Анализ и пути повышения уровня организованности производственной системы

метки: Производственный, Процесс, Оценка, Организованность, Уровень, Мощность, Вспомогательный, Единица

Актуальность курсового проекта определяется тем, что промышленные предприятия на современном этапе экономического развития осуществляют свою деятельность в условиях быстро изменяющегося спроса, высокой конкуренции, правовой нестабильности, то есть в условиях внешней среды с высокой степенью неопределенности. Выжить и развиваться в таких условиях способны только предприятия с гибкими структурами, которые быстро реагируют на изменения внешней среды и способны в соответствии с ее требованиями быстро преобразовыватьсвою деятельность. Гибкими и адаптивными могут быть только высокоорганизованные производственные системы.

Поэтому особое значение приобретает обоснование необходимости повышения организованности производственных систем, направлений и методов ее проектирования. Для обеспечения эффективности функционированияпредприятий актуальным и своевременным является, выработка новых подходов при планировании и организации их деятельности, разработка направлений, позволяющих создавать на базе существующих предприятий высокоорганизованные производственные системы. Повышение организованности производства можно рассматривать как один из путей (подходов), позволяющих отечественным предприятиям выжить на современном этапе и успешно развиваться в долгосрочной перспективе [1].

Производственный менеджмент — это наука изучающая управление процессом продукции или предоставления услуг в широком межотраслевом разрезе[2].

Производственный менеджмент — это направление профессиональной деятельности, связанное с эффективным и рациональным управлением любым производственным процессом [3].

Целью курсового проекта является проведение анализа уровня организованности производственной системы, а также разработка путей его повышения на предприятии.

Для достижения данной цели целесообразно выделить следующие задачи:

• рассчитать производственные мощности основного, вспомогательного оборудования, а также мощность всей производственной системы на предприятии;
• рассчитать показатели использования производственных мощностей;
• проанализировать пропорции производственных мощностей на предприятии;
• смоделировать производственную структуру системы;
• оценить результаты экспериментов моделирования и выбрать наиболее оптимальный вариант производственной структуры системы;
• разработать рекомендации по повышению уровня организованности производственной системы.[4]

Объект исследования -условное промышленное предприятие.

Организация работы производственного предприятия дорожного строительства

1 Выбор типа предприятия 3.2 Обоснование технологического процесса 3.3 Подбор оборудования/6; 7/ 3.4 Разработка технологической схемы производственного процесса 4. Организация складского хозяйства 4.1 Назначение типов складов ... -6,5 3,7 12,4 17,0 19,1 17,5 11,2 3,4 -3,8 -10,4 3,1 дорожное строительство бетоносмесительная установка 4) Цемент содержит портландцементный клинкер, гипс и его производные ...

Методы исследования — аналитические, расчетно-аналитические играфические.

1. Краткая характеристика исследуемого объекта

1.1 Назначение и производственная структура объекта

Для начала дадим определение производственной структурецеха.

Под производственной структурой цеха понимают состав входящих в него производственных участков, вспомогательных и обслуживающих подразделений, а также связи между ними. Эта структура определяет разделение труда между подразделениями цеха, т.е. внутрицеховую специализацию и кооперирование производства. [2].

Исследуемый производственный объект предназначен для производства трех основных видов продукции «А», «В» и «С», отличающихся своейтрудоемкостью. Технология изготовления всей продукции предусматривается разделением всего производственного процесса на частичные процессы, которые протекают на специализированных участках, расположенных последовательно.

Схема производственной структуры объекта представлена на рис.1

Рисунок 1 — Схема производственной структуры объекта

На вход в систему поступает необходимые для производства продукции сырье, материалы, которые могут накапливаться на складе. Емкость склада ограничена и составляет 394 т. Сырье поступает на первый участок, где установлено три единицы оборудования. Это оборудование однотипное. Каждая из единиц оборудований может производить любой из указанных выше изделий. После выполнения всех технологических операций продукция поступает на склад, а затем — на второй участок.На втором участке выполняются заключительные операции.На нем установлено три единицы однотипного оборудования. На каждую единицу готовой продукции требуется 1,05 (т) продукции поступающей с первого участка.

Длительность обработки изделия -величина случайная, как показали исследования, подчиняется нормальному закону распределения. Годовой объем производства составил 1850 тыс.т.

Исходя из приведенного описания объекта, его можно формализовать как двух фазную многоканальную систему массового обслуживания (СМО) с ожиданием и ограниченной длиной очереди, длина очереди перед первой фазой составляет 3 заявок, перед второй — 2 заявки. И действительно, здесь можно наблюдать все элементы системы массового обслуживания, а именно:

• входящий поток заявок (сырье, материалы, полуфабрикаты, поступающие в систему);

• очередь (накоплениезаявок на складе);
• фазы (участки);
• каналы обслуживания (единицы оборудования);
• выходящий поток (готовая продукция).

Далее дадим более подробную характеристику производственного процесса в исследуемом объекте.

1.2 Характеристика производственного процесса

Производственный процесс — целенаправленное изменение состояний предметов труда (изменяющих свои физические или химические свойства, геометрические размеры, положение в пространстве), средств труда (изменяются режимы работы оборудования для выполнения тех или иных операций по обработке предметов труда) и рабочей силы, в результате чего из исходного сырья получают готовый продукт[5].

Производственный процесс — сочетание предметов и орудий труда, а также живого труда в пространстве и во времени, функционирующих для удовлетворения потребностей производства [4].

Определение экономической эффективности модернизации оборудования

... 7100 руб. Определим общую сумму затрат, необходимую для модернизации оборудования. Таблица 4. Смета затрат на модернизацию оборудования Статьи затрат Сумма, руб. Статья 1 - ... 5. Исходные данные для определения эффективности модернизации оборудования Одной из первостепенных задач в области модернизации оборудования является замена действующего оборудования на более совершенные с технической точки ...

Производственный процесс — это процесс преобразования затрат (вход) в результат (выход) [1].

Далее необходимо представить классификацию исследуемого производственного процесса. Данный процесс можно классифицировать следующим образом [4]:

• по степени сложности, процесс можноотнести к сложному, так как он протекает на двух ступенях;
• по роли в производстве (по отношению к готовой продукции) на первом участке протекает основной процесс, на втором участке — вспомогательный процесс (помогает подготовить материалы, сырье);
• по степени оснащенности орудиями труда на основном участке процесс, машинный и автоматизированный, а на вспомогательном — машинный и механизированный;
• по характеру протекания во времени — процесс является циклическим, так как все операции повторяются с каждой новой единицей оборудования;
• по характеру движения предметов труда в процессе обработки: на основном полунепрерывный(так как оборудование работает постоянно, а продукция поступает периодически), а на вспомогательном дискретный (т.е.

оборудование останавливается, когда нет предметов труда);

• по возможности наблюдения за ходом процесса на основном участке протекает закрытый производственный процесс (т.к. невозможно наблюдать за ходом производственного процесса), а на вспомогательном участке — открытый (так как возможен процесс наблюдения за ходом производства);
• по виду движения предметов труда по ступени, по способам передачи его со ступени на ступень — процесс с параллельным протеканием (так как на ступенях установлено несколько единиц оборудования).

Также в данном разделе необходимо построить график производственного процесса.

В качестве примера построим график производственного процесса по виду продукции «В» так как данный вид продукцииявляется наиболее трудоемким в объеме сортамента произведенной продукции. Далее необходимо рассчитать скорректированные длительности операций, то есть необходимо учесть:

• текущие простои на основном участке;
• текущие простои и нециклические операции на вспомогательном участке.

Теперь рассчитаем скорректированные длительности операции, для основного и вспомогательного оборудования:

,(1)

где- производительность одной единицы оборудования основного участка,

т/сутки;

• величина текущих простоев на основном участке по отношению к

номинальному времени, доли ед.;

• длительность операций на основном участке, мин.

Скорректированная длительность операции на основном участке рассчитывается по формуле:

,(2)

где — скорректированная длительность операции на основном участке на

величину текущих простоев, мин.

(заявки /сутки);

• (мин.)

(3)

где — производительность одной единицы оборудования вспомогательногоучастка, т/сутки;

• нормативная величина технически необходимых простоев на

вспомогательном участке за сутки в расчете на одну единицу оборудования, мин;

• нормативная величина нециклических операций на вспомогательном участке

за сутки в расчете на одну единицу оборудования, мин;

• длительность операций на вспомогательном участке, мин.

(4)

где — скорректированная длительность операции на вспомогательном

участке на величину текущих простоев и нециклических операций, мин.

= 1440-160/60=21,33 (заявки / сутки);

• =1440/21,33=67,5 (мин.)

Таким образом, с учетом текущих простоев основного оборудования и технически необходимых простоев и нециклических операций на вспомогательном участке продолжительность операций на основном участке увеличивается до 67 мин., а на вспомогательном до 67,5 мин.

Приведем в качестве примера график процесса для условий производства продукции «В». Исходные данные для построения графика представлены в таблице 1

Таблица 1 — Данные для построения графика производственного процесса при производстве продукции вида «В»

Номер ступени	Скорректированные длительности операций (), мин.	Количество единиц оборудования на ступени (), ед.	Минимально возможный такт работы ступени (), мин.
1	67,0	3	22,3
2	67,5	3	22,5

Рисунок 2 — График производственного процесса при производстве продукции вида «В»

Далее рассчитаем производительность установившегося и неустановившегося процессов при производстве продукции вида «В».

(5)

где — производительность неустановившегося процесса, т/сутки;

• единица времени, за которую рассчитывается производительность;
• такт процесса, мин.;
• перекрытие циклов, мин.;
• количество единиц продукции, изготавливаемых за один цикл, мин.

(т/сутки).

(6)

где — производительность установившегося процесса, т/сутки.

(т/сутки).

Для выявления резервов организационного характера, повышения эффективности исследуемого объекта необходимо проанализировать уровень организации производственной системы.

2. Анализ уровня организованности производственной системы

2.1 Расчет производственной мощности основного участка

Производственная мощность — это показатель, отражающий максимальную способность предприятия (подразделения, объединения или отрасли) по осуществлению выпуска товарной продукции в натуральных или стоимостных единицах измерения, отнесенных к определенному периоду времени (смена, сутки, месяц, квартал, год)[1].

Различают производственную мощность единицы оборудования и производственную мощность системы.

Производственная мощность единицы оборудования рассчитывается по формуле:

,(7)

где Рн.п. — техническая норма производительности, т/сутки;

• Тд — действительный фонд времени, сутки.

Производственную мощность можно рассчитывать следующим образом:

• через производительность в номинальные сутки к номинальному фонду времени;
• через производительность в фактические сутки к фактическому фонду времени. При этом результаты будут одинаковыми.

Рассчитаем производственную мощность единицы основного оборудования.

Техническая норма производительности оборудованиярассчитывается в фактических и номинальных сутках.

(8)

где — техническая норма производительности основного оборудования припроизводствеl-того вида продукции в номинальные сутки, т/сутки;

• величина текущих простоев на основном участке по отношению кноминальному времени, доли ед.;
• длительность операций на основном участке при производстве l-того вида продукции, мин.

Q- средняя масса единицы готовой продукции, т;

• l — вид продукции.

По формуле (8) рассчитаем производительность основного оборудования в номинальные сутки:

• (т/сутки);
• (т/сутки);
• (т/сутки).

Далее необходимо рассчитать техническую норму производительности оборудования в фактические сутки.

(9)

(т/сутки);

• (т/сутки);
• (т/сутки).

Рассчитаем среднюю производительность в фактические и номинальные сутки.

(10)

где — структура выпускаемого сортамента, доля в общем объеме

(11)

(т/сутки).

Далее рассчитаем номинальный и фактический фонд времени работы оборудования за год для определения производственной мощности участка

При расчете фонда времени работы оборудования для определения мощности учитываются лучшие устойчиво — достигнутые показатели по периодичности ремонтов и продолжительности текущих простоев.

Рассчитаем номинальный фонд времени работы основного оборудования по формуле (12):

(12)

где — номинальный фонд времени работы одной единицы основногооборудования, сутки;

• календарный фонд времени работы одной единицы основного оборудования, сутки;
• суммарная продолжительность ремонтов одной единицы основного оборудования за год, сутки.

Рассчитаем фактический фонд времени работы основного оборудования по формуле (13):

(13)

(суток).

где- фактический фонд времени работы одной единицы основного оборудования, сутки;

• технически необходимые простои одной единицы основного оборудования, сутки.

Рассчитывается по формуле (14):

Тт.н.п. = ТномЧ ,(14)

Тт.н.п. = 328 Ч0,03 = 9,84 (суток);

• (суток).

В данной производственной системе изменение структуры сортамента не оказывает влияния на фонд времени работы оборудования, из этого следует, что фонд времени работы оборудования при расчете производственной мощности будет одинаков. Теперь можем рассчитать производственную мощность 1 единицы оборудования при производстве каждого вида оборудования.

Производственную мощность одной единицы основного оборудования можно рассчитать двумя способами, при этом результаты будут одинаковыми:

• через среднюю производительность;
• через определение производственной мощности при производстве каждого вида продукции. Рассмотрим оба варианта.

1вариант:

(15)

(т).

(16)

(т)

Расчеты верны, так как производственная мощность единицы основного оборудования одинакова.

2 вариант:

Рассчитаем производственную мощность через номинальную производительность и номинальный фонд времени.

(17)

(18)

(т)

(т)

(т)

(т)

Теперь рассчитаем производственную мощность через фактическую производительность и фактический фонд времени:

(19)

(т)

(т)

(т)

(т)

Расчеты верны, так как производственная мощность единицы основного оборудования одинакова и она равна при расчете обоими способами.

Рассчитаем производственную мощность всего участка с учетом количества единиц оборудования. Так как на основном участке установлено три единицы однотипного оборудования, то производственная мощность участка составит:

(20)

(т)

Далее необходимо рассчитать производственную мощность вспомогательного оборудования.

2.2 Расчет производственной мощности вспомогательного оборудования

Основной задачей вспомогательных цехов является обеспечение нормальной, бесперебойной работы цехов основного производства.

Методика расчета производственной мощности по вспомогательному оборудованию аналогична расчетам, проведенным в предыдущем разделе.

Производительность вспомогательного оборудования будем рассчитывать только в номинальные сутки, так как здесь будем учитывать текущие простои, и в дальнейшем она нужна будет для расчета производственной мощности системы.

Перейдем к расчетам.

Рассчитаем производительность одной единицы вспомогательного оборудования в номинальные сутки при производстве каждого вида продукции.

(21)

где — техническая норма производительности вспомогательного

оборудования при производстве l-того вида продукции в номинальные

сутки, т/сутки;

• величина технически необходимых простоев на вспомогательном участке за сутки в расчете на одну единицу оборудования, мин.;
• продолжительность нециклических операций на вспомогательном участке за сутки, мин.;
• длительность операций на вспомогательном участке при производстве l-того вида продукции, мин.

(т/сутки)

(т/сутки)

(т/сутки)

Рассчитаем среднее значение производительности вспомогательного оборудования:

(т/сутки)

Определим номинальное время работы оборудования:

(22)

где- номинальный фонд времени работы одной единицы вспомогательного оборудования, сутки;

• календарный фонд времени работы одной единицы вспомогательного оборудования, сутки;
• суммарная продолжительность ремонтов одной единицы вспомогательного оборудования за год, сутки.

Далее перейдем к расчету фонда времени вспомогательного оборудования:

(суток)

Производственную мощность одной единицы вспомогательного оборудования можно рассчитать через среднюю производительность и через производственную мощность основного оборудования при производстве l-того вида продукции (так как структура ассортимента не влияет на время работы оборудования).

Рассчитаем производственную мощность первым способом:

(23)

(т).

Рассчитаем производственную мощность вспомогательного оборудования вторым способом:

(24)

(25)

(т)

(т)

(т)

(т)

Расчеты верны, так как производственная мощность единицы вспомогательного оборудования одинакова при расчете обоими способами.

Учитывая, что оборудование однотипное, рассчитаем производственную мощность вспомогательного участка в целом.

(26)

(т)

Имея данные о производственной мощности каждого участка можно выполнить расчет производственной мощности системы в целом.

2.3 Расчет производственной мощности системы

При расчете производственной мощности системы должны учитываться связи между элементами, которые не учитываются при расчете единичной производственной мощности, следовательно, расчет производственной мощности системы необходим для полного анализа уровня ее организованности.

В теории производственного менеджмента известны три подхода к расчету производственной мощности системы:

• подход, основанный на принципе ведущего звена;
• структурно — статический анализ (ССА);
• структурно-динамический анализ (СДА).

Первый подход не приемлем, так как по данному методу результаты расчетов часто бывают завышенным, и не всегда ведущим звеном является узкая ступень системы, (это происходит в случаях, когда производственная мощность ведущего звена выше остальных мощностей).

Структурно-статический анализ (ССА) основан на учете всех мощностей взаимосвязанных элементов и лишен недостатка первого метода, однако, он дает приемлемые результаты для систем с гибкой связью, а для систем с жесткой связью дает завышенные результаты, так как в такой системе узкое место меняется, что и является причиной завышенного результата.

Структурно-динамический анализ (СДА)учитывает взаимосвязи и взаимодействия структурных элементов системы в динамике и дает наиболее точный результат.

Рассчитаем производственную мощность на основе структурно-статического анализа, затем на основе структурно-динамического, и сравним полученные результаты. Поскольку исследуемая производственная система — это система с относительно жесткой связью, то результаты, полученные вторым способом, будут ниже результатов, полученных при структурно-статическом подходе. Проверим это.

Рассчитаем производственную мощность системы на основе структурно — динамического анализа.

Данный метод состоит из трех этапов:

1. Определение потребности в согласовании ремонтов.При определении потребности в согласовании ремонтов зададим условие того, что одновременно на ремонте в каждой фазе не может находиться более одной единицы оборудования.

Таблица 2 — Ситуации, связанные с отсутствием или наличием ремонтов, при производстве продукции вида «В»

№ ситуации, j	Кол-во единиц работающего оборудования	Производительность в номинальные сутки, т	Производительность системы в номинальные сутки
	в первой фазе	во второй фазе	первой фазы	второй фазы
1	3	3	7275	6400	6400
2	2	3	4850	6400	4850
3	3	2	7275	4266,67	4266,67
4	2	2	4850	4266,67	4266,67

Из таблицы 2 видно, что в производственной системе меняется узкое место, следовательно, требуется согласование ремонтов.

Формирование графиков ремонтов. Обеспечивает максимально возможную степень их согласованности.Построение графиков ремонтов осуществляется на основе данных о нормативной продолжительности и периодичности ремонтов оборудования каждой фазы.

Периодичность ремонтов основного оборудования 30 суток, а вспомогательного — 15 суток.

Количество ремонтов основного оборудования за год равно 37, вспомогательного — 18.

Определим продолжительность ремонтов одной единицы основного и вспомогательного оборудования:

Определим суммарную продолжительность ремонтов оборудования каждой фазы за год.

(27)

где — периодичность ремонтов основного оборудования, сутки;

• количество единиц установленного оборудования на основной ступени.

(суток)

(суток)

Продолжительность ремонтов, подлежащих согласованию, определяется как минимальная из продолжительностей ремонтов каждой фазы.

По расчетам суммарной продолжительности ремонтов за год согласованию подлежат 54 суток.

Максимально возможная степень согласованности ремонтов может быть достигнута в случае, если ремонты оборудования вспомогательного участка будут проводиться с ремонтами оборудования основного участка и перекрываться ими.

Чтобы построить график ремонтов оборудования необходимо отметить, что на вспомогательном участке график будет строиться по непрерывно-последовательному типу ремонтов, а на основном — по смешанному. Для построения графика смешанных ремонтов, необходимо рассчитать ремонтный такт.

Ремонтный такт — это период времени между одноименными моментами. Рассчитывается по следующей формуле:

(28)

гдеП — периодичность ремонтов фазы, сутки;

x- целое число, принимающее значение от 2 до n (количество единиц

оборудования во второй фазе) включительно. Примем х=2.

На рисунке 4 показан график ремонтов оборудования (фрагмент), обеспечивающего максимальную степень согласованности.

Рисунок 3 — Фрагмент графика ремонтов, обеспечивающего максимальную степень согласованности

Как видно из рисунка 4, все ремонты оборудования вспомогательной фазы, которые подлежат согласованию, проводятся одновременно с ремонтами основной фазы, то есть, согласованы на 100% (из 54 суток, подлежащих согласованию, 54 согласованы),что подтверждает коэффициент согласованности (Кс):

(29)

где — продолжительность согласованных ремонтов, сутки.

Кс. = 1 показывает, что достигнута максимальная степень согласованности ремонтов оборудования, и что все ремонты первой фазы согласованы с ремонтами второй фазы

На основе полученных данных определим состав и продолжительность ситуаций, связанных с наличием или отсутствием ремонтов оборудования, за год.

Структура сортамента не оказывает влияние на фонд времени оборудования, а, следовательно, состав и продолжительность ситуации одинакова при производстве всех видов продукции. Состав и продолжительность ситуаций, связанных с наличием или отсутствием ремонтов за год представлено на рисунке 4.

Рисунок 4 — Состав ситуаций, связанных с наличием или отсутствием ремонтов

Состав и продолжительность ситуации выглядит следующим образом:

• первая ситуация: У1 и У2 = 254 суток;
• вторая ситуация: У1-1 и У2= 57 суток;
• третья ситуация: У1-1 и У2-1= 54 суток.

3. Расчет производственной мощности системы по каждому виду продукции и при заданной структуре сортамента

Рассчитаем максимально возможный объем производства системы за время ее нахождения в j-той ситуации при производстве l-того вида продукции по формуле (30):

=Ч,(30)

где — продолжительность нахождения производственной системы в j-той ситуации за год, дни.

Расчет максимально возможного объема производства по виду продукции «А», «В» и «С» выглядит следующим образом:

• Вc1А = 8000 Ч 254 = 2032000 (т);
• Вc2А = 5372,31 Ч 57 = 306221,54 (т);
• Вc3А = 5333,33 Ч 54 = 288000 (т);
• Вc1В = 6400Ч 254 = 1625600(т);
• Вc2В = 4850Ч 57 = 276450(т);
• Вc3В = 4266,67Ч 54 = 230400(т);
• Вc1С = 6000Ч 254 = 1524000(т);
• Вc2С = 4476,92Ч 57 = 255184,62(т);
• Вc3С = 4000Ч 54 = 216000(т).

Рассчитаем производственную мощность системы при производстве l-того вида продукции по формуле (31):

(31)

ПМсА= 2032000 + 306221,54 + 288000= 2626221,5 (т/год);

• ПМсВ= 1625600 + 276450 + 230400 = 2132450(т/год);
• ПМсС= 1524000 + 255184,62+ 216000 = 1995184,6(т/год).

Расчет производственной мощности системы при заданной структуре сортамента выпускаемой продукции, рассчитывается по формуле (32), т/год:

(32)

где — доля l-того вида продукции в общем объеме производства всей продукции, доли ед.

(т/год).

Проверка:

Для оценки правильности выполненных расчетов необходимо провести расчет производственной мощности системы при помощи структурно-статистического анализа и сравнить полученные результаты с производственной мощностью системы, рассчитанной при помощи структурно-динамического анализа. Результат, полученный на основе структурно-динамического анализа, не совпадет с результатом структурно-статического анализа, так как узкое место при производстве продукции видов «А», «В» и «С»меняется. Производственная мощность, полученная на основе ССА, будет завышена.

Рассчитаем производственную мощность на основе структурно-статического анализа. На первом этапе рассчитаем производственную мощность каждого участка при производстве l-того вида продукции.

Производственная мощность основного участка при производстве различных видов продукции составит:

• (т);
• (т);
• (т).

Производственная мощность вспомогательного участка при производстве различных видов продукции составит:

• (т);
• (т);
• (т).

Далее определим мощность системы при производстве каждого l-того вида продукции по формуле (33):

(33)

где k — количество видов продукции;

• ПМil- производственная мощность i-того элемента при производстве l-того вида продукции, т.

Производственная мощность системы при производстве каждого l-того вида продукции составит:

• (т);
• (т);
• (т).

Далее определим производственную мощность системы при заданной структуре сортамента:

(т/год).

Действительно, результаты расчетов производственной мощности, выполненные посредством структурно-статического анализа, оказались выше результатов расчетов производственной мощности, полученных посредством структурно-динамического анализа, на 73028,29 т/год.

Результаты расчетов производственной мощности, выполненные, посредством ССА могли совпасть бы только в том случае, если бы узким местом при каждой j-той ситуации была бы первая фаза.

Определим расхождение результатов значений производственных мощностей по каждому виду продукции

= 2643175,38 — 2626221,5 = 16953,85 (т/год);

• = 2220800 — 2132450 = 88350 (т/год);
• = 2082000 — 1995184,6 = 86815,38 (т/год).

Проверим данное расхождение иным путем.

= (8058,46 — 8000) Ч 254 + (5372,31 — 5333,33) Ч 54 = 16953,85 (т/год);

• = (6400-4850) Ч 57 = 88350 (т/год);
• = (6000- 4476,92) Ч 57 = 86815,38(т/год).

Эти отклонения совпадают с отклонениями, полученными как разница производственной мощности системы, рассчитанной на основе структурно-статического анализа и производственной мощности системы, рассчитанной на основе структурно-динамического анализа по каждому виду продукции, и тем самым подтверждают правильность расчетов.

Далее рассчитаем показатели использования производственных мощностей.

2.4Расчет показателей производственных мощностей

Анализ использования производственных мощностей оборудования проводится для выявления резервов.

Для оценки уровня использования производственных мощностей применяется такой общий показатель использования как коэффициент интегрального использования оборудования, который рассчитывается по формуле (34):

,(34)

где Киi — коэффициент использования производственной мощности, доли единицы;

• V — объём производства готовой продукции за год, т;
• ПМi — производственная мощность i-той фазы, т.

По формуле (34)рассчитаем коэффициент интегрального использования по основному и вспомогательному участку.

Коэффициент интегрального использования производственной мощности основного оборудования рассчитывается по формуле (35):

(35)

ГдеКинт. — коэффициент интенсивного использования оборудования, доли единицы;

• Кэкст. — коэффициент экстенсивного использования оборудования, доли единицы.

Коэффициент интенсивного использования оборудования рассчитывается по формуле (36):

,(36)

где — единичная производительность оборудования за анализируемый

период в фактическое время, т/сутки;

• средняя техническая норма производительности оборудованиявфактическое время, т/сутки.

Коэффициент экстенсивного использования оборудования рассчитывается по формуле:

,(37)

где — фактическое время работы оборудования за отчетный год, агрегато-сутки;

• фактическое время работы оборудования, взятое в расчет производственной мощности, агрегато-сутки.

Коэффициент интенсивного использования оборудования отражает использование оборудования по производительности, а коэффициент экстенсивного отражает использования оборудования во времени.Кинт.=82,55%, это свидетельствует о том, что использование производственной мощности необходимо повышать.

Рассчитаем интегральный показатель использования оборудования:

Расчеты выполнены правильно, так как .

По вспомогательному оборудованию расчет коэффициентов, и не производится, так как нет данных для расчёта коэффициента экстенсивного использования оборудования.

Средний коэффициент использования производственных мощностей системы рассчитывается как средневзвешенная величина из общих показателей использования производственных мощностей:

,(38)

где — доля потерь от простоев канала обслуживания i-той фазы в общей сумме

потерь от простоев каналов обслуживания обоих фаз, доли единицы.

Весовые коэффициенты для основной и вспомогательнойфаз определяются с учетом количества единиц оборудования на участке.

,(39)

где- весовой коэффициент при коэффициенте использованияпроизводственныхмощностей первой фазы, доли единицы;

• потери от простоев канала обслуживания первой фазы, руб./мин.;
• потери от простоев канала обслуживания второй фазы, руб./мин.

,(40)

где — весовой коэффициент при коэффициенте использования производственныхмощностей второй фазы, доли единицы.

Производственные мощности исследуемого производственного объекта используются всего на 77,1%. Это связано с неполным использованием производительности оборудования и неэффективным использованием оборудования во времени.

Использование производственных мощностей также отражает коэффициент структурной согласованности системы, показывающийпредельно — максимально возможный уровень использования производственнойсистемы при существующей ее структуре.

(41)

где — коэффициент структурной согласованности i-той фазы, доли единицы;

• производственная мощность системы, рассчитанная на основе

структурно-динамического анализа, т;

• производственная мощность i-того элемента системы, т.

Рассчитаем коэффициенты структурной согласованности для основного и вспомогательного оборудования, а также необходимо рассчитать общий коэффициент структурной согласованности.

(42)

Значения коэффициентов структурной согласованности — высоки, это обусловлено высокой структурой производственной системы.

2.5 Анализ пропорций производственных мощностей

Для измерения пропорций используется такой показатель, как коэффициент пропорциональности. Он рассчитывается по формуле (43):

(43)

Где ПМi — производственная мощность i-того участка, выраженная в единицах готовой продукции этого участка, т;

• V — производственная мощность второй фазы, т;
• Кiк.з- коэффициент комплексных затрат i-й фазы, доли единицы.

Пропорции в производственной системе выглядят следующим образом:

По фактическому соотношению производственных мощностей сложно судить об их оптимальных пропорциях. Поэтому обоснование оптимальности пропорций в производственной системе сводится к задаче определения оптимального количества единиц оборудования в фазах. В данном случае основное оборудование не будет меняться, и задача сводится к обоснованию количества вспомогательного оборудования.

Методы определения потребного количества единиц оборудования:

• расчетный метод;
• графический;
• расчетно-аналитический;
• методы моделирования: модели массового обслуживания, имитационное моделирование и другие.

Расчетный метод заключается в определении количества единиц оборудования и рассчитывается по формуле (44):

,(44)

где- количество единиц потребного вспомогательного оборудования припроизводствеl-того вида продукции, шт.;

• производительность основного участка в номинальные сутки припроизводствеl-того вида продукции, т;
• производительность одной единицы вспомогательного оборудования),т;
• ( = 1,1) — коэффициент неравномерности входящего потока.

,(45)

где — максимальный объём производства продукции на основном оборудовании, т;

• средний объём производства продукции на основном оборудовании, т.

Далее определим потребное количество единиц вспомогательного оборудования расчетным методом по каждому виду продукции.

(ед.)

(ед.)

(ед.)

Рассчитаем потребное количество единиц вспомогательного оборудования по всему сортаменту выпускаемой продукции.

(ед.)

Расчётный метод имеет существенные недостатки, а именно: не учитывает вероятностный характер производственного процесса; округление до большего целого числа приводит к появлению избыточных резервных мощностей.

Определим потребное количество единиц вспомогательного оборудования расчетно-аналитическим методом, использование которого позволяет исключить применение графического метода, так как результаты будут аналогичны, а трудоемкость значительно меньше.

Расчет потребного количества оборудования расчетно-аналитическим методом сводится к анализу результатов работы системы при различных вариантах ее структуры, отличающихся количеством единиц вспомогательного оборудования. В числе анализируемых показателей могут быть: такт процесса или его производительность. Оптимальным считается тот вариант, при котором дальнейшее увеличение количества оборудования на вспомогательном участке не приводит к уменьшению такта или к росту производительности.

В противном случае, оптимальным будет тот вариант, при котором дальнейшее уменьшение количества единиц оборудования на вспомогательном участке приведет к увеличению такта и снижению производительности.

Проведем анализ системы на определение такта процесса по каждому виду продукции.

Для вида«А»:

Таблица 3 — Минимальный такт работы i-той ступени при изменении количества оборудования во вспомогательной фазе при производстве продукции вида «А»

№ фазы, i	Скорректированная длительность операции,	Количество единиц оборудования в каждой фазе, Yi	Минимальный такт работы i-ой ступени,
1*	67,01	3	22,34
2	67,5	3	22,50
2	67,5	4	16,88
2	67,5	5	13,50

Для вида«В»:

Таблица 4 — Минимальный такт работы i-той ступени при изменении количества оборудования во вспомогательной фазе при производстве продукции вида «В»

№ фазы, i	Скорректированная длительность операции,	Количество единиц оборудования в каждой фазе, Yi	Минимальный такт работы i-ой ступени,
1*	74,23	3	24,74
2	84,37	3	28,12
2	84,37	4	21,09
2	84,37	5	16,87

Для вида«С»:

Таблица 5 — Минимальный такт работы i-той ступени при изменении количества оборудования во вспомогательной фазе при производстве продукции вида «С»

№ фазы, i	Скорректированная длительность операции,	Количество единиц оборудования в каждой фазе, Yi	Минимальный такт работы i-ой ступени,
1*	80,41	3	26,80
2	90	3	30,00
2	90	4	22,50
2	90	5	18,00

Таким образом, проанализировав таблицы3, 4 и 5, можно сделать вывод, о том, что при трех единицах вспомогательного оборудования — узким местом являетсявторая фаза, а при четырех и при пяти единицах вспомогательного оборудования — узким местом становитсяпервая фаза.

При Y1 = 4 достигается минимальный такт процесса и дальнейшее увеличение количества единиц оборудования на вспомогательном участке (например, до пяти) не приведет к уменьшению такта (узким местом будет оставаться основная ступень), а приведет лишь к увеличению единовременных и текущих (эксплуатационных) затрат. А значит, дальнейшее увеличение экономически не целесообразно. Таким образом, оптимальным следует признать четыре единицы оборудования на вспомогательном участке. В расчетно-аналитическом методе можно помимо критерия минимума такта и максимума производительности использовать также критерий максимума общего коэффициента структурной согласованности. Для этого необходимо определить производственную мощность системы при каждом варианте ее структуры. Рассчитаем производственную мощность системы при помощи структурно-динамического анализа, если на вспомогательном участке будет установлено четыре единицы оборудования.

Определим потребность в согласовании ремонтов.

Таблица 6 — Ситуации, связанные с отсутствием или наличием ремонтов, при производстве продукции вида «А»

№ ситуации, j	Кол-во единиц работающего оборудования	Производительность в номинальные сутки, т	Производительность системы в номинальные сутки
	в первой фазе	во второй фазе	первой фазы	второй фазы
1	3	4	8058,46	10666,67	8058,46
2	2	4	5372,31	10666,67	5372,31
3	3	3	8058,46	8000,00	8000,00
4	2	3	5372,31	8000,00	5372,31

Из таблицы 6 видно, что в производственной системе меняется узкое место, следовательно, требуется согласование ремонтов.

Построение графиков ремонтов осуществляется на основе данных о нормативной продолжительности и периодичности ремонтов оборудования каждой фазы.

Определим суммарную продолжительность ремонтов оборудования каждой фазы за год.

(суток);

• (суток).

Таким образом, согласованию подлежат:

(суток).

Определим ремонтный такт:

(суток).

На рисунке 5 показан фрагмент графика ремонтов, обеспечивающего максимальную степень согласованности.

Рисунок 5 — Фрагмент графика ремонтов, обеспечивающего максимальную степень согласованности

На рисунке 6 все ремонты оборудования первой фазы, подлежащие согласованию, проводятся одновременно с ремонтами второй фазы, то есть, согласованы на 100% (таким образом, из 72 суток, подлежащих согласованию, 72согласованы).

Состав и продолжительность ситуаций, связанных с наличием или отсутствием ремонтов за год представлено на рисунке 6.

Рисунок 6 — Состав ситуаций, связанных с наличием или отсутствием ремонтов

Рассчитаем производственную мощность системы по каждому виду продукции и при заданной структуре сортамента:

• Вc1А = 8058,46 Ч 254 = 2046849,23 (т);
• Вc2А = 5372,31 Ч 39 = 209520 (т);
• Вc3А = 5372,31 Ч 72 = 386806,15 (т);
• Вc1В = 7275Ч 254 = 1847850(т);
• Вc2В = 4850Ч 39 = 189150(т);
• Вc3В = 4850Ч 72= 349200(т);
• Вc1С = 6715,38Ч 254 = 1705707,69(т);
• Вc2С = 4476,92Ч 39 = 174600(т);
• Вc3С = 4476,92Ч 72 = 322338,46(т).

Рассчитаем производственную мощность системы при производстве l-того вида продукции:

• ПМсА= 2046849,23 + 209520 + 386806,15 = 2643175,38 (т/год);

• ПМсВ= 1847850 + 189150 + 349200 = 2386200(т/год);
• ПМсС= 1705707,69 + 174600 + 322338,46 = 2202646,15(т/год).

Далее определим производственную мощность системы при заданной структуре сортамента:

(т/год).

Результат, полученный на основе структурно-динамического анализа, совпадет с результатом структурно-статического анализа, так как узкое место при производстве продукции видов«A», «B» и «C» — не меняется и согласование ремонтов не требуется.

Рассчитаем весовые коэффициенты для основной и вспомогательной фаз и коэффициенты структурной согласованности с учетом количества единиц оборудования на участке:

Рассчитаем производственную мощность системы, если на вспомогательном участке будет установлено пять единиц оборудования.

Определим потребность в согласовании ремонтов.

Таблица 7 — Ситуации, связанные с отсутствием или наличием ремонтов, при производстве продукции вида «А»

№ ситуации, j	Кол-во единиц работающего оборудования	Производительность в номинальные сутки, т	Производительность системы в номинальные сутки
	в первой фазе	во второй фазе	первой фазы	второй фазы
1	3	5	8058,46	13333,33	8058,46
2	2	5	5372,31	13333,33	5372,31
3	3	4	8058,46	10666,67	8058,46
4	2	4	5372,31	10666,67	5372,31

Из таблицы 7 видно, что в производственной системе не меняется узкое место, а значит, согласование ремонтов не требуется.

Производственная мощность основного участка при производстве различных видов продукции составит:

• (т);
• (т);
• (т).

Производственная мощность вспомогательного участка при производстве различных видов продукции составит:

• (т);
• (т);
• (т).

Производственная мощность системы при производстве каждого l-ого вида продукции составит:

• (т);
• (т);
• (т).

Далее определим производственную мощность системы при заданной структуре сортамента:

(т/год).

Рассчитаем весовые коэффициенты для основной и вспомогательной фаз и коэффициенты структурной согласованности с учетом количества единиц оборудования на участке.

Далее рассчитаем общий коэффициент структурной согласованности элементов системы по оптимальному варианту ее организации. Он рассчитывается по формуле (46):

(46)

где-общий коэффициент структурной согласованности элементов системы поj-тому варианту ее организации.

Из расчетов следует, что по критерию максимума общего коэффициента структурной согласованности оптимальным вариантом организации системы будет вариант с четырьмя единицами вспомогательного оборудования.

Однако и расчетно-аналитический метод имеет недостатки: отсутствие учета вероятностного характера процесса, его влияния.

Для более точного определения количества оборудования и для устранения недостатков предыдущих методов перейдем к использованию имитационного моделирования.

3. Моделирование производственной структуры системы

3.1 Постановка задачи

Главной целью курсового проекта является выбор оптимального варианта производственной структуры. Для достижения этой цели необходимо решить следующую задачу: обоснование оптимального количества единиц вспомогательного оборудования, при условии, что основное оборудование не подлежит изменению.

Достижение задачи возможно при соблюдении условий:

• обеспечение минимальной величины издержек;
• отсутствие ограничений в поставках сырья и материалов (должны быть исключены случаи простоев каналов обслуживания первой фазы из-за отсутствия заявок).

Внешняя связь рассматриваемой системы проявляется через интервал поступления в нее заявок (исходного сырья и материалов).

Предполагается, что данный фактор не сдерживает производительность системы (спрос на продукцию постоянен, сырье и материалы поступают своевременно и в необходимом количестве).

Для этого интервал поступления заявок в систему должен быть не больше минимального такта процесса при проведении всех модельных экспериментов. Если же заданный интервал поступления заявок будет больше такта системы, то, для выполнения заданных условий, интервал необходимо уменьшить.

Недостаточное количество единиц вспомогательного оборудования приводит к простоям основного, с увеличением же единиц вспомогательного оборудования простои основного снижаются либо исчезают вообще. Однако появляются простои вспомогательного оборудования, поэтому изменение единиц вспомогательного оборудования сопряжено с разной величиной эксплуатационных затрат, более того, изменение количества единиц вспомогательного оборудования связано с изменением величины издержек в системе. Издержки в системе включают в себя текущие (эксплуатационные) затраты, связанные с простоем каналов обслуживания и пролеживанием предметов труда на складах, а также единовременные (капитальные) затраты, в основу которых положена стоимость оборудования. По этой причине при определении оптимального количества единиц вспомогательного оборудования необходимо по каждому альтернативному варианту осуществить расчет текущих и единовременных затрат.

Перед имитационным моделированием необходимо дать описание модели и сформировать критерии оптимальности.

цех мощность моделирование уровень

3.2Формирование критерия оптимальности

В качестве критерия оптимальности при выборе оптимального варианта организации системы используется показатель суммарных издержек от простоев оборудования, который рассчитывается по формуле (47):

,(47)

где- суммарные издержки в системе по h-тому варианту её организации в расчете

на единицу продукции, руб./шт.

Далее необходимо рассчитать суммарные издержки в системе по h- тому варианту ее организации, по формуле (48):

,(48)

где -текущие издержки в системе по h-тому варианту ее организации за весь период моделирования, руб.;

• объём производства продукции по h-тому варианту организации производственной системы, т/сутки;
• Тм — интервал моделирования, сутки;
• Ен — нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности капитальных вложений, руб./(руб./год);
• Квл.h — капитальные вложения по h-тому варианту организации производственной системы, руб.

,(49)

где — доля l-того вида продукции в общем объёме производства всейпродукции, доли ед.

• текущие издержки в системепри производстве l-того вида продукциипо h-тому варианту её организации за интервал моделирования, руб.

,(50)

где — текущие издержки (потери) от простоев каналов обслуживания (оборудования) i-той фазы при производстве l-того вида продукции поh-тому варианту организациипроизводственной системы за интервал моделирования, руб.;

• текущие издержки от пролёживания предметов труда (от простоев заявок вочереди) перед i-той фазой при производстве l-того вида продукции поh-тому варианту организации производственной системы за интервалмоделирования, руб.

,(51)

где — простои средств трудаi-той фазы при производстве l-того видапродукции по h-тому варианту организации производственной системы за интервал моделирования, машинно-минуты;

• издержки (потери) от простоев одного канала обслуживанияi-той фазы в единицу времени, руб./мин.

,(52)

где — простои предметов труда перед i-той фазой при производстве l-того вида продукции по h-тому варианту организации производственной системы заинтервал моделирования, машинно-минуты;

• издержки (потери) от пролеживания предметов труда перед i-той фазы в единицу времени, руб./мин.

,(53)

где — простои оборудования средств труда i-той фазы в j-той ситуации припроизводствеl-того вида продукции по h-тому варианту организациипроизводственной системы за интервал моделирования, машинно-минуты;

• доля времени в году, приходящаяся на j-тую ситуацию по h-тому варианту организации производственной системы, доли ед.

,(54)

где — суммарные простои всех заявок в очереди перед i-той фазой за время нахождения её в j-той ситуации при производстве l-того вида изделия поh-тому варианту организации производственнойсистемы, машинно-минуты.

,(55)

где — объем производства продукции l-того вида по h-тому варианту организациипроизводственной системы за интервал моделирования, т.

,(56)

где — объём производства системы в j-той ситуации при производстве l-того вида продукции по h-тому варианту организации производственнойсистемы за интервал моделирования, т.

Для расчета суммарных издержек в системе необходимо охарактеризовать модель и подготовить исходные данные для проведения модельных экспериментов.

3.3 Краткая характеристика используемой модели

Для решения поставленной задачи в курсовом проекте используется учебная имитационная модель производственной системы. Данная имитационная модель относится к классу вероятностных (стохастических) моделей. Моделирующий алгоритмданной модели построен с использованием принципа особых состояний. Краткая характеристика принципа: шаг моделирования представляет собой случайную величину. Он равен интервалу между текущим моментом модельного времени и ближайшим особым моментом. В качестве особых моментов времени выступают: момент поступления заявок в систему;момент начала и окончания обслуживания заявки в каждой фазе. Моделирующая программа построена с использованием модульного подхода. Структура этой программы приведена на рисунке 7.

Рисунок 7 — Структурная схема моделирующего алгоритма

Модуль управления (диспетчер) организует и координирует работу модели. Он отвечает за ввод исходных данных, выбор минимального из особых моментов времени, определяет момент окончания моделирования. Если моделирование завершено, выводит на экран результаты, если моделирование продолжается, то данный модуль включает в работу остальные модули в зависимости от момента особых состояний.

Модуль входящего потока определяет, есть ли свободные места в очереди. Если есть, то заявка становится в очередь и фиксируется момент поступления заявки в систему, если нет места в очереди, заявка игнорируется. После этих действий происходит возврат в модуль управления.

Модуль первой фазы. Если канал обслуживания готов принять заявку (U(К)=0), то определяется, есть ли заявки в очереди. Если заявки нет, то фиксируетсяпростой первого канала обслуживания из-за отсутствиязаявок в очереди (Q1).

Если заявка в очереди есть, то определяется величина простоя этой заявки в очереди перед первой фазой (Q2), U(К) приравнивается к единице (это говорит о том, что канал обслуживает заявку), уменьшается количество заявок в очереди перед первой фазой (М1), заявка направляется на тот канал обслуживания, у которого минимальный момент высвобождения, там она обрабатывается, затем определяется номер канала, у которого ближайший момент высвобождения. Если канал обслуживания не готов принять заявку, то есть заявка находится в канале обслуживания и еще не выпущена, тогда определяется возможность выхода заявки на обслуживание во вторую фазу. Поскольку перед второй фазой не предусмотрена очередь, то происходит блокировка первой фазы и определяется величина простоев каналов обслуживания в первой фазе из-за блокировок (Q3).

Если во второй фазе один из каналов свободен, то заявка направляется к нему на обработку. Каналу, выпустившему заявку, присваивается U(К)=0, это означает, что он готов к обслуживанию, а далее определяется, есть ли заявка в очереди и затем все происходит по вышеизложенному алгоритму. После каждого действия, связанногос изменением момента особых состояний, происходит возврат в модуль управления.

Модуль второй фазы. Определяем, есть ли заявка в очереди. Если заявки в очереди нет, то фиксируется простой второго канала обслуживания из-за отсутствия заявок в очереди (Q4).

Если заявки в очереди есть, то определяется простои заявки в очереди перед второй фазой (Q5), уменьшается количество заявок в очереди перед второй фазой. Заявка направляется на тот канал обслуживания, у которого минимальный момент высвобождения, там она обрабатывается, затем определяется номер канала, у которого ближайший момент высвобождения и происходит увеличение текущего количества обслуженных заявок на единицу. После каждого действия, связанногос изменением момента особых состояний происходит возврат в модуль управления.

Когда текущий момент текущего времени становится больше или равен периоду моделирования, моделирование завершается распечаткой результатов.

Среднее время обслуживания заявки на основном и вспомогательном участке и интервал поступления заявок в систему — случайные величины.