Оптимизация технологических процессов изготовления швейных изделий

Цель работы:
Освоение методики оптимизации технологических процессов изготовления швейных изделий.
Содержание работы:
1.Постановка задачи оптимизации и формирование исходной информации для конкретного ТПШИ.
2.Выбрать критерии оптимизации технологических решений.
3.Рассчитать критерии оптимизации для конкретного примера.
4.Оценить варианты технологических процессов изготовления швейного изделия и определить область допустимы решений.
Вопросы для подготовки к работе:
1.Разновидности оптимизации, их характеристика.
2.Критерии оптимизации ТПШИ, методы расчета.
3.Конструктивно-технологические и технические ограничения процесса оптимизации.
4.Сущность 2-х этапного метода оптимизации ТПШИ.
5.Технологическая себестоимость, определение, методы расчета.

Оптимизация технологических процессов является довольно сложной многокритериальной задачей, т.к. область решений (множество возможных вариантов ТП) обусловлена различиями, как в технологии изготовления изделия, так и организации производства, где функционирует этот процесс. Решать ее целесообразно в два этапа
На первом этапе оптимизации при заданных конструктивно- технологических и технических ограничениях необходимо определить область допускаемых (D) и предварительных (Ртп) решений ТП (Ртп⊂D⊂X) из пространства моделей технологических процессов - X, отвечающих заданным требованиям {зп} = 3.
Область допускаемых решений (D) определяется наличием на потоке (предприятии) необходимого оборудования и минимизацией расчетной трудоемкости изготовления изделия (ТР). При наличие необходимого оборудования производится расчет трудоемкости всех альтернативных вариантов КТМ процесса. По полученным значениям ТР выбираются «n» вариантов технологических решений КТМ, при условии, что Тр→ min. Количество вариантов, как правило, не превышает трех.
Из числа «n» выбранных по Тр решений КТМ определяется область предварительных решений – РТП. При определении указанной области для каждого предварительного варианта ТП должны выполняться следующие условия:
•в технологический процесс должны входить все выбранные КТМ;
•каждый КТМ, входящий в ТП должен содержать в себе не менее одного метода обработки;
•расчетные характеристики ТП должны отвечать заданным требованиям {зп} = 3.

Структурная схема процесса оптимизации ТПШИ представлена на рис

Исходной информацией для выполнения первого этапа работы являются варианты технологических решений КТМ ТПШИ, полученные в предыдущих работах. Эти сведения заносятся в таблицу 9.1.
Таблица 9.1 - Варианты технологических решений КТМ моделируемого ТП швейных изделий (пример)
Далее проводится расчет себестоимости Ср и капитальных затрат Кр для выбранных технологических решений РТП
качестве критериев оптимизации выбраны упрощенные (расчетные) характеристики ТР, СР, КР

Под расчетными (упрощенными) характеристиками ТП швейных изделий понимаются характеристики ТП, полученные по его модели без учета ограничений организационного характера, которые представляют собой арифметическую сумму характеристик технологических операций:
Сi, Кi, ti - характеристики технологических операций
В себестоимость, выбранную в качестве критерия оптимизации ТП, включаются только затраты, которые зависят от вариантов технологического процесса.
Данная часть себестоимости представляет собой стоимость обработки с учетом изменяющейся части материальных затрат и называется технологической (СТ).
При расчете технологической себестоимости операции СТ учитываются все составляющие, изменяющиеся в зависимости от варианта технологического процесса:
3З - затраты на основную и дополнительную заработную плату производственных рабочих с отчислениями на социальное страхование;
Зм - затраты на вспомогательные материалы;
Зрсэо – расходы на содержание и эксплуатацию оборудования.
Расчет расходов на основную и дополнительную заработную плату производственных рабочих с отчислениями на социальное страхование производят по формуле:
Сi - стоимость 1 сек. выполнения операции i - го разряда,
D - процент дополнительной зарплаты от основной,
Н - процент отчислений на соцстрахование.

Сi - стоимость 1 сек выполнения i-ой операции, определяется через минимальный прожиточный минимум (16700 тн 4-й квартал 2015 г) и составляет для первого разряда С1р= 0,022 тн. Тогда, С.= С)р* Кт, где: Кт- тарифный коэффициент i-ro разряда. (Остальные данные приведены в приложении П 9.2).
Результаты расчетов по затратам на основную и дополнительную заработную плату представляют по форме таблицы 9.2.

Затраты на материалы подсчитывают по следующей формуле
ЦМ - оптовая цена за единицу измерения используемого материала, тн;
См - расход вспомогательных материалов, пог.м.
Оптовую цену за 1 пог. м используемого материала можно узнать в рекламных проспектах или в розничной торговле. Расход основных и вспомогательных материалов приведен в таблице П 9.3.
Расчет стоимости материалов представляют по форме в таблицы 9.3

Расчеты затрат на содержание и эксплуатацию оборудования выполняется следующим образом:
Зс- расходы на содержание, текущий ремонт, амортизацию и обслуживание оборудования;
ЗП - расходы на приспособления к швейным машинам;
ЗЭ - энергозатраты на технологические нужды.
На - норма амортизации, %;
Ц0 - цена оборудования, тн.;
а - затраты на текущий ремонт и содержание одной условной единицы оборудования в год, тн.;
к„ - коэффициент сложности ремонта;
Кск- количество смен;
R - продолжительность рабочей смены, с.;
дг - количество рабочих дней в году;
Нар - норма времени на операцию, с.

Затраты на содержание, текущий ремонт, амортизацию и обслуживание оборудования

Затраты на приспособления малой механизации к швейным машинам определяются по формуле:
Цп - цена приспособления, тн. (см. П 5.4)
Результаты расчетов по затратам на приспособления малой механизации к швейным машинам сводят в таблицу
Расчет энергетических затрат на технологические цели зависит от вида оборудования и выполняется по формуле:
Зэ=31+З2+З3 +З4
31 - энергозатраты на привод швейных машин;
З2- энергозатраты на привод оборудования влажно-тепловой обработки;
З3 - энергозатраты на обогрев рабочих органов ВТО;
З4 - энергозатраты на пропаривание и отсос влаги.
Для операций, выполняемых на швейных машинах 32, З3, 34 = 0, а для оборудования влажно-тепловой обработки - 31 = 0.

Энергозатраты на привод швейных машин рассчитываются по формуле:
Рн- мощность электродвигателя оборудования i-ro вида, кВт;
Кэ-коэффициент использования электродвигателя по мощности;
t0cн - время основной работы, с.;
Рхх- мощность холостого хода, кВт;
Ц1 - стоимость 1 квт.с электроэнергии, тн. (см. прил. П 9.2, П 9.5).
Коэффициенты использования электродвигателя по мощности Кэ и мощности холостого хода Рхх , находятся в определенной зависимости от номинальной мощности электродвигателя Рн, ука¬занной в технической характеристике оборудования. Эта зависимость может быть установлена экспериментально. Для электродви¬гателей, использующих приводы швейных машин, можно принять зависимости между Кэ и Рхх , приведенные в таблице 9.6.

Энергозатраты на привод прессов рассчитывают по формуле
К1,К2- коэффициенты, учитывающие полноту использования эл. двигателя привода по мощности;
n - количество одновременно обрабатываемых изделий, шт;
t3- время закрытия пресса, с;
tn - время прессования, с;
t0 - время открытия пресса, с;
GB- расход воздуха, м3/час;
Ц2- стоимость 1 м3 воздуха, тн.;
Ц1 - стоимость 1 кВт с электроэнергии, тн.
Энергозатраты на привод прессов электромеханических и гидравлических определяют по формуле:
а пневматических по формуле
Энергозатраты на обогрев рабочих органов оборудования ВТО рассчитывают по формуле:
0,5 - коэффициент, учитывающий работу нагревательных элементов в режиме автоколебаний;
РН- мощность нагревательных элементов гладильных поверхностей, кВт;
Gn- расход пара на обогрев, кг/ч;
Ц3 - стоимость 1 кг пара, тн.
Первое слагаемое учитывает электрический обогрев гладильных поверхностей, второе - паровой обогрев. В нашем случае используется первое слагаемое (см. табл. П 9.6 - 9.8.)

Энергозатраты на увлажнение изделия паром и его высушивание по средствам отсоса пара и воздуха рассчитываются по формуле
Пп - расход пара на пропаривание, кг/ч;
tnp- время пропаривания, с;
Рот - мощность эл.двигателя вентилятора для отсоса влаги, кВт;
tOT- время отсоса влаги, с
При этом Пп,Рп,Pот,Gв,Gп,Ри ЯВЛЯЮТСЯ паспортными данными оборудования ВТО, a tnp, tп, Hвp, tOT - характеристиками конкретных технологических операций (см. табл. 9.1). Расходы энергозатрат на технологические цели заносят в таблицу

Расход на содержание и эксплуатацию оборудования по технологическим операциям и вариантам всех КТМ представляют в таблице
Расчёты технологической себестоимости для операций и вариантов решений КТМ сводят в таблицу

Рассмотренный пример расчета основных параметров оптимизации приведен для производственной ситуации, когда новая модель подключается к действующему потоку. Это наиболее распространенный в производственной практике случай. Для него характерно отсутствие капитальных затрат (Кр=0), поэтому для данной задачи критериями оптимизации ТПШИ будут технологическая себестоимость Ср и время обработки изделия - Тр.
Наиболее чувствительным показателем в этом случае будет технологическая себестоимость, ее целесообразно принять за основной критерий. Трудоемкость следует использовать в качестве ограничения на выбор технологических решений КТМ для процесса оптимизации. По ней, из возможных вариантов решения конструктивно-технологических модулей, отбираются два-три с минималь¬ной затратой времени. Это в конечном итоге сократит количество переборов при формировании вариантов ТП.
Варианты технологических процессов формируются на основе таблицы 9.9 по технологической себестоимости. В первый вариант ТП выбираются КТМ с минимальным значением себестоимости, последующие варианты формируются в порядке возрастания Ср. Значения номеров ТП ранжируется в порядке возрастания значений общей себестоимости технологического процесса. Данные заносятся в таблицу 9.10. Из полученных расчетных вариантов ТПШИ для дальнейшего проектирования производственных процессов отбираются три лучших (см. табл. 9.11).