ПРОЕКТНАЯ МОЩНОСТЬ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЦЕХОВ

Важнейшие показатели, характеризующие производственные цехи, — их проектная мощность и производительность Проектная мощность цеха — расчетное количество готовой продукции заданного сортамента и качества, которое может быть получено в пехе в течение календарного года при освоении запроектированной технологии производства и оборудования, бесперебойном снабжении исходным сырьем, энергоносителями, материалами и сменным инструментом при организации современного менеджмента и высокой квалификации обслуживающего персонала.

Качественное соотношение разных видов и размеров готовой продукции, приведённое в задании на проектирование и принятое в расчете проектной мощности, представляет программу производства цеха. Она не может и не должна рассматриваться самостоятельно, вне связи с возможностями других цехов рассматриваемого завода и цехов однотипного назначения, имеющихся в стране (в мире). Последнее обусловлено тем, что агрегаты для производства металла, проката и труб по техническим характеристикам обычно имеют достаточно широкий сортамент, который может быть произведен из сырья и заготовок разного качества и геометрических размеров, что позволяет при необходимости гибко изменять сортамент каждого конкретного агрегата в зависимости от требований рынка, встраиваясь тем самым в Нкривую по определяемому параметру.

Отметим теоретически решаемое на основе техноценологических представлений противоречие между большими и малыми размерами партий. Использование, например, в одном цехе или на одном агрегате большого числа исходных заготовок и производство проката или труб многих типопрофилеразмеров влекут за собой частые перевалки, перенастройки и усложнение регулирования оборудования, увеличение числа и продолжительности остановок по организационным причинам (межремонтные периоды уменьшаются, текущие простои оборудования возрастают). При наличии нескольких агрегатов, способных производить продукцию одинаковых типопрофилеразмеров, целесообразна специализация с учетом обеспеченности заготовкой, реализации производства на каждом агрегате продукции с наибольшей эффективностью и обеспечением транспортировки её к потребителю на минимальном расстоянии от изготовителя. Специализация цехов и агрегатов способствует сокращению количества и номенклатуры рабочего инструмента, удешевлению и упрощению ремонтного и инструментального хозяйств, упрощению учета и работ на складах заготовки, полупродукта и готовой продукции, повышению квалификации и производительности труда.

Производительность цеха определяется объемом готовой продукции, выпускаемой в единицу времени. Обычно рассчитывают часовую (или сменную) производительность цеха по заданному сортаменту как суммарную производительность установленных в цехе агрегатов (или комплексов оборудования), на которых осушествляется полный технологический процесс производства готовой продукции из поступающей в цех исходной заготовки.

Производительность агрегата или суммы агрегатов, установленных в цехе, зависит от разных факторов. Выделим: 1) орудия труда (собственно техника) и обеспечивающие производство здания, сооружения, сети; 2) материалы — исходное сырье во всех его видах, обеспечивающее в результате физических и химических воздействий получение готовой продукции; энергоносители (как один из материалов), включая воду и воздух, а также климатические и иные условия материального воздействия на технику и технологию; 3) технологию, характеризующую режимы обработки предметов труда, в том числе по массе, размерам и качеству сырья, скорости протекания процессов и режиму обработки, разбиваемую на технологические операции — выделенный технологический процесс изменения во времени свойств обрабатываемого материального продукта на технологических агрегатах, фиксируемых посредством контролируемых параметров; 4) готовую продукцию (по сортаменту, химическому составу, размерам, требованиям к качеству и т.п.); 5) выбросы (экологическое воздействие).

Достижение цехом проектной производительности, определенной с учетом всех факторов, предполагает соответствующую им организацию технологии и решение задач оперативного планирования, управления, анализа и контроля производства во времени, ограниченном полным технологическим циклом производства или сменносуточным интервалом. При этом учитываются особенности организации процесса и условия производства, взаимосвязи участков и видов оборудования, условия обеспечения предметами труда и другими средствами производства, методы сочетания операций и квалификация обслуживающего персонала.

Техника, здания, сооружения и сети для конкретного производственного процесса являются постоянно действующими факторами и характеризуют объективные ограничения. Изменения факторов связаны с рационализацией, модернизацией, реконструкцией или техническим перевооружением производства и влекут, в частности, замену оборудования и изменение планировочных решений. Для запроектированных, но не построенных объектов изменение факторов связано с пересмотром проектов в части соответствия как новым нормам и правилам, так и в части разработки новых технических требований к технологическому оборудованию. Варьирование материалами и энергоносителями в некоторых вероятностно заданных пределах не ведет к необходимости изменения оборудования (техники): можно обойтись лишь технологическими улучшениями. Иначе возникает необходимость новых инвестиций.

Технология является результатом научноиссле довательских разработок, и для проектировщика, принявшего её, становится ключевым фактором, определяющим проектные решения (включая компоновку и планировку).

Продукция, с одной стороны, конечный результат, следствие принятой технологии, используемых материалов, функционирующей техники, с другой — исходное, определяемое маркетинговыми или иными исследованиями, диктующими технику, технологию, материалы (и отходы). Появляется необходимость выявления закономерностей, связывающих условия функционирования производства с его результатами и опирающихся на профессиональнологический и технический анализы.

Производительность комплекса оборудования рассчитывают, исходя из допущения, что процесс производства — установившийся, т.е. каждый последующий цикл полностью повторяет предыдущий, и зависимость между факторами процесса производства — функциональна (соответствует первой научной картине мира). Годовой объем производства, т, где Т — годовой фонд рабочего времени оборудования, ч; Рчср — средняя часовая производительность оборудования, т/ч.

В течение недели оборудование может работать по непрерывному (четырехбригадному) и прерывному (трехбригадному) графику. В зависимости от графика работы годовой фонд рабочего времени определяют различно.

Периодичность и продолжительность капитальных и плановопредупредительных ремонтов, а также текущих простоев технологического оборудования зависят от его надежности и ремонтопригодности, а также уровня организации работ. Для действующего оборудования эти показатели определяют на основании анализа опытных данных, для вновь устанавливаемого оборудования — принимают по нормативам и рекомендациям заводовизготовителей.

Текущие простои включают: время, необходимое для приема и сдачи смены (обычно 20 мин/ /смена вероятностная величина, сводимая при расчетах к однозначной); простои, связанные с текущим обслуживанием оборудования (зависят от технологических и конструктивных особенностей машин и механизмов); время, необходимое для перевалки валков, замены технологического инструмента и настройки оборудования (зависит от сортамента, величины партии металла одного размера, стойкости технологического инструмента и конструкции оборудования, а также уровня организации этих работ).

Продолжительность остановок технологического оборудования в течение года, связанных с плановопредупредительными и капитальными ремонтами, а также текущими простоями, при непрерывном графике работы оборудования цехов больше, чем при прерывном. Следовательно, при непрерывном графике работы имеются большие, чем при прерывном, резервы для увеличения фонда рабочего времени и, как следствие, для увеличения годовой производительности действующих и годовой мощности проектируемых производственных цехов.

Производительность комплекса оборудования для многооперационного процесса производства, например, проката и труб в значительной мере зависит от структуры компоновки технологического потока.

С ростом числа операций в технологическом процессе соответственно увеличиваются число единиц технологического оборудования и, как следствие, капитальные и эксплуатационные затраты на его реализацию. Помимо числа единиц оборудования, участвующего в технологическом процессе. значительное влияние на эффективность производства и стоимость строительства оказывает занимаемая оборудованием производственная площадь, так как стоимость здания цеха составляет 20—35 % общих капитальных затрат на его создание.

При одних и тех же технических характеристиках машин параметры технологического потока и, как следствие, число участвующего в нем оборудования и занимаемая площадь зависят от структуры компоновки — взаимного расположения, взаимосвязи и взаимодействия машин, задействованных в производстве.

Технологическая цепочка машин и механизмов с выбранными маршрутами и режимами принципиально может быть скомпонована по разным структурным вариантам: от отдельно стоящего оборудования с межоперационными накопителями до автоматической линии с жесткой связью.

Простейшим структурным вариантом технологического потока является линия с жесткой связью, сочетающая минимальную площадь с минимальным числом обслуживающего персонала и минимальной стоимостью. Такая линия может быть полностью механизирована и автоматизирована, но иметь, как правило, низкую надежность в работе, зависящую от надежности каждого элемента и числа их в линии. В такой линии выход из строя любого агрегата влечет остановку всей линии, и ее простои равны сумме простоев всех ее элементов, что приводит к снижению фактической производительности.

Технологическая линия, расчлененная на участки, соединенные межоперационными накопителями с гибкой связью, имеет значительно большую надёжность и, следовательно, большую производительность, так как при возникновении неполадок в одном из элементов останавливается не вся линия, а лишь сблокированные агрегаты данного участка. Однако чем больше участков в линии, тем больше ее стоимость, занимаемая площадь и штат обслуживающего персонала.

Можно сделать общий вывод, что вопрос о выборе структуры компоновки оборудования нужно решать, исходя из сочетания требований надежности и экономичности с использованием современных теорий производительности и надежности машин и линий.

В. А. Авдеев, В. М. Друян, Б. И. Кудрин, Основы проектирования металлургических заводов, М., 2002