2.1. Модели и методы расчета линий, оснащенных рабочими конвейерами

К поточным линиям с принудительным поддержанием ритма относятся те, на которых передача предметов с операции на операцию (от одного рабочего места к другому) осуществляется при помощи единого для всех операций транспортного средства, приводимого в движение каким-либо двигателем. К таким транспортным средствам относятся конвейеры различных видов. Рабочие конвейеры, как правило, применяются на линиях, на которых не используется стационарное технологическое оборудование и преобладающим является ручной труд.

2.1.1. Рабочие непрерывные конвейеры

Такие конвейеры используются преимущественно на линиях, где выполняются несложные в технологическом отношении операции с небольшим ритмом выпуска изделий. Три главные характеристики рабочего непрерывного конвейера связаны соотношением:

, (63)

где V_к — скорость ленты;

l_к – шаг конвейера, т. е. расстояние между осями смежных изделий на линии.

Если шаг конвейера показывает расстояние между осями смежных транспортных партий, то и в знаменателе формулы должен стоять временной интервал между соседними партиями, т. е.:

, (64)

где R_ТР – ритм транспортной линии.

Практически скорость конвейеров колеблется в пределах от 0,1 до 4,0 м/мин. При более высоких скоростях работа на конвейере неудобна или небезопасна.

При работе с относительно небольшими изделиями и малой скорости конвейера рабочий может находиться на одном месте и выполнять операцию, перемещая руки вместе с лентой во время нахождения изделия в отведенной для этого рабочей зоне. Длина работы строго ограничена антропометрическими характеристиками (длина рук, наклон туловища и т. п.). За одной операцией всегда закрепляется одно рабочее место, т. е. q_j = 1. Нетрудно заметить, что при полной синхронизации операций, когда перерывов в работе рабочих нет и t_j = r_л, должно выполняться условие:

l_рз = l_к, (65)

где l_рз – протяженность рабочей зоны вдоль оси конвейера.

Другими словами, когда рабочий закончит работу в конце своей рабочей зоны и перенесет руки обратно в ее начало (считается, что перенос выполняется мгновенно), там уже должно находиться следующее изделие.

В рабочей зоне можно выделить три части:

• основную

• и две резервные:

• в начале

• и в конце зоны.

Время выполнения операции есть величина случайная, колеблющаяся около своего среднего значения. Затрачивая на выполнение операции среднее время, рабочий может работать в основной, наиболее удобной части зоны, а во время нахождения изделия в резервных зонах — может отдыхать. Но при отклонении времени от среднего значения в сторону увеличения он должен успеть выполнить операцию, используя для этого резервные части зоны.

Суммарная протяженность резервной зоны вдоль оси конвейера определяется по формуле:

, (66)

где t_j^max — максимально допустимая фактическая продолжительность выполнения данной операции.

Рабочие могут находиться у ленты конвейера на расстоянии друг от друга не меньшем, чем длина рабочей зоны. Расстояние между осями смежных рабочих мест называется шагом рабочих мест конвейера — l_рм. Тогда справедливо соотношение:

. (67)

Выбор минимально возможного значения l_рм, с одной стороны, рационален, так как уменьшает общую длину рабочей части конвейера:

(68)

до величины

, (69)

но с другой стороны, может не обеспечивать удобства планировки рабочих мест и размещения всех предметов их оснащения. Простейшее решение этой проблемы — вынос каждого второго рабочего места на противоположную сторону ленты, т.е. расположение их в «шахматном порядке». Это не увеличивает шага рабочих мест, но в два раза расширяет возможности обустройства. Если этого недостаточно, то шаг рабочих мест увеличивается за счет введения транспортных зон между соседними рабочими зонами, т.е.:

l_рм^{j, j+1} = l_рз + l_тр^{j, j+1} = l_к + l_тр^{j, j+1}; j = 1,2,…,К_оп – 1, (70)

где l_тр^{j, j+1} — протяженность транспортной зоны между рабочими местами, на которых выполняются j и j + 1 операции технологического процесса.

Транспортные зоны на конвейере могут также возникать в случае перемещения изделия из одного помещения поточной линии в другое, прохождения неудобных для работы пространств (под пешеходными или автомобильными мостиками и др.). В этом случае общая длина конвейера увеличится до:

(71)

Однако такое увеличение может быть нежелательно, так как с ростом длины конвейера увеличивается число изделий, находящихся на его ленте:

, (72)

а с ним увеличиваются заделы незавершенного производства, нагрузка на конструкции конвейера и их стоимость, расход двигательной энергии и пр. Чтобы улучшить условия выполнения технологических операций, скорость ленты можно уменьшить за счет уменьшения шага конвейера. При этом уменьшится и длина рабочей зоны, но адекватного ей уменьшения шага рабочих мест ожидать трудно. Следовательно, это приводит к увеличению числа предметов на ленте и к обусловленным этим отрицательным последствиям.

Задача производственного менеджера — найти оптимальное сочетание противоречивых характеристик конвейерной линии. Помогает ему в этом составление схемы пространственной планировки линии (рис. 21) и графической модели ее работы (рис. 22).

1 – рабочие; 2 – изделия; 3 – лента конвейера; 4 – предметы оснащения рабочих мест;

5 – поворотная секция конвейера; 6 – пешеходный мостик над лентой;

7 – приводные механизмы конвейера; 8 – стена цеха

Рис. 21. Схема планировки конвейерной линии

планировка линии показана на рис. 21;

ось расстояний на графике для удобства восприятия повернута вниз

Рис. 22. График движения изделий по первым четырем рабочим местам линии