автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Разработка и исследование методики проектирования гибкого модульного потока в условиях реального производства



О л

На рухоггиси

БУЙНОВСК АЯ Евгения Владимировна

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИБКОГО МОДУЛЬНОГО ПОТОКА В УСЛОВИЯХ РЕАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 05.19.04 «Технология швейных нздглжЪ ■

Азтореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-1999 4 "

Работа выполнена в Новосибирском технологическом институте Московской Государственной Академии легкой промышленности

Научный руководитель: к.т.н., профессор Мохеева Н.С.

Официальные оппоненты: д.т.л., профессор Руженцев A.C.

к.т.п., профессор Назарова А.И.

Ведущее предприятие: ОАО «Детская одежда» г.Новосибирск

Защита состоится « в "/^час. на заседании

диссертационного совета Д 053.32.03 при Московской Государственной Академии лггкой промышленности по адресу: 113806, Москаа, ул.Садошшческая, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской Государственной Академии легкой промышленности.

Автореферат разослан «_ 1999г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

В.В.Костылеаа

РОССГШСЛЛП 1СУДЛГ>СТЛЕИ51Л:1 БИБЛ'ЮТПКЛ

£ 6 5* - с Я окщля характеристика

Актуальность темы. Развитие современного кроичволстпя. нереориен пшия спроса покупателей на высококачественную одежду модного направления привели к резкому расширен» 1 номенклатуры продукции швейных прелирияшн, её конструктивному усложнению, тогда как время на оспоение новых моделей значительно сократилось.

Опыт развития промышленности показывает, что в условиях быстроменяющейся моды изготовление одного вида значительного меняющихся но конструкции моделей, или изделий разных ассортиментных групп сдерживается переналадками поточных линий. Кроме того, период освоения новых моделей и изделий сопрягается с понижением производительности труда рабочих, вследствие чего появляются потери в выпуске продукции, ухудшаются технико-экономические показатели. Согласно перечисленным трудностям хозяйствования предприятий в новых условиях необходимо установить современную производственную концепцию, направленную на развитие технологии, структуры н организации производства. Этой концепцией является «гибкое производст-, во». От создания гибких производственных систем в швейной промышленности, обеспечивающих быструю с минимальными потерями перестройку технологических процессов, на выпуск новой продукции, зависит решение наиболее важных проблем обеспечения населения высококачественными товарами народного потребления. 7

В настоящее йремя научные исследования, посвященные созданию мобильного швейного производства!, ведутся учеными ЦНИИШПа и МГАЛПа. Однако разработанные методики позволяют реализовать требования гибкости в пределах одной ассортиментнс ■ группы изделий.

.-• , Теория и практика других отраслей промышленности предлагают использовать блочно-модульный принцип построения гибкого производства. При л ом . целес&ббр%иш.уч'81ЫвапЫ-э/!^от зарубежных подходов к решению проблемы.

Исходя нз вышеперечисленного, в работе поставлена задача комилексно-1 о решения всех вопросов, вязатшх с проектированием гибких швейных потоков.

Разработка методики по решению данных вопросов является актуальной, так как поможет в короткие сроки моделировать действующие производства и приспособить их к быстроменяющимся темпам рыночной экономики.

Целью работы является разработка способов построения потоков с гибкой системой запуска и изготовления изделии.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

• анализ способов построения гибкого производства, возможности его нроек-I кропания для действующего производства;

• разработки принципов и формализация требований к построению гибкого пшенного козока;

» ра»работка методики подбора ассортимешга швейник изделий для запуска в шбкий ноток; .

• рафаоотка методики совершенствования технологической подготовки про-ичводсгва при внедрении гибкой системы функционирования;

» ра фабозка методики проектирования производственного процесса для гибкою швейного потока; « рафабогка ннформанмонной базы и алгоритмов автоматизированного проектирования основных документов гибкого швейного потока. Объектом исследовании явились технологически« н производственный процессы изготовления швейного изделия.

Методы нсслщшаимм. В работе асг'шьзоваим: системный подход к анализу и синтезу технологического и производственного процессов, элементы теории фафов, теория алгоригмов, логико-машматическое и ситуационное моделирование, принципы структурного II информационного описания объектов, методы математической статистики и планирования эксперимент

Научная новизна исследования состоит в разработке поною подхода к созданию гибкого производства в швейных цехах, который заключается п следующем:

1. Разработаны требования к формированию гибких швейных потоков;

2. Исследованы и классифицированы материалы для изготовления швейных изделий с целью их возможной обработки в одном потоке:

3. Предложены системы классификации и кодирования структурных элементов технологической подготовки производства;

4. Предложены критерии оптимизации проектирования гибкого производственного процесса;

5. Разработаны алгоритмы оптимального проектирования организационных операций й их назначения на рабочие места модулей гибкого потоку

Практическая значимость работы. Основные результаты работы, представляющие собой методики, алгоритмы, математическое, информационное к программное обеспечения позволяют разработать на основе действующего , производства гибкий процесс изготовления швейных изделий. При этом обеспечивается широкий спектр выпускаемого ассортимента в короткие сроки небольшими сериями, быстрая переналадка поточных линий, сокращение сроков проектных решений и производственного цикла изготовления модели.

Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались; обсуждались и получили положительную оценку на Российской научно-практической конференции «Образование в условиях реформ: опыт, проблемы, научные исследования»; в АО «Новосибирский Дом Моделей». От внедрения методики автоматизации ТСП получен акт на АО «Шанс» г. Болотное Новосибирской области. •;.':■' /,■'.'.•

Публикация. Основные результаты выполнешмх ' исследований опубликована в пята печатных работах. Н "

Объём работы. Работа состоит из введения, 4 глй, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа изложена на 199 страницах машинописного текста, и содержит 48 рисунков, 60 таблии. Общий объем диссер-

о

i.uum с приложениями составляет 367 страниц. Список литературы содержит

<SS ИСТОЧНИКОВ.

, СОДКП 'ПНЕ РАБОТЫ Bbi^KHIiE

Uo . .tcjt'iinii обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы коль и задачи исследования, отмечена научная новизна и практическая ,"1чим ль рс1>льтатов работы.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

Дна,ни вопросов построения гибких производственных систем (ГПС) гоь ii-.ojii.ji виделить несколько их классификаций в зависимости от технологической' на чшчеиня, структуры, уршкя автоматизации, организационного при-тнака н комплектности изготовления л :.целий.

По сфустуре 1Т1С состоит из взаимосвязанных участков, построенных в нормлкс иерархии следующим образом:

ГАУ—-г—-*ГПМ

1 A'i. > ГАЦ^ -

ГАЛ-—:—»там

Основной составной частно является гибкий производственный модуль (IHM). ;

В условиях -многономенклатурлого серийного производства определяющим фактором для ГНС является максимальная гибкость. Под гибкостью про-1И1ЮДС шейной системы понимают ее способность реагировать на внешние воз-дсиствия и внутренние возмущения с "истрой адаптацией к эффективному функционированию в изменяющихся условиях. Гибкость определяется степенью переналадки оборудования и организацией производства.

В зависимости от решаемых задач выделяют такие формы гибкости: групповая, технологическая, структурная, организационная, техническая, надежностная, маршрушая и объемная.

Анализ опыта внедрения ГПС в различных отраслях промышленности показал, что для эффективного создания и эксплуатации ГПС необходимо решить технические, экономические, технологические н организационные вопросы, требующие системного подхода. А использование блочно-модульного принципа дает возможность проектирования гибких систем в многозссортимептных динамичных отраслях промышленности.,. ■

В России известны лишь два подхода к решению задачи повышения гибкости швейного потока: методика ЦНИИШП по внедрению гибких организационных форм н научные исследования ученых МГАЛП.

ЦНИИШП в своей методике предлагает к внедрению гибкие потоки ¡ук hmcm: поток с централизованным заготовительным участком я моппжными линиями, специализированными на изготовлении изделий определенных бл ю-вых типов; малосерийный поток с дополнительный оборудованием.

Ученые кафедры ПОП МГАЛП в своих работах основываются на б.юччо-модульном построении гибкого производства. В основу способа проекшрова-ния ГТЕМ положен граф технологического процесса, который расчленяется на конструктивно-технологические модули (КТМ), технологические группы (Т1) и этапы (Э) обработки, имеющие функциональную завершенность.1

• За рубежом используется несколько систем производства, обеспечивающих гибкость швейного потока. Наиболее известные из них: система быстрого ответа Quick Response Sewing System (QRS) и система поштучного автоматизированного перемещения полуфабрикатов Unit Production System (UPS).

Особенностям» QRS являются: малая численность исполнителей, оснащение рабочих мест несколькими видами оборудования, высокая квалификация обслуживающего персонала.

К достоинствам организации UPS относятся: малый объем незавершенно! о

производства; сохранение товарного вида изделий, тиаршрутная гибкость сис-

.■'' •i.V •> У-,''-"'.''.- "■

темы и автоматизация элементов управления

.На основе проведешюго анализа сформулированы следующие задачи исследования:::

- разработка требований к гибким пшенным потокам модульного типа;

- разработка методики подбора ассортимента и моделей швейных изделий для запуска в гибкий поток модульного типа;

- разработка методики проектирования производственного процесса для гибких потоков модульного типа;

- разработка математического, информационного и программного обеспечения проектирования гибкого потока модульного тина.

2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИБКИХ ПОТОКОВ МОДУЛЬНОГО ТИПА В ШВЕЙ НЫХ ЦЕХАХ Исходя из теории гибкого автоматизированного производства объектом исследования стал гибкий комбинированный поток модульного типа (КПМТ), определенный как ГПС, состоящая из ГПМ и представляющая собой совокупность технологического оборудования и транспортной системы, работающей в автоматизированном режиме и функционирующая в условиях многономенклатурного производства. ^ - . '

Гибкий производственный модуль включает группу рабочих мест, связанных общей системой управления, обеспечивающих изготовление изделия заданного ассортимента за полный производственный цикл.

КПМТ обладает следующими видами гибкости: техническое, маршрутной,

* -

технологической, структурной, групповой,

КПМТ состоит га модулей, расположенных вдоль автоматизированной подвесной круговой транспортной системы, выпускающих изделия разных ассортиментных групп. В составе одною КПМТ можно организовать 3-5 модулей. Численность их исполни гелей составляет ">т 4 до 11 человек. Рабочие места оснащаются 2-3 видами оборудования.

Большое разнообразие швейных изделий и материалов для изготовления делает необходимым специализировать модули КПМТ по этим признакам. С этой целью в работе проанализированы основные разновидности тканей, их свойства, влияющие на параметры технологической обработки. При этом учи-

тывзлись ;"07Я?ссть технолог;'!! звготозлгшм изделий га этих материалов, зознопсиыП клрк оборудования.

В результате исследования предложена классификация модулей по видам издал;н уатериалоз (табл.1).

Для передач!! полуфабрикатов з ЗСПМТ, состоящих аз модулей первого типа, предлагается пспользоеэтъ автг;,гптпзиро1ЧШные тр.-гпепотпнло системы.

КПМТ, состоящий из «дулей зте^ого типа, целесообразно оснащать бес-1фиводнцми транспортными средствами я пппусгдтъ модные часто меняющиеся излелия.

С целью обеспечения гибкости, сокращения зремс1ш на возможные переналадки оборулопзяия разработаны рекомендации по подбору материалов для модулей. На примере материалов, определяющих модули первого типа, выявлен ¡тболее часто встречающийся дефект, обусловленный неправильным забором оборудования и влияющий на хачьстр.о готового изделия. Это стягявашге шва строчкой. < .

. Значительное влияние га появление этого дефеета оказывают толщина, стассть материала при изгибе и поверхностное заполнение. ;

Проведение полного факторного эксперимента позволяло получить адех-ва'шую ыатсмгппескую модель зззисшлоспт параметра стягивания от этих сзсЗств материалов: . . ' . ' ;

. У = 3.04-1.00X,-0.34X2-0.75Хз, .' ■ (1) где У - пглнчнта слагавшим, " '■ - ' '

Хг толщинаматериала, мм; . •• ' 1,-:

X:- жесткость материала при изгибе, мкН см2; ; • > ■

Хг поверхностное заполнение, %: '. '••'• .V"

Сравнение расчетной величины- стягивания с допустимой, огшортеиой а ГОСТах, позео.вдло сделать заключение о' возможности обрг.бочгя 'кздалая из материала на универсальных мадпшах с двигателем материала ручного тапа. ■ Если расчетный играмстр превышает допускаемый, то обрабатыйзть нздзлия необходимо на машинах с .двигателем материала комбинированного тала. В за- -

Таблица )

Методика полбора ассортимента изделий для запуска в гибких модульных потоках

- модули 1 группы

- модуля 2 групп ь

висимости от оснащения модулей теми или иными универсальными машинами решаете* вопрос о запуске модели.

В работе предложен примерный гхарх оборудования для оснащения модулей по выпуску разного ассортимента швейных изделий.

Для успешного внедрения гибких потоков в швейных цехах необходимо ускорить техническую подготовку (ТГТП) моделей к запуску в производство. Исследование технологического процесса ТПП позволило разработать рекомендации по совсршенствовашпо организационно-плановых работ и технического обеспечения запуска моделей.

Используя классификацию модулей с учетом ассортимента изделий я материалов, предложена. система кодирования швейных изделий и разработаны формы документов, позволяющие распределить запускаемые модели по модулям и потокам.

Для совершенствования технологического обеспечения запуска изделий разработана функциокалыю-нпформационная модель этого процесса, в основе которой возможная унификация ее этапов: со зА ™.мие унифицированной последовательности обработки для изделий различных ассортиментных групп, банков методов и режимов обработки, унифицированных инструкционных кярт. Для реализации первых двух этапов предложено информационное обеспечение и формы документов.

Задача создания унифицированных инструкционных карт является ¿ложной вследствие большого разнообразия модельных особенностей Изделий и технологических операций для их изготовления. Поэтому произведена классификация технологических операций по организационному а технологическому критерию. В качестве такого критерия предложен комплексный показатель ресурс - группа технологических, операций; выполняемых па одном виде оГшрудола-ния с использованием одного тина приспособлений без смены нитокV <г>*г<ук5-щих при этом одинаковых приемов выполнении. С целью разделения гемюдо-гических операций на ресурсы проанализирована коллекция моделей, и\ мчим-руктивные особенности н технологическая обработка.

На первом уровне все операции разделены по специальности на ручные, машинные, спецмашиниые и полуавтоматические, операции влакио-тенловой обработки. (рис.1;2;3;4).

ручные операции

опера- закжо- опера- операции

ции по чи- ции с по вывер-

провер- тель- г.ож- - тыванию

ке, иые иицз- Б ишелке

в&мел- опера- мн мелких

кс, под- ции дсталгй

резке

Рис.1 Классификация ручных операций

при-утю жи-за-

М!!Е,

раз-уг;о

ЖИ-

за-

нри-

утю

ва-кие. с

БЫЛ

раз-лени-ем каа-та

дуб-яиро ва-■Ш1С

мэд-кпх . деталей

врк-VI х>-киса м-ш:е готового изъяла

—"

_

прсо- 01011 \Tftt-' ?:ро>

43- С05> СОЗд-

кке тель- ше низ

ПЦЛ рухз- ЕО-

ВТО ва рег-

ш н 1ШХЗ

маме прой 51

кекс ьы ГОр-

Л02Ш

иы

Рнс.2 Классификация операций ВТО

Операции специхшинние и полуавтоматические

Спецмашинные

ста-чи-CS-

ниг с

одно-зр&-1«И-ИЫМ

обкатыванием

операции на зкз-

ЗЙГ К5-

шнке

наст-рачи ванне • на 2-х игольной машине

вта чн-ва-ние

Рукава

обме- вы- под-

тыва- гаол- 1ПН-

ние не- , ES-

ере- . HKS HHS

50В шле- сре-

вок зов

полуавто магические

обработка петель

установка кнопок

при- вы ¡юл

шива- пение

ние закре-

пуго- пок

виц

Рнс.З Классификаций стюцчпшниш.гх и полуавтоматических оперг-чиЯ

Ция всех ipyna разработаны инструкционные хзрта, которые можно применять гля сбучешм рзбечях пипояиеажо операций. IIa союзе разработанной классификация составлен единый спрт&тж рггурсоз, с ло?д'с:ды0 которого для саддод технологической 'операция определявterf körf ¡Йсу/.Йа*.

Для сокращения времени на onftcatöШ6 эШП tt(i( рёкогЛ^ЫуЫЫ tibtiöjii-ювать компьютерную технику.

Рис.4 Классификация машинных операций

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ГИБКОГО КОМБИНИРОВАННОГО ПОТОКА МОДУЛЬНОГО ТИПА

Методика проектирования КТ1МТ содержит описание следующих этапов:

» формулиров*а требований к комплектованию организационных операций .

• рекомендации по определению минимально необходимого количества оборудования и оснащения рабочих мест в модуле;

. • выбор оптимального варианта комплектования операций;

• определение рационального количества исполнителей по модулям;

• разработка выходных форм документов.

При разработке технологической схемы модуля целесообразно операции по спуску деталей кроя, подбору изделий по маршрутным листам, комплектова-1ию и упаковке готовых изделий поручать исполнителям, обслуживающим сра-iy несколько модулей.

Так как максимальное количество оборудования на рабочем месте можег >ыть либо два, либо три единицы в зависимости от применяемой транспортной истемы, то этот фактор учитывается при комплектовании операций.

В работе анализировались варианты комплектования операций для разного олнчества исполнителей в модуле, оснащения рабочих мест двумя или тремя идами оборудования с использованием тактового или бестактового метода

s

омплектовашя. С целью сокращения затрат времени на перестройку произ-одственного процесса в качестве исходных данных взяты модели значительно тличающиеся по трудоемкости изготовления, Проектирование организаинон-их операций производилось с учетом возможного последовательного запуска модуль этих моделей.

Полученные варианты комплектования операций сравнивались между со эй по количеству возвратов в модуль, загрузке исполнителей, уровню исполь-шания рабочих мест. Для окончательного опре; .-.тения оптимальной числен-jcth исполнителей в модуле анализировались следующие критерии: стой-

моетъ оборудования на единицу изделия, выработка на одного исполнителя, критерий приведенных затрат, длительность производственного цикла изготовления изделия.

Формула расчета последнего показателя была выведена для транспорт таг-систем двух типов: типа «INVESMOVE» и типа «PAR TRANS».

A« = U'/V + T, (2)

где Д„ - длительность производственного цикла тготоппепда изделия, с;

L, - путь проходимый кареткой транспортера в процессе обработки нзде-лия, м;

V - скор 'сл. движения т |иснортиой снстеми, и/с; '

Т - трудоемкость изготовления изделия, с.

В за'чсимостп от марки транспортера рассчитывается путь прохождзшп каретки по транспортеру.

Для модуля KI.MT, оснащенного транспортной системой «Par Trans;) (не имеющей поворотных дисков и произвольной конструкции транспорты путей) эта вата чина рассчитывается:

lt11 сл (lra + l„) + lj.pa + lna + l , (3)

где Сп- кс г'честао возвратов на линию;

L,M- длина поточной линии от первого до последнего рабочего песта модуля, ы;

LB3~ длина ветви возврата, м;

L>pM-длина поточной линии от запуска до первого рабочею места модуля, м;

L рм.„-длина поточной линии от последнего рабочего места модуля до выпуска, м.

Для модуля КПМТ, оснащенного транспортными системами ' INVnsMOVir, «DATATRON», "ETON" и т.д., пугь проходимый карегкой р;1сечи1ывас1ся:

I 1.5 гс il H L CTL,MruKr,, (4)

i.iJ i,U! - длина всей поточной линии, м;

(1 - диаметр поворотных дисков системы, м;

Ст - количество заходов каретки на рабочие места;

Ьт - длина трека, м;

ЬРи -шаг рабочих мест, м;

Кр« - количество рабочих мест в модуле потока, включая дополнительные места.

Исследование разработанной методики позволило определить ощимальн)»' количество исполнителей для модулей по выпуску изделий разных ассорш-ментных групп при их оснащении двумя-тремя видами оборудования с использованием тактового и бестакгового методов комплектования В качеаве выходных документов при проектировании с использованием гакншого мса>лп разрабатываются «Технологическая схема модуля», «Сводная технологическая схема КПМТ». При проектировании с использованием бестактового меч ода взамен традиционных форм предлагаются «Карта формирования организационных операций модуля» н «Сводная карта формирования организационных операций КПМТ».

Для оценки целесообразности перестановки оборудования в модуле рассчитывается коэффициент гибкости:

Кг-Куст/Кф, (5)

где Куст - количество единиц оборудования, которое необходимо добавить для обработки модели в данный модуль, ед.;

г

Кф - количество фактически установленного оборудования в модуле, ед.

Чем меньше значение Кг, тем выше гибкость модуля. Если Кг > 0.5, нецелесообразно изготавливать изделие в данном модуле.

Для расчета показателей эффективности работы модуля и КГ1МТ составляются «Сводки рабочей силы» и «Сводки оборудования», рассчитываются технико-экономические показатели модулей и КПМТ, отражающие особенности предлагаемой системы.

Так как одним из требований к организации КПМТ является обеспечение модулей рабочими высокой квалификации, то оплату труда следует производил. с использованием бестарифной системы организации заработной платы. .3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ГИБКОГО КОМБИНИРОВАННОГО ПОТОКА МОДУЛЬНОГО ТИПА С целью сокращения затрат времени на проектирование основных документов, получение оптимальных их вариантов целесообразно автоматизировать процесс проектирования техноложческих схем модуля и КПМТ.

Автоматизация процесса 1роектнрования требует формализации требований, предъявляемых к организации производства, разработки маюмашческнх моделей процесса изготовления изделия.

Исходные данные для проектирования модуля потока: Р£{ 1,.,., 5} - модули в составе одного КПМТ;. ¡ер = {1,..., ¡V) - количество исполнителей в модуле; о' = {о/,..., о/} - модели, изготавливаемые в модулях; X «= {1,..., ¡} - набор технологических операций для обработки

залускае. .ой модели; 11 - затраты времени на технологическую операцию, с; Р^ 1,2,..., 6}- разряд технологической операции; .

Р1,Рп, М, С, У, П, П/А, А} - специальность технологической опера-■ ции; * •

= {I. •••, 100} - множество ресурсов, определяющих сложность техно-гической операции;

М~ {1,..., га} - виды оборудования (марки), необходимыедля изготовления модели. /

Для описания связей между технологическими и организационными операциями используются ориентированные графы

где V ='. {VI, 1 ех} - множество вершин графа;

Уу = {(VI |, VI £У} - множество дуг-связей, между вершинами VI Временной путь до VI определяется:

/

тах { Ы} +11

1'еРгеё(уО

где Рге<1 (V)) -предшествующие вершины до ¡-ой вершины.

Кроме описания исходных данных моделей в работе содержит описание требований комплектованию. Основные из них:

• условия согласования затрат времени организационных операций: для тактового метода:

■ 2^у|-(0.95-1.15)к т[а, V} гдек - кратность операции;

] - организационная операция;

у у - возможность принадлежности технологической операции ¡-ой

организационной д-ой; т й - такт модуля Г для модели о, с. для бестактового метода:

0.95< _(А,/С25ув<1.15. где коэффициенты труда исполнителей по ресурсам. А* - интенсивность труда ьой технологической операции.

• оснащенность рабочего места 1 двумя-тремя видами оборудования.

Е Хь, <2 + 3 т „

• комплектование » одну организационную операцию технологических сучетом их совместимости по матрице совместимости ресурсов \Уге>:

V1ех, 4 € I - У^Уа;«^'™,,,^

• минимизация длительности производственного цикла по графам:

шахвд + Т) —1ТЙ11 де ¡3^ - время Начала организационной операции, с; Т| - время выполнения организационной операции, с.

2(1

Перечисленные условия учтены при разработке информационного обеспечения и алгоритмов комплектования организационных операций.

Информационное обеспечение задачи состоит: из массивов исходных дан-ныч, включающих данные о параметрах модуля, возможностях исполнителей, технологическую последовательность на модель, промежуточных массивов для реализации алгоритмов, массивов с выходными формами документов.

Работа алгоритмов автоматического комплектования при бесгактовом методе , остеит из семи этапов:

1 этап содержит расчет основных параметров модуля;

2 этап содержит блоки г. нахождению технологических операций с «нулевым ресурсом» (плавающего характера) и выведению их из автоматического режима - интерактивный; . '

3 этап реализует требование к комплектованию, связанное с минимизацией времени критичест тт) пути по графу; .

4 этап содсрлигг блок поиска исполнителя на организационную операцию согласно его способности; "

5 этап проверяет анализируемые технологические операция по остальным требования л и комплектов, .ию;

6 этап содержит блоки, осуществляющие поиск технологических операций, которые необходимо добавить к анализируемой с учетом всех требований;

7 этап формирует организационную операцию.

Близкие по аналогии этапы содержит алгоритм комплектования операций с использованием такг-ового метода.-В качестве оптимизации загрузки организационных операций используется минимаксная задача оценки затрат времени. После комплектования операций в автоматическом режиме технолог потока в интерактивном режиме проверяет полученные результаты, вносит необходимые изменения. 1 :

Ра( та программ заканчивается формированием и распечаткой выходных документов.

В качестве контрольного примера в работе реализован алгоритм комплекю-шия операций с использованием бестактового метода в виде программы на 1ыке FoxPro версия 3.11 для ПЭВМ IBM PC/AT с рабочим обеспеченней Endows 95 (97).

Для обеспечения требования гибкости - минимальная перестановка обору->вання при смене моделей, предложена методика оптимального назначения )ганнзационных операций на рабочие места модуля.

Критерием оптимизации задачи явилась минимизация времени произвола -много цикла изготовления нескольких моделей, последовательно запускае-ых в модуль:

ЕД,«.-с min

<5

Задача описана с помощью математического аппарата, созданных ннформа-гонных массивов и алгоритмов решения.

Информационные массивы содержат описания параметров модуля, зап)С-емых моделей, данных об используемой транспортной системе и рабочих :стах на ней.

Автоматизированное решение задачи состоит из четырех основных палов:

1 этап - расчет всех возможных вариантов расстановки оборудования па ждую модель;

2 этап - расчет длительности производственного цикла для полученных ва-антав и сравнение ее с допустимыми;

3 этап - выбор из полученных варишпов оптимального;

4 этап - печать информации о назначенных рабочих местах и оборудовании них. . .

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

а

1. Анализ проблем швейной отрасли в настоящий момент показал необходимость разработки концепции гибкого протнодства, отвечающей современным требованиям рыночных отношений. Основными чертами такого производства должны быть: часчин сменяемость моделей в

швейном потоке при невысоких потерях его перестройки, выпуск ма лыми сериями и многоассоргиментпость продукции.

2 Проведенный анализ современного состояния вопроса исследовани показат, что предложенный в других отраслях промышленности блоч но-модульный принцип построения гибкого производства может бил адаптирован в условиях отечественных швейных предприятий.

1 С целью обеспечения гибкости предложена методика проектировали! гибкого модулыЮ1-о потока для швейного производства.

•I Для реализации методики проектирования КПМТ был исследован тех мол ичсский пропс. ^ изготовления швейных изделий на ряде предари ятий. В результате исследования сформированы типы модулей по ас-I ртиментному признаку.

5. Исследования ассортимента материалов для изготовления изделий I модулях первого и второго типа позволило установить математическую заниси» сть между критерием, определяющим качество готового швейного изделия и свойствами материалов. Выведенная закономер-посп позволяет определить возможность изготовления моделей из дан-ног материала в том или ином модуле.

6. Исследования технологического процесса технической подготовки производства моделей позволило сделать вывод о необходимости унификации технологических и организационно-плановых работ. Для этого разработаны рекомендации и вариант документов.

7. Разработанная методика проектирования КПМТ в зависимости от ассортимента изделий и материалов может быть реализована в условиях работы потока, оснащенного бесириводными транспортными средствами или транспортером .с автоматическим адресованием полуфабрика-Ю1> к рабочим местам. При ;пом может быть исиользбван как тактовый так и бестактовый методы комплектования операций.

i. С целью автоматизации процесса проектирования техжикм нчеп-.ои схемы КГ1МТ разработаны математические модели комплектовании операций для тактового и бестактового методов, назначения операции на рабочие места в условиях использования транспортной системы с автоматической подачей полуфабрикатов.

. Математические модели положены в основу алгоритмов проекткропания выходных документов КГ1МТ, назначения операций на рабочие места.

Для реализации алгоритмов было проведено исследование технологических операций по технологическому и организационному признакам На его основе разработала классификация технологических операций, » качестве критерия которой предложен комплексный показатель - ресурс.

3.Разработанный алгоритм комплектования операций для бестактового метода реализован в виде программы для ПЭВМ типа IBM PC/AT па языке FOX PRO, конечным продуктом которой является технологические схемы модулей и КПМ'Г в целом.

Алгоритм назначения операций реализован в виде npoi-раммы для ПЭВМ типа IBM PC/AT на языке Turbo Pascal.

¡.Элементы методик проектирования гибкого швейного ногока модульного типа и автоматизации технологической схемы потока с использованием системы «ресурсов» прошел апробацию, и внедрены в условиях Новосибирских швейных предприятий. Акт внедрения получен с АО «Шанс» г.Болотное Новосибирской области. Экономический эффект составил 9 800 ООО руб.■(цены 1995 г.).

о

Публикации по теме диссертационной работы: Редько-Левченко T.JI., Яковлева C.B., Мокеена НС., Бояршина ВВ. Способы формирования ресурсов в составе т ехнолог пиеской последовательности обработки изделия // Швейная промышленность. - 1993. -№4. -35-37 с.

2. Мокеева Н.С., Яковлева C.B., Буйновская Е.В., Насуленко Т.И. Метод ка автоматизированного проектирования технологической схемы пот ка И Швейная промышленность. - 1995. - №3. - 26-28 с.

3. Мокеева U.C., Буйновская Е.В. Новый подход к гибхой срганизаш швейного производства И Швейная промышленность, - 1997. - №4 - 2

4. Мохесва U.C., Буйновская Е.В. Разработка методики подбора ассорп мента изделий для запуска в гибкий поток модульного типа // ШвеГш; промышленность. - 1997. - №б - 13-14 с.

5. Мок-ева Н.С, Буйт ..екая Е.В. Новые формы гибкого производства швейной промышленности. - Образование в условиях реформ: Onu проблемы, научные исследования: Тезисы научно-практической koiuJn реицнк. - Кемерово. - 1997. - Ка2 - с. 119

30 с.

^ Ротг.прпн1: МГ... Закг.з >:: 2 Таргл - 70

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ЛЕГКОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ НОВОСИБИРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

БУЙНОВСКАЯ Евгения Владимировна

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИБКОГО МОДУЛЬНОГО ПОТОКА В УСЛОВИЯХ РЕАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.19.04 - «Технология швейных изделий»

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель Кандидат технических наук профессор Н.С.Мокеева

Новосибирск - 1998

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

АСУП- автоматизированная система управления процессом;

ВТО - влажно-тепловая обработка;

ГАП - гибкое автоматизированное производство;

ГПМ - гибкий производственный модуль;

ГПС - гибкая производственная система;

КПМТ - комбинированный поток модульного типа;

КТМ - конструктивно-технологический модуль;

ПТ- производительность труда;

ПФЭ - полный факторный эксперимент;

САПР - система автоматизированного проектирования;

ТП - технологический процесс;

ТПО - технологическая последовательность обработки;

ТПП - техническая подготовка производства;

ТСП - технологическая схема потока;

ТЭП - технико-экономические показатели;

ЭВМ - электронно-вычислительная машина.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 5

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА 7 ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ построения гибких производственных систем 7 1.1 Л. Понятие гибкого производства, его структура 7 1Л.2. Основные характеристики и принципы 10

проектирования ГПС 1.1.3. Виды гибкости и их взаимосвязь 13

1.2. Опыт внедрения ГПС в различных отраслях 14 промышленности

1.3. Исследование существующих форм гибкого 16 производства в швейной промышленности

1.3.1. Опыт создания ГПС швейной отрасли России 16

1.3.2. Анализ существующих форм гибкого швейного производства за рубежом 20

1.3.3. Классификация и сравнительная характеристика гибких швейных потоков 27

1.4. Постановка задач исследования 29

2.РАЗРАБОТКА ОБЩИХ ПРИНЦИПОВ 31 ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИБКИХ ПОТОКОВ МОДУЛЬНОГО ТИПА В ШВЕЙНЫХ ЦЕХАХ

2.1. Разработка основных понятий и требований к 31

проектированию и функционированию гибкого потока модульного типа 2.2 Разработка принципов подбора ассортимента 36

изделий для запуска в гибкий КПМТ 2.2Л. Классификация модулей КПМТ по видам 36

изделий и материалов 2.2,2. Разработка методики подбора ассортимента 43

материалов для модулей КПМТ

2.3. Пути совершенствования ТПП для запуска изделий 57 в гибкий поток модульного типа КПМТ

2.4. Выводы 89

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 91 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ГИБКОГО КОМБИНИРОВАННОГО ПОТОКА

МОДУЛЬНОГО ТИНА

3.1. Анализ способов проектировании ГСП 92 на предприятиях отрасли

3.2. Особенности проектирования ТС И гибкого потока 100 тактовым методом

3.3. Особенности проектирования ГСП гибкого потока 123 бестактовым методом

3.4. Рекомендации по проектированию основных видов 141 документов и расчету ТЭП для гибкого К11МТ

3.5. Рекомендации по оплате труда операторов модулей 146 КПМТ

3.6. Выводы 148

4. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО 150 ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГЕХИ0Л01 ИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ГИБКОГО КОМБИНИРОВАННОГО ПОТОКА МОДУЛЬНОГО ТИПА

4.1. Постановка задачи автоматизированного 150 проектирования ГСП гибкого типа

4.2. Разработка информационной базы для автоматизации 157 проектирования технологической схемы

гибкого КПМТ

4.3. Алгоритм автоматизированного проектирования 162 технологической схемы гибкого КПМТ

4.4. Методика оптимизации структуры модулей КПМТ 157 с использованием ЭВМ

4.5. Выводы 191

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 192

СЛИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 194

ПРИЛОЖЕНИЯ

200

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современного производства, переориентация спроса покупателей на высококачественную одежду модного направления привели к резкому расширению номенклатуры продукции швейных предприятий, ее конструктивному усложнению, тогда как время на освоение новых изделий значительно сократилось.

Опыт развития промышленности показывает, что в условиях быстроменяющейся моды изготовление одного вида значительно отличающихся по конструкции, или изделий разных ассортиментных групп сдерживается переналадками поточных линий. Кроме того, период освоения новых моделей и изделий сопрягается с понижением производительности труда рабочих, вследствие чего появляются потери в выпуске продукции, ухудшаются технико-экономические показатели потоков.

Согласно перечисленным трудностям хозяйствования предприятий в новых условиях необходимо установить современную производственную концепцию, направленную на развитие технологии, структуры и организации производства. Этой концепцией и является «гибкое производство».

От создания гибких производственных систем (ГПС) в швейной промышленности, обеспечивающих быструю с минимальными потерями перестройку технологических процессов на выпуск новой продукции, зависит решение наиболее важных проблем обеспечения населения высококачественными товарами народного потребления, широкая номенклатура моделей и ассортиментных групп и разработка новых видов продукции.

Проблема создания гибкого производства предусматривает решение различных организационно-производственных вопросов: совершенствование технической и технологи ческой подготовки производства, внедрение новых форм организации потоков, повышение квалификации инженерных и рабочих кадров, применение автоматизированных систем управления производством (ДСУП).

Разработка методики по решению данных вопросов является актуальной, так как поможет в краткие сроки моделировать действующие производства и приспособить их к быстроменяющимся темпам рыночной экономики.

Целью работы является разработка способов построения потоков с гибкой системой запуска изделий.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- анализ способов построения гибкого производства, возможности его проектирования для действующего производства;

- разработка принципов и формализация требований к построению гибкого швейного потока;

- разработка методики подбора ассортимента швейных изделий для запуска в гибкий поток;

- разработка методики совершенствования технологической подготовки производства при внедрении гибкой системы функционирования;

- разработка методики проектирования производственного процесса для гибкого швейного потока;

- разработка информационной базы и алгоритмов автоматизированного проектирования основных документов гибкого швейного потока;

Объектом исследования явились технологический и производственный процессы изготовления швейного изделия.

Теоретической и методологической основой исследования являются основные положения диалектики. В работе использованы: системный подход к анализу и синтезу технол огического и производственного процессов, элементы теории графов, теория алгоритмов, логико-математическое и ситуационное моделирование, принципы структурного и информационного описания объектов.

Научная новизна исследований состоит в разработке нового подхода к созданию гибкого производства в швейных цехах, который заключается:

1. Разработаны требования к формированию гибких швейных потоков;

2. Исследованы и классифицированы материалы для изготовления швейных изделий с целью их возможной обработки в одном потоке;

3. Предложены системы классификации и кодирования структурных элементов технологической подготовки производства;

4. Предложены критерии оптимизации проектирования гибкого производственного процесса;

5. Разработаны алгоритмы оптимального проектирования организационных операций и их назначения на рабочие места модулей гибкого потока.

Практическая значимость работы.

Основные результаты работы, представляющие собой, методики, алгоритмы, математическое, информационное и программное обеспечение позволяют разработать на основе действующего производства, гибкий процесс изготовления швейных изделий. При этом обеспечивается широкий спектр выпускаемого ассортимента изделий в короткие сроки небольшими сериями, быстрая переналадка поточных линий, сокращение сроков проектных решений и производственного цикла изготовления модели.

Апробация.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на Российской научно-практической конференции «Образование в условиях реформ: опыт, проблемы, научные исследования»; в АО «НДМО». Акт внедрения методики автоматизации ТСП получен на АО «Шанс» г.Болотное Новосибирской области.

Публикации.

Основные результаты выполненных исследований опубликованы в пяти печатных работах.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ построения гибких производственных систем

1.1.1. Понятие гибкого производства* его структура

Гибкие производства возникли на базе комплексной автоматизации производственных процессов и получили наибольшее развитие в самых передовых отраслях промышленности Поэтому терминология, существующая в области гибких автоматизированных производств, разработана применительно к отрасли машиностроения.

Основополагающим термином является ГПС - гибкая производственная система.

ГПС - это совокупность технологического оборудования и систем обеспечения его функционирования в автоматическом режиме, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий производственной номенклатуры в установленных пределах [1].

Первые гибкие производственные системы появились в мире во второй половине 60-ых годов. Этому способствовало множество различных факторов, основными из которых являлись необходимость постоянного обновление продукции при снижении её стоимости, а так же сокращение длительности производственного цикла.

Промышленные фирмы развитых стран мира сосредоточили свои усилия на разработке производственных систем, которые в максимальной степени удовлетворяли бы требованиям многономенклатурного производства в отношении степени автоматизации и гибкости, а, следовательно, экономии трудовых ресурсов, производительности и эффективности.

В настоящее время существует три основных методики проектирования ГПС, обобщенно описываемые цепочками: «новое оборудование - новая технология - новая организация труда», «новая технология - новое оборудование - новая организация производства», «новая организация производства - новая технология - новое оборудование» [2].

Наиболее перспективной является последняя цепочка, так как вопросы организации производства в настоящее время выходят на первый план, а использование традиционных устоявшихся организационных структур является причиной неэффективного использования ГПС в ряде случаев.

ГПС можно классифицировать по следующим признакам: организационному, комплектности изготовления изделий, виду обработки, разности обрабатываемых изделий и уровню автоматизации.

По своему технологическому назначению ГГТС делят на три класса: сборочные ГПС для изготовления деталей и полуфабриката; сборочные ГПС для выполнения технологических процессов агрегатной или общей сборки; комбинированные ГПС, предназначенные как для изготовления деталей, так и для сборки из них агрегатов или изделий [3].

По структуре различают узкономенклатурные и широкономенклатурные ГПС. Это связано с тем, что гибкие системы используются для автоматизации производства различной серийности.

В составе ГПС можно выделить производственно-технологическую и организационно-технологическую структуры (Рис.1).

Организационно-техническая структура характеризуется составом и взаимосвязями подразделений ГПС и их внешними связями, формами организации труда. В состав этой структуры входят три подсистемы: функциональная - определяет задачи отдельных подразделений ГПС; компоновочная - занимается расположением основного и вел омогательного оборудования; информационно-управляющая - определяет состав и распределение функциональных задач, технические средства, информационные потоки, средства программного обеспечения.

Производственно-техническая структура включает в себя: технологическую - номенклатура обрабатываемых деталей, выполняемые операции с их взаимосвязями; производственную - технологические модули, участки линии (ГАЗ, ГАЦ, ГАД, ГАУ и ГПМ).

ГАЗ - гибкие автоматизированные заводы - наивысший перспективный уровень развития гибкого производства.

ГАЦ - гибкие автоматизированные цеха - это I ПС, представляющие собой в различных сочетаниях Г АЛ, роботизированных участков, роботизированных технологических участков для изготовления изделий заданной номенклатуры.

Г АЛ - гибкая автоматизированная линия - это гибкая производственная система, в которой оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций.

ГАУ - гибкие автоматизированные участки - ГПС, функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения после до вате ль ности использования технологического оборудования.

Обе системы ГАЛ и ГАУ могут создать отдельно функционирующие единицы технологического оборудования.

Основной составной частью ГПС является гибкий производственный модуль (ГПМ), которым называют единицу технологического оборудования для производства изделий производственной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программными управлениями, автоматически осуществляющую возможность встраивания в систему более высокого уровня [1].

По степени (ступеням) автоматизации ГПС подразделяются на ГПК и ГАЛ.

ГПК (гибкий производственный комплекс) - это ГПС состоящая из гибких производственных модулей (ГПМ), объединенных АСУ и автоматизированной транспортно-складской системой, автономно функционирующая в течение заданного интервала времени и имеющая возможность встраивания в систему более высокого уровня.

Рис. 1. Схема структуры ГПС

Наибольший интерес для проектирования гибкого производства различных отраслей промышленности представляет ГПК, как структурная единица, дающая возможность получить ГПС различной иерархии и с различными характеристиками.

1.1.2. Основные характеристики и принципы проектирования ГНС

В условиях многономенклатурного серийного производства определяющим фактором для ГНС является максимальная гибкость и загрузка каждой единицы оборудования. Для этого необходимо оборудование, обладающее свойством переналаживаемости.

Под переналаживаемостью производственной системы подразумевается возможность достаточно быстрого и экономического перехода с одного технологического процесса на другой в связи с изменением конструкторских, технологических, организационных. управленческих и экономических факторов, а гак же объём выпуска продукции.

Переналаживаемость тесно связана со второй основной характеристикой ГПС - гибкостью. Переналадка - это технологический процесс, связанный с изменением характеристик производственной системы. Изменение этих характеристик достигается гибкостью производственной системы.

Под гибкостью производственной системы следует понимать её способность реагировать на внешние воздействия и внутренние возмущения с быстрой адаптацией к эффективному функционированию в изменяющихся условиях [4].

Гибкость в ГПС определяется степенью переналадки оборудования и организацией производства (рис.2).

Рис.2. Классификация основных характеристик гибкости

Технические характеристики гибкости включают:

• диапазон изменения технических характеристик производственной системы и её элементов;

« универсальность технических решений в пределах одной производственной системы, основного и вспомогателыюго оборудования;

• время, требуемое для изменения технических характеристик системы;

• совершенство системы управления и средств программного обеспечения в отношении оперативности переналадки производственной системы.

Качественная оценка гибкости складывается из следующих показателей :

• универсальности - способности ГПС обрабатывать различные детали заданной номенклатуры без модернизации системы;

• повторяемости - способности ГПС повторять ранее выполненные работы после завершения новой работы;

• приспособляемости - способности ГПС в процессе её эксплуатации обрабатывать различные детали сверх заданной номенклатуры посредством введения соответствующих регулировок или путём самонастраивания;

® адаптивности - способности ГПС к восприятию изменений условий производства при гарантии качества.

В основу проектирования ГПС положены следующие принципы: совмещения; модульности; иерархичности; преимущественной программы переналадки; принцип обеспечения максимальной предметной замкнутости производства; принцип совместности технологических, программных, информационных, конструкторских, энергетических и эксплуат�