Организация производства устройства

Раздел 1

Теоретическое обоснование целесообразности применения разрабатываемого электронного устройства и организация его производства

1.1 Выбор потенциально возможных вариантов устройства

В результате поиска по списку патентов для данного проекта были разработаны следующие требования:

1)Необходимо предусмотреть возможность передачи полученных результатов на ПК;

2)Для более быстрой и качественной обработки полученных данных необходим микропроцессор;

В качестве варианта для сравнения экономической эффективности рассмотрим наиболее совершенный контроллер температур, выпускаемый в настоящее время многими заводами-производителями. Контроллер температур, выпускаемые компанией Dwyer, имеет одинаковые с разрабатываемым устройством назначение и область применения. Данный контроллер температур имеет такой же заданный предел измерения, как и проектируемое изделие, погрешность 1%, Расходомер Dwyer по своему принципу действия не намного отличается от проектируемого устройства, используя в качестве индикатора ЖК индикатор, более совершенную микропроцессорную систему. Однако основным недостатком использования данного варианта контроллера температур является стоимость данного устройства, поскольку разработкой и сборкой занимается американская фирма Dwyer из импортных комплектующих материалов. Поэтому по сравнению с расходомером Dwyer в разрабатываемом устройстве используются более дешевые комплектующие, выпускаемые в Китае, которые по своим техническим показателям не уступают зарубежным аналогами по цене значительно ниже. Также большую роль играет сборка изделия, которая будет производиться в Беларуси.

В разрабатываемом контроллере температур использован резистивный термо-датчик, высокоточные дифференциальные усилители напряжения, высокий класс точности используемых датчиков (0,5%), минимальное влияние температуры на разброс параметров компонентов изделия.

Контроллер темпиратур:

1) используется микропроцессорная техника (однокристальный микроконтроллер PIC18F4420)

2) имеется возможность подключения аппарата к персональному компьютеру (ПК) через интерфейс ИРПС, т.е. работа с устройством оператора может осуществляться с помощью ПК, что очень важно на производстве, а также в оптовой торговле.

Показатели	Значения показателей
проект	аналог
Технические и эксплуатационные показатели
Количество датчиков,шт
Диапазон напряжения питания, В	220÷230	220÷230
Диапазон температур, с
Габаритные размеры, мм	150-200	150-200
Потребляемая мощность, кВт	0,001	0,005

Организация производства устройства

Форма организации производственного процесса на участке (в цехе) определяется, как правило, типом производства, т.е. степенью постоян­ства загрузки рабочих мест, линии, участка, цеха, завода одной и той же работой. Различают три типа производства: массовый, серийный, единичный. Правильное определение типа производства на участке позволяет выбрать эффективную форму его организации. Основой для такого определения являются программа выпуска, вид изделия и трудоемкость его изготовления, показателями могут служить коэффициенты специализа­ции (К_сп), массовости (К_м).

При этом если коэффициент серийности меньше,либо равен 1, то тип производства массовый, если от 2 до 10 - крупносерийный, то 10 до 20 - среднесерийный, от 20 до 40 - мелко­серийный, более 40 - единичное производство.

Если коэффициент массовости больше 1, то тип производства массовый, так как каждая опера­ция технологического процесса полностью загружает минимум одно рабочее место на протяжении всего планируемого периода. Если коэффициент массовости меньше 1, то имеет место серийный тип производства.

Для расчета количества рабочих мест используем таблицу 1.2.1. В данной таблице указаны операции сборки в последовательности их выполнения, с нормами времени на выполнение каждой операции, а также указано полное время сборки изделия.

Таблица 1.2.1 Расчет нормы времени по операциям изготовления изделия

Наименование операции	Наименование изделия	Количество изделий, шт.	Норма времени на элемент, мин.	Норма времени на все элементы, мин.	Норма времени на операцию, мин.
1.Распаковка элементов	все элементы		0.008	1.91	1.91
2. Рихтовка выводов пинцетом	все элементы		0.067	16.013	16.013
3.Зачистка выводов	все элементы		0.083	19.837	19.837
4.Формовка и обрезка выводов	резистор, конденсатор, диод, разъем транзистор, резонатор		0.029	5.365	5.539
5.Лужение выводов концов электроэлементов	резистор, конденсатор, диод, разъем, транзистор, индикатор		0.033	6.303	6.303
6.Лужение выводов микросхем	Микросхема		0.09	4.14	4.14
7.Подготовка к монтажу	Транзистор		0.08	0.32	0.32
8.Монтаж радиодеталей на плату	резистор, конденсатор, диод, разъем, транзистор, резонатор		0.12	22.92	28.68
Трансформатор		0.12	0.12
Микросхема		0.12	5.52
Индикатор		0.12	0.12

Продолжение таблицы 1.2.1

9.Пайка элементов	резистор, конденсатор, диод, разъем, транзистор		0.22	42.02	52.58
Трансформатор		0.22	0.22
Микросхема		0.22	10.12
Индикатор		0.22	0.22
10.Промывка плат после пайки	плата		0.33	0.33	0.33
11.Проверка на соответствие чертежу	устройство		0.02	0.02	0.02
12.Сборка	устройство		0.079	0.079	0.079
Итого	135,752

Штучное время на каждую операцию найдем по формуле:

(1.1)

где:

величина оперативного времени выполнения сборочных операций, мин.

подготовительно-заключительное время, % от оперативного.

время на организационно-техническое обслуживание рабочего места, % от оперативного.

время на личные надобности, % от оперативного.

время на отдых, % от оперативного.

Аналогичным образом рассчитаем время для остальных операций.

Определим количество рабочих мест по формуле:

(1.2)

- норма штучного времени на i-ой операции, мин;

– годовой эффективный фонд времени работы оборудования;

– коэффициент, учитывающий выполнения норм времени, принимаем равным 1

– количество изделий по плану.

(1.3)

где:

Nв=1000 – программа выпуска изделий;

– процент потерь по технологически причинам или из-за брака (0,5% - в соответствии с заданием).

Рассчитаем количество рабочих мест для каждой операции:

Аналогичным образом рассчитаем время для других операций.

Округлим полученные величины.

C_p1­­=1, C_p2=1, C_p3=1, C_p4=1, C_p5=1, C_p6=1,C_p7=1,C_p8=1,C_p9=1,C_p10=1

C_p11=1,С_р12=1

Таким образом найдем общее количество рабочих мест:

(1.4)

Tеперь можем найти коэффициенты специализации () и массовости ().

Коэффициент специализации определяют по формуле:

(1.5)

где:

m=12– количество операций по технологическому процессу на данном участке (см. таблицу 1.2.1);

Cпр=12–количество единиц оборудования (рабочих мест), необходимых для выполнения данного технологического процесса.

К_сп=12/12 =1

Теперь можем найти коэффициент закрепления операции (К_з.о).

Коэффициент закрепления операций определяют по формуле:

Так как коэффициент специализации больше 2, то тип производства крупносерийный.

В связи с тем, что производство крупносерийное то целесообразна организация поточного производства.

Поскольку средний коэффициент загрузки меньше 0,9 и коэффициенты загрузки рабочего места не достигают таких высоких показателей, как 90%÷100%, применяем однопредметную прерывно-поточную линию. Она применяется, когда из-за различной трудоемкости операций не удается достичь их полной синхронизации. Данные линии широко применяются в производстве электронных приборов, которое характеризуется высоким уровнем механизации и специфичностью технологических операций, практически исключающей возможность синхронизации операций.

Однопредметная прерывно поточная линия работает с тактом, не равным норме времени выполнения операции. На операциях, продолжительность которых не равна или не кратна такту, процессы труда прерываются, существует прерывность в работе оборудования и в движении предметов труда.

Коэффициент загрузки рабочих мест (оборудования) на каждой i-ой операции определяют по формуле:

(1.6)

где:

– расчетное количество единиц оборудования (рабочих мест) наi-ойоперации;
– принятое количество единиц оборудования (рабочих мест) на i-ойоперации;

K_з2= 0,164108; К_з3= 0,203298; К_з4= 0,056766; К_з5= 0,064606; К_з6= 0,042428; К_з7= 0,003279; К_з8= 0,293925; К_з9= 0,538862; К_з10= 0,003382; К_з11= 0,000205; К_з12= 0,00081

.

Т.к. Кз последних трех операций не достигает норматива, закрепим эти операции за одним рабочим.

Средний коэффициент загрузки рабочих мест на поточной линии:

(1.7)

Средний коэффициент загрузки рабочих мест 0.116, это значит что можно применять однопредметную прерывно-поточную линию.

Определим такт потока:

(1.8)

где:

– годовой эффективный фонд времени работы оборудования, задан по заданию, согласованному с преподавателем;

Nз = 1000– количество изделий по плану;

Таблица 1.2.2 Пооперационный план работ однопредметной поточной линии

Оп ера ция	Тшт, мин	Число рабочих на рабочем месте	Номер Раб. места	Загр. раб.мест.	Кол-во рабочих на операции	Обозначение рабочих
Расч.	Пр.	%	Ч
	2,07426	0,019574			1,95	0,156596		А
	17,390118	0,164108			16,41	1,312864		А
	21,542982	0,203298			20,32	1,626384		А
	6,015354	0,056766			5,68	0,454128		А
	6,846144	0,064606			6,46	0,516849		А
	4,49604	0,042428			4,24	0,339428		А
	0,34752	0,003279			3,27	0,026236		А
	31,14648	0,293925			29,39	2,351399		А
	57,10188	0,538862			53,89	4,310898		Б
	0,35838	0,003382			0,34	0,027056		Б
	0,02172	0,000205			0,02	0,00164		Б
	0,085794	0,00081			0,08	0,006477		Б
Итого	147,42667	1,391244			134.7	11,12995		А, Б

Учитывая невысокий коэффициент загрузки рабочего места, совместим обслуживание нескольких рабочих мест одним рабочим:

А – 1,2,3,4,5,6,7 и 8 рабочие места;

Б – 9,10,11 и 12 рабочие места;

С_о=2 – кол-во основных производственных рабочих.

Для расчета и организации линии составляется план-график ее работы (стандарт-план) на период, в течение которого про­изводительности операций линии выравниваются (период оборота). Период оборота Т_о является важнейшим параметром ОППЛ, от выбора которого зависят использование оборудования и времени рабочих, размеры незавершенного производства и другие показатели. За период оборота примем одну смену, так как это удобно для планирования и обеспечивает возможность передачи изделий с данной линии на другие линии или участки.

Ритмичная работа ОППЛ обеспечивается за счет создания на рабочих местах заделов. Здесь организуются так называемые оборотные (межоперационные, восстановительные) заделы. Они воз­никают между двумя смежными операциями с различной произ­водительностью из-за их несоответствия между собой и средним тактом линии.

Максимальный оборотный задел по данной паре смежных операций определяется по формуле:

(1.19)

где T_jи - частичный период, в течение которого не меняется коли­чество оборудования на смежных операциях, ч;

C_i,C_i+1 - количество оборудования на предыдущей и последующей операциях, шт;

t_i, t_i+1 - нормы времени на этих операциях, ч.

Если результат получается со знаком «+», то значение мак­симального оборотного задела относится к концу частичного пе­риода; если со знаком

«-», то к началу частичного периода.

Результаты вычислений максимальных оборотных заделов по паре смежных операций сведем в таблицу 1.2.6.

Таблица 1.2.3Вычисления максимальных оборотных заделов

Пара смежных операций	Количество частичных периодов	Величина оборотных заделов
1,2	T1,T2	+5
-5
2,3	T1,T2	+5
-5
3,4	T1,T2	+5
-5
4,5	T1,T2	+5
-5
5,6	T1,T2	+5
-5
6,7	T1,T2	+5
-5
7,8	T1,T2	+5
-5
8,9	T1,T2	-5
+5
9,10	T1,T2	+5
-5
10,11	T1,T2	+5
-5
11,12	T1,T2	+5
-5

ОП.	График работы по операциям и динамика оборотных заделов за период оборота, ч.

Расчет численности всех категорий рабочих

Норматив расчета вспомогательных рабочих равен 45% от основных. Т.о. количество вспомогательных рабочих принимаем:

C_всп = Н_р∙С_о=0,45∙2= 0.9 (чел) (1.20)

где Н_р –норматив численности вспомогательных рабочих;

С_о – кол-во основных производственных рабочих.

T.к. получилось 0,9 то принимаем 1 чел.

Количество служащих (руководителей, специалистов и технических исполнителей) равен 8% от основных и вспомогательных рабочих. Кол-во служащих принимаем

С_служ = Н_с∙С_о∙C_всп=0,08∙(2+1)=0,24(чел) (1.21)

принимаем 1 чел.

где Н_с –норматив численности служащих;

С₀ – кол-во основных производственных рабочих.

Определим общее число рабочих мест:

C_общ.=C_всп+ С_о+С_служ =1+2+1=4 (чел) (1.22)

где C_всп –норматив численности вспомогательных рабочих;

С_о – количество основных производственных рабочих;

С_служ – количество служащих.

Размер партии:

Размер партии — очень важный календарно-плановый норматив, оказывающий существенное влияние на производительность труда рабо­чих, себестоимость изготовления продукции, длительность производ­ственного цикла и объем незавершенного производства.

Размер партии зависит от многих экономических и организацион­но-производственных факторов, причем действующих в противополож­ных направлениях. Так, например, увеличение размера партии ведет, с одной стороны, к снижению подготовительно-заключительного вре­мени на единицу продукции, а следовательно, к росту производитель­ности труда и снижению себестоимости продукции, а с другой — к уве­личению длительности производственного цикла, величины заделов, незавершенного производства, а следовательно, и величины оборотных сред. Поэтому правильное определение размера партии имеет важ­ное экономическое значение.

На практике размер партии, как правило, устанавливают в два этапа.

На первом этапе устанавливают минимальный размер партии (n_min). Он определяется по допустимому проценту потерь на подготовитель­но-заключительное время по следующим формулам:

(1.23)

где а — допустимые потери рабочего времени на текущий ремонт и подналадку рабочих мест, принимаются в пределах 2—5%;

t_пз.i — подготовительно-заключительное время на выполнение i-й опера­ции, ч;

t_шт.i — штучное время на выполнение i-й операции, ч;

m — количество операций, выполняемых на рабочих местах участка.

=Кп.з.· =0,024·147,427=3,258 (мин)

Кп.з.—соотношение элементов штучной нормы времени к оперативному времени, 0,024

Примем минимальный размер партии n_min=1шт.

В качестве максимального размера партии (n_max) можно принять месячную программу собираемых из­делий.

n_max= (1.24)

где m – количество месяцев в году;

N₃ – программа запуска изделий, шт;

На втором этапе осуществляют корректировку полученных значе­ний n_min и n_max по всем факторам, не учтенным в расчетах. К числу таких факторов относят:

· необходимость согласованности размера партии изделий и про­граммы их выпуска;

· необходимость согласованности размеров партий на участке, в цехе, между цехами;

Таким образом, в результате проведения первого этапа будут полу­чены пределы нормального размера партии:

n_min<n_н<n_max(шт). (1.25)

Корректирование же предельных размеров партии всегда начина­ется с установления удобопланируемых ритмов. Удобопланируемый ритм — это такая его величина, которая укладывается целое число раз планируемый период.

Ряд удобопланируемых ритмов Ry в течение месяца в рабочих днях при 20 рабочих днях — 20,10,5, 4,2, 1

(1.26)

где Т_пл — продолжительность планового периода, в днях;

n_min — минимальный размер партии изделий, шт.;

N_мес — заданная программа выпуска (запуска) изделий в планируемом периоде, шт.

При расчете получилось дробное число 0,248 дня, следует выбрать из ряда удобопланируемых ритмов бли­жайшее целое число. В данном случае надо принять R_np= 1.

Далее в соот­ветствии с принятым R_npкорректируют размер партии по формуле

(1.27)

При наличии брака на отдельных операциях рассчитывают количество партий изделий за плановый период.

Количество партий изделий рассчитывают по формуле

партий (1.28)

Размер партии для каждой операции определяют по формуле

(1.29)

Длительность производственного цикла

(1.32)

где ДТЦ – длительность технологического цикла;

t_межоп = 0,5 мин (0,0083ч) - время межоперационных перерывов;

(1.33)

где: n=5 к о личество деталей в партии;

p=1 – транспортная партия;

k –количество операций;

t_шт – продолжительность операции;

РМ − количество рабочих мест на операции.

за год: ДЦ =4.112∙249=1024(ч)

Выбор и определение необходимого количества технологического оборудования, оснастки

Если известна трудоемкость изделия, то количество обору­дования соответствующего вида можно определить исходя из годового объема работ в нормо-часах:

(1.34)

где Nз- годовая программа запуска деталей, шт;

- штучное время на i-той операции, ч;

- коэффициент выполнения норм на i-той операции (берется по дан­ным предприятия или ориентировочно можно принять 1,1-1,2);

- действительный годовой фонд времени работы оборудования, час.

Примем =1,15

Коэффициенты загрузки оборудо­вания определяются следующим образом:

;(1.35)

Таблица 1.2.4. Определение необходимого количества оборудования

Номер операции	Wp,ед.об.	Wпр	Kз,%
	0,0170		1,7021
	0,1427		14,2703
	0,1768		17,6781
	0,0494		4,9362
	0,0562		5,6179
	0,0369		3,6894
	0,0029		0,2852
	0,2556		25,5587
	0,4686		46,8576
	0,0029		0,2941
	0,0002		0,0178
	0,0007		0,0704

Выбираем необходимое оборудование для каждого рабочего места в соответствии с его специализацией. Данные по выбранному оборудованию заносим в таблицу 1.2.5.

Таблица 1.2.5 Технологическое оборудование для производства изделия

Вид работ	Тип оборудования, оснастка, инструмент	Модель, тип, шифр	Кол-во единиц	Потр. мощность, кВт
Лужение выводов электроэлементов	Полуавтомат для лужения выводов микросхем	В7-37		0,8
Электропаяльник	ГОСТ7219-83		0,04
Формовка и обрезка выводов	Автомат формовки и обрезки выводов микросхем	ГГ-2417		0,6

Продолжение таблицы 1.2.5

Установка электроэлементов на плату	Полуавтомат укладки электроэлементов и микросхем на печатные платы	ГГ-2487		0,04
Пайка	Установка пайки печатных плат	9024.100		0,04
Промывка плат после пайки	Ванна для отмывки печатных плат	ГГ0867-4020
Установка платы в приспособление	Монтажный стол	ТМ05М-1

Планирование потребных площадей сборочно-монтажного цеха

При планировании потребной площади учтем, что расстояние от стен до оборудования должно быть не менее 1,5 метра и расстояние от стен до рабочего места – не менее 1,2 метра. Удельная площадь для сборочных цехов принимаем равной 3..5 метров квадратных.

Вспомогательная площадь участка, занятого кладовыми помещениями – 20..35 % от производственной площади. Площадь бытовых помещений принимается равной 1,25 метра квадратного на человека.

Таким образом, общая площадь будет равна:

(1.36)

Подводя итог по данному подразделу можно сделать вывод, что данный тип производства относится к крупносерийному типу, с однопредметной прерывно-поточной линией. Число основных рабочих составляет 3 человека. Необходимая площадь сборочно-монтажного цеха для данного количества рабочих составляет 82.25 м.кв