MODULUL 20PROGRAMAREA PRODUCIEI DE SERIE MARE I MAS I

Profesor:dr. ing. Bungau Constantin*Ingineria sistemelor de productie

Ingineria sistemelor de productie

20.1. Introducere i scurt istoric evolutivn cadrul funciunii de producie, firmele care produc mari cantiti dintr-un singur produs utilizeaz un amplasament orientat spre produs (linie de producie sau de asamblare n flux). nelegerea modului de amplasare i organizare a acestor linii este esenial n vederea obinerii unei producii dorite cu maxim eficien.Definiii:- linia de producie n flux este o aranjare a spaiilor de lucru n care operaiunile succesive sunt amplasate una lng alta, n care materialele se deplaseaz continuu i cu o vitez uniform, printr-o serie de operaiuni echilibrate ntre ele, care permit efectuarea simultan a lor, procesul desfsurndu-se n lungul unui traseu raional i direct. Dac linia are ca obiect fabricaia, ea poarta denumirea de linie de fabricaie sau linie de montaj (asamblare) dac aceasta contribuie la montajul unui produs.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

Elementul constituent de baz al liniei este postul de lucru. n cadrul unui post de lucru se pot realiza mai multe faze sau o singur faz a procesului tehnologic. Faza sau fazele executate la un post de lucru formeaz o operaie.Gruparea fazelor pe posturi de lucru se face dup anumite criterii i poart denumirea de echilibrarea liniei.Un parametru de baz al liniei este ritmul liniei care reprezint intervalul de timp ntre dou livrri succesive de produse ale liniei, sau altfel, intervalul de timp ntre dou intrri succesive de semifabricate pe linie. Istoric analiznd evoluia liniei de producie (montaj) n flux se poate spune c nceputurile ei se leag foarte mult de inginerul (managerul) Henry Ford (1863-1947), figura 20.1

Ingineria sistemelor de productie*Figura 20.1 Henry Ford (1863-1947),

Ingineria sistemelor de productie

Conceptul de linie de montaj cu band mobil i posturi fixe de lucru a fost dezvoltat de ctre Henry Ford i colaboratorii si, la nceputul secolului XX. Acest concept a revoluionat total industria constructoare de autovehicule, aflat atunci n perioada copilriei, precum i economia industrial, aflat n plin proces de formare i dezvoltare.Procesul de cristalizare i punere n practic a noului sistem a durat 10 ani, ntre 1903 i 1913, desfurndu-se n trei mari etape:1) Prima etap, nceput n 1903, a constat n organizarea de standuri de montaj n care era asamblat o singur main, cel mai adesea de ctre un singur muncitor, deci sistemul manufacturier pur.2) A doua etap, finalizat n anul 1908, a constat n reducerea numrului de operaii executate de ctre un singur muncitor; fiecare muncitor executa montajul unei mari pri a autoturismului(modelul Ford T), care dura n total 12 ore i 30 de minute. Acum, montorii rmneau la acelai loc de munc toat ziua. Faimosul model T, figura 20.2, se producea la preul de 850$.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

Figura 20.2. Model Ford T

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

3) A treia faz a nceput dup 1908 cnd Ford a reuit s obin interschimbabilitatea total a reperelor. El a stabilit c muncitorul montor va executa numai o singur operaie de montaj i se va deplasa de la un vehicul la altul n cadrul halei de montaj. n august 1913, nainte de introducerea liniei de montaj, ciclul de munc al unui muncitor se redusese de la 514 minute la 2,3 minute.4) Introducerea liniei de montaj n flux continuu, cea de-a patra i ultima faz, a fost realizat n 1913. Soluia se poate considera genial. Ea a constat n schimbarea rolurilor ntre muncitor i produs. Astfel, n loc s se deplaseze de la un stand la altul, muncitorul devenea staionar, respectiv era repartizat pe un singur loc de munc, n timp ce produsul era deplasat ntre locurile de munc, utilizndu-se o dubl band metalic pus n micare de un motor electric.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

S-a redus timpul total necesar pentru montarea unui autoturism la 2 ore i 40 de minute. Totodat, cu ct producea mai multe vehicule, cu att costurile pe un autoturism se reduceau, ajungnd la 290$ n 1927 (n ultimul an de fabricaie). Sistemul produciei de mas a fost rapid adoptat de industria auto, apoi aproape de ctre fiecare sector activitate industrial care necesita operaii de montaj pentru produsele sale.Sistemul utiliza doar fora fizic, nefiind nici necesar, dar nici posibil, pentru un muncitor, s se gndeasc la ceea ce se ntmpl pe linie, inclusiv la ceea ce face el nsui. Totui era necesar ca un om s organizeze sistemul de producie. Acesta era inginerul industrial a crui sarcin consta n elaborarea tehnologiei de montaj. Astfel, sistemul produciei de mas a determinat adncirea specializrii personalului. Au aprut profesii noi: inginer de producie, maistru, muncitori care alimentau linia de montaj cu repere, muncitori de ntreinere i reparaii ale echipamentelor i sculelor, muncitori-controlori ai calitii produsului.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

Diviziunea muncii n cadrul atelierului a determinat creterea continu a numrului de muncitori indirect productivi, a cror pondere a crescut i mai mult pe msura creterii volumului produciei i a transformrii acesteia n producie de mas, adic pe msura introducerii automatizrii.Diviziunea muncii s-a adncit continuu i n domeniul ingineriei tehnologice, i n domeniul produsului, ajungndu-se pn la specializarea unui inginer pe un subansamblu sau chiar reper al autovehiculului.Sculele, dispozitivele i echipamentele tehnologice se caracterizau prin acuratee, printr-o mare adaptare la reperul prelucrat, printr-un grad nalt de automatizare sau, cel puin, mecanizare i, n consecin, printr-un nivel ridicat de productivitate. Fiind specializat n execuia unui singur reper al unui singur model de autoturism, sistemul de producie era inflexibil. Schimbarea mainilor specializate, pentru a executa repere aparinnd unui produs nou, era extrem de costisitoare i de lung durat.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

n consecin, producia avea un caracter de mas, ceea ce a dus n mod logic la automatizare n vederea reducerii costului de producie.Din punct de vedere al structurii organizatorice a firmei, pe msur ce producia cretea, Ford a integrat pe vertical execuia unui numr tot mai mare de repere i subansamble, pe care la nceput le aproviziona de la diveri furnizori.Dou motive au determinat aceast strategie: 1) Stpnirea tehnicilor specifice produciei de mas i permitea lui Ford s produc mult mai ieftin dect furnizorii si, deci s realizeze importante economii; 2) Cerinele referitoare la ncadrarea reperelor i subansamblelor n toleranele dimensionale nguste pretinse de sistemul de montaj pe band, precum i la respectarea termenelor stricte de livrare, pentru a se asigura funcionarea continu a benzii de montaj meninndu-se stocuri de siguran la un nivel redus.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

Termenul-cheie, care reprezint esena acestei variante evoluate a sistemului produciei de mas este facilitatea de tip tampon, avnd ca rol asigurarea amortizrii oricrui oc asociat unui eveniment neprevzut ce afecteaz ntreprinderea. Practic, ntreprinderile sunt asigurate mpotriva oricrui eveniment, prin: 1) pstrarea la nivele nalte a stocurilor de orice fel, n vederea amortizrii unor probleme de calitate sau nelivrare la termen; 2) liniile de montaj dispun de stocuri de repere i subansamble n depozite amenajate n cadrul liniei, care s asigure continuarea montajului produsului finit n cazul n care se produc defeciuni accidentale ale echipamentelor de producie din sectoarele primare; 3) existena unui numr de angajai permaneni, calificai s execute orice sarcin de pe linia de montaj, care s poat nlocui oricnd muncitorii abseni de la programul zilnic de lucru; 4) existena unor zone de remedieri, avnd suprafee considerabile, comparabile cu suprafaa afectat liniei de montaj, care reprezint o facilitate tampon mpotriva calitii reduse a operaiilor executate pe linia de montaj etc.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

Strategia managementului ntreprinderilor care aplic acest sistem de producie urmrete reducerea riscului pe termen scurt i obinerea unor rezultate constante, sigure, dar la un nivel relativ redus. Aceast strategie diminueaz potenialul creterii performanelor ntreprinderii pe termen lung. Numeroase cercetri arat c multe ntreprinderi care aplic n prezent sistemul "neofordist" desfoar o activitate la nivele nc nalte de eficien. Explicaia se regsete n faptul c acest sistem realizeaz importante economii la costurile de producie, datorit executrii unui volum nalt de producie i/sau realizeaz rate nalte de utilizare a resurselor de care dispun.Totui, se poate constata c, ncepnd cu anii 80, sistemul produciei de mas stagneaz i rspunde tot mai anevoios i cu o eficien tot mai redus la cerinele unui mediu economic caracterizat printr-o turbulen i incertitudine tot mai accentuate ale structurii i mrimii cererii.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

20.2. Clasificarea liniilor de producie n fluxLiniile tehnologice se clasific dup mai multe criterii, figura 20.3.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

Vom face observaia, i prin aceasta vom demarca un prim criteriu, c o linie tehnologic poate realiza un singur produs sau mai multe produse. n primul caz linia se numete monovalent, iar n cazul al doilea polivalent.Produsele care se realizeaz n cadrul liniilor polivalente fac parte din aceeai familie prezentnd importante similitudini constructive i tehnologice. Diferenele sunt generate, obinuit, de unele dimensiuni diferite ale produselor (exemplu: liniile tehnologice de prelucrare a pistoanelor de la motoarele cu ardere intern, liniile de prelucrare a camelor etc.).Al doilea criteriu de clasificare al liniilor este dup natura fluxului. Liniile cu flux continuu sunt complet sincronizate (echilibrate perfect), n timp ce liniile cu flux intermitent pot avea unele asincronisme (nu toate operaiile au durate egale). Noiunile introduse n cadrul acestui criteriu le vom clarifica n continuare.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

Deplasarea obiectului muncii de la un post de lucru la altul se poate face cu ajutorul unui mijloc de transport cu vitez impus i vom avea, implicit, un ritm de lucru impus de viteza mijlocului de transport. Dac deplasarea obiectului muncii se face fr restricii n momentul n care operaia precedent este gata, vom avea o linie cu ritm liber.n sfrit, un alt criteriu de clasificare al liniilor este dup natura mijloacelor de transport care transfer produsele de la un post de lucru la altul. Pentru transport se pot utiliza dispozitive de transfer, conveiere, benzi rulante, plane nclinate etc. Este ns greit a lega existena liniei de existena unui mijloc de transport specific.Elementele de identificare ale liniei sunt amplasarea succesiv n conformitate cu fazele procesului tehnologic a celor N posturi de lucru i existena simultan n prelucrare a N buci de produs.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

S presupunem acum c la postul de lucru 1 se execut faze ale procesului tehnologic nsumnd o durat pi, i = 1,....,N. n aceast durat sunt cuprini timpii legai de primirea produsului, poziionarea lui, prelucrarea propriu-zis, degajarea postului de lucru i transportul produsului la postul urmtor.Linia este sincronizat unitar, sau perfect echilibrat cnd r = pi. n aceast situaie, la fiecare inteval de timp r, produsele aflate la diferite posturi de lucru se vor transfera la postul urmtor, dup ultimul post de lucru al liniei va fi livrat un produs complet prelucrat, iar n primul post al liniei va intra un semifabricat. n figura 20.4 se prezint modul de lucru al unei astfel de linii, fiecare unitate de produs fiind reprezentat pe graficul de execuie cu un alt tip de linie (continu, erpuit etc.).

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

Figura 20.4. Linie n flux sincronizat unitar (perfect echilibrat)Ingineria sistemelor de productie*Putem obine o linie perfect echilibrat i cnd pi = kir, unde ki este un munr ntreg i pozitiv mai mare dect 1. Aceasta se numete linie cu posturi de lucru multiple i sincronizarea se numete multipl.ntruct n acest caz durata operaiei asociat postului i este de ki ori mai lung dect ritmul, este necesar ca la postul respectiv s lucreze ki maini sau muncitori n paralel.

Ingineria sistemelor de productie

Astfel, n urmtorul exemplu, figura 20.5, s-au prevzut dou maini la postul 2 i trei maini la postul 3 pentru a se putea prelucra ntreaga cantitate care sosete din amonte.

Figura 20.5. Linie n flux cu sincronizare multipl (perfect echilibrat)n graficele de execuie prezentate mai sus s-au introdus noiunile de numr teoretic de maini, notat cu mi i calculat cu relaia pi/r i numr de maini adoptat mai care a fost tot timpul egal cu mi.Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

Pentru o anumit operaie i putem calcula gradul de sincronizare si cu relaia:

(20.1)

Cnd si = 1, aa cum a fost n cele dou exemple de mai sus, operaia este sincronizat.Dac si

Figura 20.6. Linie n flux nesincronizatDesigur c, fiind nevoii s folosim 2 maini la postul 2 n loc de necesarul de 1,5 stabilit teoretic, acest post va fi ncrcat sub capacitate, prezentnd goluri n funcionare. Pentru a evita apariia golului n funcionare dup fiecare unitate de produs se poate organiza o schem de lucru n care produsele se stocheaz alternativ nainte i dup operaia asincron.Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

n figura 20.6 s-au numerotat, spre identificare, unitile de produs. Se poate observa c postul 2 lucreaz cu intermiten. n perioada cnd acest post nu lucreaz produsele se acumuleaz n faa lui; spre exemplu, produsul cu numrul 1 ateapt un ritm dup ce este gata la postul 1 i pn ce este prelucrat la postul 2. Dup un timp postul 2 este activat; ntruct viteza sa de lucru este mai mare dect cea a posturilor nvecinate, produsele prelucrate se vor acumula sub form de stoc dup postul 2; spre exemplu, unitatea de produs cu numrul 12 ateapt un ritm, constituindu-se ca stoc, dup ce este terminat la postul 2 i pn ce este preluat de postul 3.Figurile 20.7, 20.8 i 20.9 arat trei modaliti de operare a unei linii nesincronizate. Posturile 1 i 3 sunt sincronizate unitar; postul 2 este asincron, executnd o operaie de 15 minute n timp ce ritmul liniei este 10 minute. Din acest motiv postul 2 este echipat cu dou maini identice. Evoluia stocului de producie neterminat din faa fiecrui post de lucru este reprezentat pe durata unui schimb de lucru de 8 ore.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

n prima variat, figura 20.7, postul 2 staioneaz primele 2 ore ale schimbului, timp n care producia de 12 buci livrat de postul 1 se adun sub form de stoc.

Ingineria sistemelor de productie* Figura 20.7. Prima modalitate de operare a unei linii nesincronizate cu trei posturi de lucru

Ingineria sistemelor de productie

n urmtoarele 6 ore din schimb postul 2 funcioneaz, prelucrnd stocul de 12 buci plus cele 36 buci pe care le mai livreaz postul 1. Postul 3, care funcioneaz continuu cu cadena de 6 buci/or, nu va reui s prelucreze ultimele 6 ore ale schimbului toate cele 48 buci livrate de postul 2, 12 din acestea rmnnd sub form de stoc la sfritul schimbului de lucru n faa postului 3. n consecin, la nceputul schimbului urmtor postul 3 dispune de un stoc de 12 buci pe care le va prelucra n primele 2 ore ale schimbului, reducnd stocul la zero; acest lucru este posibil deoarece n primele 2 ore ale fiecrui schimb postul 2 staioneaz i deci nu mai alimenteaz stocul din faa postului 3.n cazul n care un stoc de producie neterminat de 12 buci este prea mare (de exemplu necesit un spaiu de depozitare pe care nu l avem disponibil) putem opera aceeai linie conform variantei din figura 20.8, n care stocul maxim este redus la 6 buci

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

Figura 20.8. A doua modalitate de operare a unei linii nesincronizate cu trei posturi de lucruIngineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

O a treia alternativ apare n figura 20.9, unde una din mainile de la postul 2 funcioneaz continuu, n timp ce cealalt main staioneaz prima jumtate a schimbului, funcionnd doar n jumtatea a doua.

Ingineria sistemelor de productie*Figura 20.9. A treia modalitate de operare a unei linii nesincronizate cu trei posturi de lucru

Ingineria sistemelor de productie

Avantajul acestui mod de operare a liniei const n comasarea golurilor n funcionare, ntr-o singur staionare de durat mai mare, care astfel ar aprea dup fiecare unitate de produs. Dac intermitenele repetate i de scurt durat nu pot fi folosite n vreun fel, constituindu-se n pierderi de capacitate, n schimb intervalul rezultatul din comasarea acestor intermitene poate fi valorificat n sensul c, pe durata acestui interval, muncitorul poate fi trecut s lucreze la un alt loc de munc sau maina poate executa o alt operaie aparinnd unei alte linii de flux. Astfel, dac pentru linia din figura 20.8 s-ar proceda la o simpl transmitere n paralel a produsului, fiecare main de la postul 2 ar staiona cte 5 minute dup fiecare pies prelucrat, acest lucru petrecndu-se de 24 de ori ntr-un schimb; dac ns se opereaz cu varianta din figura 20.7, postul 2 are gol de lucru timp de 2 ore o singur dat pe schimb.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie

n general nu se poate obine o linie perfect ehilibrat; ca urmare, fiecrui post de lucru i va fi asociat un timp mort de durat (r-pi) n cadrul fiecrui ritm r. Totaliznd timpii mori pentru ntreaga linie obinem timpul mort total de:(20.2)

care poate fi exprimat i procentual relativ la timpul total Nr n care o unitate de produs se gsete pe linie:

(20.2)

Timpul mort d caracterizeaz i eficiena liniei n flux, existena timpului mort implic de fapt costuri neproductive generate de nefolosirea utilajelor i a forei de munc. De aceea se va urmri o astfel de grupare a fazelor pe posturi de lucru astfel nct d s fie ct mai mic; din punct de vedere matematic acest lucru este echivalent cu a minimiza valoarea produsului Nr.

Ingineria sistemelor de productie*

Ingineria sistemelor de productie