sarcinile de asamblare
nct s rezulte (maxTA1)=2 min=2*TAi, cele dou posturi n paralel lucrnd alternativ, cu
ciclurile decalate cu o jumtate de tact.
Nu exist nici-o procedur de formalizare a configurrii n paralel. Numai
ingeniozitatea, abilitile i experiena de proiectant / utilizator face posibil rezolvarea ct mai
corect a echilibrrii liniei.
Graful compozrii sistemului de asamblare cu posturi n paralel se prezint n figura 6.4.
1
2
3
4
5
9
6
7
10
8 11 12I
I
1
2
E0,2
0,4
0,7
0,1
0,3
0,11
0,32
0,6
0,27
0,38
0,5 0,12
OA
PA
OA
PA
1211
11
12
OA
PA
OA
PA
2
2
3
3
Fig 8.9 Graful alocrii sarcinilor prin metoda posturilor n paralel
PARamificRamific
PA
PA PA
11
12
2 3
I E
Sb T
f
8,4,3,2,1j
AejS
9,7,6,5j
AejS
12,11,10jAejS
1tAS
StA1
Fig 6.4 Graful sistemului de asamblare cu posturi n paralel
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 6
7
6. METODA COMSOAL
Metoda COMSOAL, exprimnd abrevierea de la COmputer Method of Sequencing
Operations for Assembly Lines, elaborat de Chrysler Corporation, este una dintre metodele de
echilibrarea a liniilor de fabricaie cu calculatorul. Procedura COMSOAL ofer o succesiune de
soluii alternative, prin iteraii succesive pe calculator, i reine pe cea mai bun dintre ele.
Algoritmul COMSOAL se va exemplifica pe graful anterior, figura 6.1, de asamblare a
obiectului electrocasnic. n continuare vor fi definite cteva noiuni de baz.
Prin intrare absurd (exclus) se va nelege intrarea cu precedene neaplicabile n
practica industrial.
Prin preceden zero sau fr preceden se va nelege sarcina de intrare n postul
curent, excluznd sarcinile alocate anterior.
Prin precedene imediate se vor nelege toate sarcinile rmase nealocate din fia
tehnologic. Se consider ca precedene imediate iniiale sarcinile rezultate din fia tehnologic
fr precedene, cu care ncepe procedura de alocare a sarcinilor pe operaii i posturi i care vor
fi alocate postului nti al liniei.
6.1. Procedura de alocare prin metoda COMSOAL.
Pas 1). Se ntocmete lista A tabelul 6.6, din fia tehnologic i din graful anterior.
Lista A Tabelul 6.6
SAej
Precedenele imediate
1 0
2 0
3 1 (SAe1)
4 2 (SAe1, SAe2)
5 1 (SAe2)
6 1 (SAe3)
7 1 (SAe3)
8 2 (SAe3, SAe4)
9 3 (SAe6, SAe7, SAe8)
10 2 (SAe5, SAe8)
Lista B Tabelul 6.7
SAej fr precedene imediate
1 i 2
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 6
8
11 2 (SAe9, SAe10)
12 1 (SAe11)
Pas 2). Se ntocmete lista B tabelul 6.7, n care se nregistreaz toate SAej , din lista A
care nu au precedene imediate.
Pas 3). Se selecteaz aleatoriu o SAej din lista B.
Procedura de ordonare a SAej n lista urmtoare de selecie se bazeaz pe REGULA DE
CONSTRGERE care se enun astfel din lista A se va selecta, n ordine, acel grup de
Ajj
Aej S)S( a crei sum Ajj
Aej t)t( < TcA, adic suma s nu depeasc perioada ciclului
de asamblare.
Astfel, pentru cazul considerat, condiia restrictiv va fi urmtoarea:
) dac SA(j-1)< SAj < SA(j+1) i tA(i-1)= ij
AejAi)1i(j
Aej )t(t)t( iar
tA(i+1)= Ai)1i(j
Aej t)t( ij
Aej )t( , atunci constrngerea de preceden va fi dat de relaiile
tA(i+1)+tAi TcA i tA(i-1)+tA(i+1) > TcA i rezult c PAi i se aloc SAi=(SA(j-1)+SAj)I cu tAi=(tA(j-
1)+tAj)i TcA.
Pas 4) Se elimin SAj selectat n pasul 3 din ambele liste A i B, prin reactualizarea lor.
Actualizarea este necesar deoarece SAj, selectat n pasul 3, poate fi o preceden imediat
pentru SA(i+1). Ca urmare se modific numrul precedenelor imediate n lista A i SAej, care nu au
precedene imediate, n lista B. Se presupune c n pasul 3, SAe1 se alege arbitrar din lista B,
pentru asignarea la PA1. Aceasta nsemneaz c SAe3 s nu fie mai lung dect oricare dintre
precedenele SAe1 i SAe2. Cum SAe1 i SAe2 au precedene nule (nu au precedene) rezult c n
lista A reactualizat, SAe3 devine fr preceden (cu preceden nul) i se transfer n lista B,
din care dispare SAe1.
Pas 5) Din nou se selecteaz una dintre precedenele SAej din lista B, posibil practic, de
executat n urmtorul ciclu de lucru (de exemplu SAe2).
Pas 6) Se repet paii 4 i 5 pn cnd toate SAej din lista A au fost epuizate, prin alocarea
lor PAi, cu condiia ca tAi TcA.
O soluie admisibil a problemei este prezentat n tabelul 6.8. Aceast soluie conduce la
pierderi de pn la 20%, ca n unele cazuri anterioare.
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 6
9
Pas 7) Se reine soluia obinut i se repet paii 16, ncercnd s se obin o alt
soluie mai bun. Dac se obine o soluie cu pierderi mai mici i o eficien mai mare, aceasta va
fi reinut.
Pas 8) Graful alocrii sarcinilor pe posturi, conform soluiei obinut prin metoda
COMSOAL este prezentat n figura 6.5.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 12
0,20
0,40
0,70
0,10
0,30
0,11
0,32
0,60
0,27
0,38
0,50 0,12I 1
I 2
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
E 12
Fig 6.5 Graful alocrii sarcinilor pe posturi prin metoda COMSOAL
Tabelul 6.8
PAi SAej tAej [min] tAi
[min]
TcA
[min]
tAi=tAi-TcA
[min]
1
1 0,20
1,00
1,00
0 2 0,40
5 0,30
4 0,10
2 3 0,70
0,81 -0,19 6 0,11
3 8 0,60
0,98 -0,02 10 0,38
4 7 0,32
0,59 -0,41 9 0,27
5 11 0,50
0,62 -0,38 12 0,12
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 6
10
6. ALTE METODE DE MBUNTIRE A ECHILIBRRII LINIILOR DE
ASAMBLARE
mbuntirile care pot fi aduse echilibrrii liniilor de asamblare sunt acelea care mresc
indicatorii globali de performan ai sistemului. Principalele ci de mbuntire a echilibrrii
liniilor de asamblare sunt: divizarea unor sarcini n altele i mai simple ( reducerea tAej ),
schimbarea rapid a capetelor multiaxe (reducerea taux, tad, s.a.), preasamblarea unor componente
pe alte linii de asamblare, procurarea unor componente de pe pia sau fabricarea lor prin
colaborri cu teri, eliminarea blocajelor prin folosirea stocatoarelor pe fluxul de asamblare, s.a.
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 7
1
Sistemul flexibil de fabricaie
7.1. Definiie. Structur. Funcii.
S.F.F. reprezint un grup de maini unelte cu comand numeric (M.U.C.N.) legate ntre ele printr-un sistem automat de transport i manipulare a piselor i sculelor, comandat de calculator, care realizeaz prelucrarea automat n serii mici i mijlocii a oricrei piese aparinnd unei familii de piese cu asemnri morfologice i/sau tehnologice, n limitele unei capaciti i ale unui algoritm de fabricaie prestabilite.
Structura general a unui S.F.F., sub forma schemei bloc (fig. 7.1) permite evidenierea funciilor generale ale sistemului:
funcia de prelucrare automat a pieselor; funcia de depozitare, transport i manipulare automat; funcia de comand autoamt a tuturor componentelor sistemului i de supraveghere,
control i diagnostic automate.
Figura 7.1. Structura general a unui SFF
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 7
2
Funcia de prelucrare automat se realizeaz n cadrul subsistemului tehnologic al S.F.F., avnd n componen posturile de lucru PL i mijloacele de manipulare a pieselor i sculelor. Realizarea acestei funcii presupune alimentarea automat cu piese i scule a mainii, schimbarea automat a poziiei piesei n dispozitivul de centrare/fixare, prelucrarea propriu-zis n comand numeric i, eventual, optimizarea procesului de achiere pe maina unealt. Pot fi incluse aici i posturile de splare automat i mainile automate de msurat. Posturile de lucru PL pot fi i posturi pentru montarea automat.
Funcia de depozitare, transport i manipulare automat se refer la fluxul automat al materialelor n S.F.F. i include mai multe funcii pariale:
nmagazinarea automat a pieselor, sculelor, dispozitivelor i materialelor auxiliare; cutarea i livrarea n sistem a pisei, sculei, disp. etc. n mod automat; transportul automat al pieselor, sculelor, dispozitivelor i materialelor auxiliare ntre
depozite i maini; manipulare pieselor, sculelor i dispozitivelor n depozite; colectarea i evacuarea achiilor i lichidelor de rcire-ungere utilizate din sistem.
Condiia principal n funcionarea subsistemului de depozitare i transport este ca transferul materialelor s se efectueze totdeauna la locul i momentul potrivit.
Funcia de comand, spraveghere, control i diagnostic dintr-un S.F.F. este realizat de subsistemul informaional prin fluxul informaional care se transmite n 2 sensuri: sensul direct, al informaiilor de comand i sensul invers, al informaiilor de supraveghere, control i diagnostic.
Funcia de comand automat se realizeaz cu ajutorul unuia sau mai multor calculatoare ce lucreaz n timp real i al unitilor locale de comand (echipamente CNC la MU, automate programabile la sistemele de manipulare i transport, microcalculatoare pt comanda depozitelor automate etc.). Programele de calculator, furnizeaz ntregului sistem informaiile tehnice i organizatorice necesare pt comanda procesului de prelucrare pe MU i pt comanda operativ a produciei (comanda depozitelor de pese i scule, comanda sist. de transport, tipul pieselor n lucru, mrimea i succesiunea seriilor de prelucrare, ncrcarea MU etc.).
Funcia de comand, supraveghere, control i diagnosticare realizeaz monitorizarea S.F.F. i poate include mai multe funcii: o supravegherea strii sculelor; o supravegherea procesului de prel pe MU;
supravegherea funcionrii mainilor i celorlalte componente fizice i diagnosticarea diverselor defeciuni;
supravegherea desfurrii fabricaiei; controlul automat al pieselor prelucrate etc.
Informaiile pentru realizarea acestor subfuncii sunt obinute din sistem cu ajutorul unor traductoare, senzori, aparate de msur etc. i se transmit, n sens invers, ctre calculatorul de proces
Caracteristicile principale ale unui S.F.F. constau n urmtoarele: se poate realiza prelucrarea succesiv sau n paralel a diverse piese, mai mult sau mai
puin asemntoare ca form i proces tehnologic, mrimea seriilor de fabricaie putnd diferi foarte mult;
se realizeaz legtura exterioar ntre mainile unelte ale sistemului, prin care semifabricatul poate trece de la o main la alte pe diverse ci. Timpul de prelucrare pe diferite maini nu depinde de tactul de lucru al S.F.F. Diferena dintre timpii de prelucrare pe maini i tactul sistemului se compenseaz prin amplasarea depozitelor descentralizate de piese;
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 7
3
prelucrarea se realizeaz cu aceleai MU, fr reglaje suplimentare la trecerea de la prelucrarea unei piese la alta sau cu efectuarea unor reglaje ale dispozitivelor componente
sau parametrilor de lucru;
permit trecerea la producia neasistat de operatori datorit sistemelor automate de transport i alimentare automat i datorit existenei depozitelor centrale ce asigur rezerva de piese i scule pe durata a cel puin unui schimb;
permit realizarea coordonrii prelucrrii informaiilor de ordin tehnic i a celor organizatorice, n cadrul unor programe de producie prestabilite, care ns pot fi corectate automat n funcie de starea real de funcionare a sistemului la un moment dat.
7.2. Clasificarea S.F.F.
Principalele criterii de clasificare ale S.F.F. sunt:
mrimea seriilor de fabricaie; forma geometric a pieselor prelucrate n S.F.F.; tipul mainilor unelte care constituie posturile de lucru ale S.F.F.; geometria traseelor de transport.
Mrimea seriilor de fabricaie este un criteriu util n dimensionarea S.F.F. Din acest punct de vedere exist:
1. S.F.F. pentru prelucrarea n serii mari a unui nomenclator redus de tipuri de piese (ex.: blocuri motor de autovehicule);
2. S.F.F. pentru serii medii de fabricaie a unui numr mediu de tipuri de piese; 3. S.F.F. pentru prelucrarea n serii mici si foarte mici (chiar unicate).
Clasificarea n funcie de forma geometric a pieselor prelucrate, este util n proiectarea S.F.F. astfel nct s se obin o cretere a nivelului de tipizare i normalizare a componentelor sistemului. Conform acestui criteriu exist 2 grupe:
S.F.F. pentru prelucrarea pieselor de revoluie;
S.F.F. pentru prelucrarea pieselor prismatice, de tipul carcaselor (80% din S.F.F. pe plan
mondial).
n fiecare din cele 2 grupe pot fi create subgrupe determinate de raportul
lungime/diametru pentru piesele de revoluie, sau raportul ntre lungime, lime, nlime pentru piesele prismatice.
Conform celui de al treilea criteriu, tipul de MU care constituie posturile de lucru, S.F.F.
se mpart n trei grupe:
1. S.F.F. realizate cu MU ce se pot completa reciproc din punct de vedere al posibilitilor tehnologice (strunguri, m. de frezat, m. de gurit cu comanda numeric etc.);
2. S.F. realizate cu MU care se pot nlocui reciproc ca posibiliti tehnologice (centre de prelucrare);
3. S.F.F. combinate, realizate cu MU de ambele tipuri (maini din gr. 1 la care se adaug centre de prelucrare).
n cazul MU care se pot nlocui reciproc, se poate ajunge la un coeficient de utilizare a
timpului disponibil de 100%. Alegerea postului de lucru este liber, mainile nefiind prioritare, iar ieirea din uz a unui post afecteaz n mic msur funcionare ntregului sistem. Dezavantajul unui astfel de tip de S.F.F. este dat de costul de investiie ridicat.
n practic, pentru a beneficia de avantajele ambelor tipuri de sisteme, S.F.F. se realizeaz prin combinarea ambelor tipuri de maini. Se adopt un nr. de maini care se
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 7
4
completeaz reciproc i suplimentar, pentru anumite sarcini de prelucrare se mai adaug unul sau dou centre de prelucrare. Se obine o cretere a gradului de flexibilitate i o siguran n funcionare determinat de redundana mainilor componente.
n Japonia se utilizeaz o clasificarea S.F.F. dup geometria sistemului de transport al pieselor, util n elaborarea schemei de amplasare spaial a posturilor de lucru:
S.F.F. cu transport liniar - piesele sunt transportate ntr-o direcie printre posturile de lucru ale sistemului care sunt aezate n linie; S.F.F. cu transport circular, la care posturile au o amplasare circular; S.F.F. cu sistem de transport prin care se realizeaz accesul liber al pieselor la oricare
post de lucru din sistem, obinndu-se n acest mod cel mai nalt grad de flexibilitate i cel mai mare coeficient de utilizare al timpului de lucru al mainilor.
7.3. Flexibilitatea i automatizarea S.F.F.
Productivitatea maxim i flexibilitatea necesar concepiei i exploatrii S.F.F. se obin prin crearea unui echilibru ntre gradul de flexibilitate i automatizare.
Gradul de flexibilitate al unui S.F.F. se apreciaz global prin numrul tipurilor de piese prelucrabile n cadrul sistemului. Acest mod de apreciere nu ia ns n consideraie aspectele calitative, tipul de produse putnd nsemna uneori doar dimensiuni diferite ale unor piese cu
forme similare, iar n alte cazuri n grupa respectiv putnd fi introduse att piese prismatice ct i piese de revoluie.
O apreciere mai exact a gradului de flexibilitate al S.F.F. se poate face prin numrul strilor diferite ale sistemului, lund n consideraie i timpul i cheltuielile necesare adaptrii sistemului la noua stare.
Flexibilitatea unui S.F.F. este practic determinat de dou componente: o flexibilitatea structurii hardware a sistemului; o flexibilitatea structurii software.
Flexibilitatea tehnologic a posturilor de lucru este dat de tipul i numrul operaiilor tehnologice care se pot executa, adic de nr. de scule, de mrimea i forma spaiului de lucru, care este determinat de axele de micare ale mainii i cursele maxime dup aceste axe i de limitele de reglare a regimului de achiere. Aceast flexibilitate se obine prin realizarea posturilor de lucru n concepie modular.
Subistemul de depozitare, transport i manipulare realizeaz flexibilitatea prin utilizarea paletelor de piese n scopul depozitrii controlate,al transportului, manipulrii i prinderii n posturile de lucru.
Flexibilitatea subsistemului de comand, supraveghere, control i diagnostic este dat de capacitatea de memorare a unui nr. ct mai mare de programe, de viteza de accesare a
memoriilor i viteza i capacitatea de transmitere a informaiilor prin interfa, precum i de posibilitatea de modificare n timp real a programelor de comand.
Flexibilitatea structurii hardware a S.F.F. nu se poate realiza fr posibilitatea valorificrii n exploatare printr-un sistem de programe corespunztor, adic printr-o structur software ct mai flexibil. Aceasta se obine prin elaborarea rapid a programelor de prelucrare i n special, printr-o flexibilitate mare a planificrii calendaristice, a programelor de conducere operativ a produciei i a dispecerizrii acesteia (distribuirea flexibil a lucrrilor n funcie de starea real a sistemului).
Obinerea unei productiviti ridicate se realizeaz prin automatizarea S.F.F. Gradul de automatizare al S.F.F. poate fi exprimat prin numrul i tipul funciunilor parial automatizate n cadrul sistemului. Prima treapt de automatizare a produciei se obine prin utilizarea MUCN la care doar funcia de prelucrare este automatizat. Adugarea unor noi funcii automatizate conduce la trepte superioare de automatizare a S.F.F. (fig. 7.2).
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 7
5
Figura 7.2. Ierarhia automatizrii fabricaiei flexibile
Domeniile de utilizare eficient a sistemelor de fabricaie cu grade de flexibilitate i automatizare diferit, n funcie de dimensiunile seriilor de prelucrare i de diversitatea pieselor prelucrate este prezentat n fig. 6.3. n domeniul seriilor mari i al produciei de mas pentru un singur tip de piese, eficacitatea maxim o au liniile automate de transfer cu automatizare rigid. n cazul opus, al produciei de serie foarte mic sau de unicate se utilizeaz MUCN. ntre cele dou extreme se afl sistemele flexibile cu diverse nivele de automatizare: modulul flexibil de fabricaie (M.F.F.) i sistemul flexibil de fabricaie (S.F.F.).
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 7
6
Figura 7.3. Raportul flexibiliate productivitate n automatizarea fabricaiei
7.4. Criterii de evaluare a flexibilitii n majoritatea lucrrilor criteriile de evaluare a flexibilitii se mpart n dou mari
categorii: calitativ - descriptive i cantitativ-relaionale. n acestea sunt folosite criteriile: gradul de diversificare tipologic a sarcinii de producie, mrimea lotului de fabricaie, costurile i timpii de adaptare i reglare la schimbarea sarcinii de producie, gradul de ncrcare a locului i forei de munc, costurile de producie, gradul de nchidere a procesului, creterea capacitilor de producie i a productivitii muncii .a.
Relaiile exprim adesea dependenele ntre doi, trei parametrii exprimnd astfel un aspect particular. Nu exist o expresie global a flexibilitii, ci numai unele parial restrnse, localizate pe o zon a sistemului.
Cele mai reprezentative criterii globale sunt:
- diversitatea tipologic a sarcinii de fabricaie, - timpul i costul schimbrii strii sistemului la schimbarea sarcinii de fabricaie, - mrimea lotului de fabricaie i frecvena schimbrii lui, - efortul material, uman i de conducere / planificare la schimbarea sarcini de
fabricaie.
7.5. Indicatori de evaluare a flexibilitii
Flexibilitatea poate fi evaluat prin mai muli indicatori, cei mai importani fiind cei cinci de mai jos.
1. Flexibilitatea tehnologic, este capacitatea sistemului de fabricaie de a executa diferite sarcini de fabricaie curente (SaFac) dintr-un numr mare de sarcini de fabricaie posibile (SaFap) pentru o clas sau familie de repere.
1SaFa
SaFaF
p
ct (7.1)
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 7
7
2. Flexibilitatea de manipulare, este raportul dintre numrul itinerariilor (traselor) de transport oferite de sistem i numrul de trasee posibile i necesare pentru o familie de repere.
1Itp
ItpF
p
cstr (7.2)
3. Flexibilitatea structural, exprim capacitatea unui sistem de fabricaie de a-i modifica structura intern prin reconfigurare, extindere, restrngere pentru execuia sarcinii de fabricaie curent.
1S
SrF
p
cstr (7.3)
Src numrul structurilor reconfigurabile pe care le realizeaz sistemul pentru execuia SaFac; Sp - numrul configurrilor posibile.
4. Flexibilitatea de adaptare, capacitatea sistemului de fabricaie de a se adapta structural la sarcini diferite de fabricaie curente cu costuri minime i se exprim prin relaia:
1I
CC1F
SFF
manadmatad
str
(7.4)
n care:
- Cad mat sunt cheltuielile materiale de adaptare;
- Cad man sunt cheltuielile de adaptare cu manopera;
- ISFF este investiia total n SFF.
5. Flexibilitatea de substituie, reprezentat de capacitatea sistemului de a se adapta refuzurilor n funcionare i de echilibrare a sistemului prin preluarea sarcinilor de fabricaie de ctre alte utilaje tehnologice ale sistemului. Se calculeaz cu relaia:
1
N
N1F
UTN
1i
iSUT
UTsbs
(7.5)
n care:
- NUT este numrul de utilaje tehnologice din sistem; - NUT S i este numrul de utilaje care pot realiza operaia i i-l pot substitui pe utilajul i (se va lua n calcul inclusiv utilajul i).
6. Flexibilitatea de utilizare este capacitatea unui sistem de fabricaie de a utiliza la un nivel maxim principalele subsisteme i componente, de a asigura o ncrcare maxim a subsistemelor i componentelor cele mai costisitoare i se exprim cu relaia:
1Fz
1i
Fi
z
1i
Ri
u
(7.6)
n care Fi este gradul de utilizare a utilajelor n SFF iar Ri gradul de utilizare ale acelorai
utilajelor n SFR, echivalent tehnologic.
7. Flexibilitatea n planificare este capacitatea sistemului de a permite o planificare / reprogramare (local, zonal, global) rapid i se exprim cu relaia:
-
Sisteme Avansate de Producie - MASTER IFI anul I Curs 7
8
1t
tF
Rp
Fp
p (7.7)
n care tpF este timpul de planificare /reprogramare la schimbarea reperului n SFF iar tpF celai timp dar n SFR, echivalent tehnologic.
8. Flexibilitatea de integrare este capacitatea sistemului de fabricaie de a permite integrarea global i pe componente ntr-un flux informaional cu prelucrare automat a datelor.
1N
NF
tc
Citg
itg (7.8)
n care Ncitg este numrul componentelor integrate informaional iar Ntc numrul total al componentelor sistemului de fabricaie.
Sistemul de fabricaie care are nivele de flexibilitate apropiate de 1 se numete sistem flexibil de fabricaie (SFF).
7.6. Structuri specifice de S.F.F.
n conformitate cu conceptele vehiculate n rile avansate industrial, exist trei nivele de sisteme flexibile automate care conduc la cele 5 tipuri de organizare (fig. 6.2):
modulul flexibil de fabricaie (M.F.F.), denumit celul flexibil de fabricaie atunci cnd lucreaz independent;
sistemul flexibil de fabricaie propriu zis (S.F.F.); linia automat flexibil (L.A.F.); atelierul flexibil de fabricaie (A.F.); uzina automat flexibil, cu integrare total (CIM).
Structura M.F.F. se organizeaz n funcie de geometria pieselor fabricate, ceea ce determin tipul mainilor unelte utilizate.
La prelucrarea pieselor prismatice, M.F.F. se organizeaz n jurul unui centru de prelucrare prin gurire i frezare, cruia i se asociaz componentele necesare automatizrii i supravegherii tuturor funciilor pariale ce trebuie realizate. Sistemul de manipulare i sistemul de msurare sunt integrate cu MU i toate sunt comandate i supravegheate de un sistem de comand numeric.
Pentru a putea realiza prelucrarea fr prezen uman pe o durat de minim un schimb, M.F.F. este dotat cu un depozit de semifabricate cu capacitatea necesar, iar transferul piesei n poziia de lucru, poziionarea i fixarea sunt automatizate. Pentru ca nomenclatorul pieselor prelucrate s fie ct mai variat, modulul trebuie s dispun i de un nr. de scule care n general este mai mare dect capacitatea magaziei proprii de scule a centrului de prelucrare. Pentru
aceasta se impune necesitatea existenei unui depozit de scule separat. Suplimentar este posibil ca diversitatea pieselor prelucrate s necesite dotarea modulului cu depozite de dispozitive, scule de msurare sau scule auxiliare.
Deoarece problemele de manipulare nu pot fi rezolvate de