2.6. Критерии оптимизации и алгоритм проектных решений

Проектирование сложных систем, каковой является производственная система, чаще всего – итерационный процесс. В ходе его создаётся несколько проектных решений, как отдельных элементов, так и всей производственной системы в целом. Из сформулированной в общем виде задачи проектирования производственной системы следует, что основным критерием выбора оптимального проектного решения

должен быть показатель приведённых затрат на изготовление изделий заданной программы выпуска в течение года, который может быть подсчитан по формуле

(2.2)

где j – номер изделия;

n – число наименований изделий;

Nj – годовой объём выпуска j-го наименования изделия (шт.); δ = 1,15 – коэффициент заработной платы с начислениями;

β – общие накладные расходы в долях заработной платы, включающие расходы на текущий ремонт оборудования;

Sст – заработная плата рабочего за 1 мин, р.;

i – номер операции;

m – число операций в технологическом процессе изготовления изделия;

Тij – трудоёмкость изготовления j-го наименования изделия на i-й операции;

Ен = 0,15…0,20 – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

α = 0,143 – коэффициент амортизационных отчислений;

Fj – часть годового фонда времени, отводимая на изготовление i-гo наименования изделия (мин);

Fэ – эффективный годовой фонд времени работы системы, мин;

Aij – стоимость одной единицы технологического оборудования, используемого на i-й операции при изготовлении j-го наименования изделия, р.;

аi – число единиц технологического оборудования, используемого на i-й операции.

Трудоёмкость изготовления изделия,

где – станкоёмкость i-й операции при изготовления j-го изделия, мин;

– коэффициент многостаночного обслуживания.

Вследствие сложности и в ряде случаев недостаточной информации для определения ряда составляющих формулы на различных этапах проектирования на практике используют интегральные критерии. Например, при выполнении компоновочных и планировочных этапов проектирования может быть использован интегральный критерий, представляющий собой векторный функционал: , где

– оптимизационные критерии;

– критерий минимума мощности грузопотока, т/год

, (2.3)

где n – число наименований изделий, перемещаемых в год;

ω – число операций в производственном процессе изготовления i-го изделия;

g_i – масса изделий i-гo наименования, перемещаемых за год, т;

l_αγi – расстояние между α-й и γ-й рабочими позициями, на которое происходит перемещение i-гo наименования изделия, м;

W₂ – критерий максимального съёма продукции с единицы объёма цеха (участка) в год

, шт./(м³⋅год), (2.4)

где N – программа выпуска изделий в цехе, шт./год;

V – общий объём цеха, м³

Алгоритм проектирования механического цеха представлен на рис. 2.1: 1 – программа выпуска; 2 – габаритные размеры, масса и материал изделий; 3 – качество изделий; 4 – трудоёмкость и станкоёмкость операций; 5 – типаж оборудования; 6 – режим работы производства; 7 – определение количества основного (технологического) оборудования; 8 – выбор состава производственных участков; 9 – определение состава и количества оборудования на участке; 10 – определение алгоритма работы оборудования на участке; 11 – расчёт производственной площади; 12 – разработка требований к условиям работы оборудования; 13 – составление задания на проектирование нестандартного оборудования; 14 – компоновка производственных участков; 15 – планировка основного оборудования; предварительное определение числа работающих; 16 – проектирование складской системы; 17 – проектирование транспортной системы; 18 – проектирование системы инструментообеспечения; 19 – проектирование системы ремонтного и технического обслуживания; системы контроля, 20 – проектирование качества изделий; 21 – проектирование системы охраны труда; 22 – проектирование системы управления и подготовки производства; 23 – определение общей площади цеха и его габаритов; 24 – уточнение компоновки цеха; 25 – уточнение планировки оборудования; 26 – уточнение состава и количества работающих; 27 – определение технико-экономических показателей; 28 – выбор оптимального варианта проекта.

На основании исходных данных, которые определены из условий функционирования цеха или участка и разработанных технологических процессов изготовления изделий, приведённых в задании на проектирование, разрабатывают проект основной системы.

Проектирование каждой вспомогательной системы осуществляют в той же последовательности, что и основной системы.

Каждый вариант проекта получают после однократного прохождения блоков. В случае разных вариантов проекта выбор оптимального из них достигается путём анализа результатов проектных решений по принятому критерию оптимизации, например по минимуму приведённых затрат производственной программы изделий.

Рис. 2.1. Последовательность проектирования производственной системы

Приведённая последовательность проектирования используется при изложении всего последующего материала.