Содержание к диссертации
Введение
1. Характеристика и анализ методик расчетов на ЭВМ затрат вспомогательного времени операций механической обработки $
1.1. Роль совершенствования расчетов вспомогательного времени в повышении эффективности производства.А
1.2. Анализ методик расчета затрат вспомогательного времени на ЭВМ
1.3. Характеристики используемых гипотез
1.4. Цели и задачи исследования II
2. Моделирование трудового процесса
2.1. Структурное моделирование трудового процесса $
2.2. Функциональная модель затрат времени на комплексы движения
2.3. Модель затрат вспомогательного времени на операцию механической обработки
Выводы
3. Реализация методики определения затрат вспомогательно го времени f
3.1. Способ получения типовых элементов трудового процесса для расчетов затрат вспомогательного времени Qf
3.2. Способ разработки формул затрат времени на выделенные элементы трудового процесса ??
3.3. Алгоритмизация расчетов затрат вспомогательного времени 1Р
Основные результаты диссертационной работы
Литература
- Анализ методик расчета затрат вспомогательного времени на ЭВМ
- Характеристики используемых гипотез
- Функциональная модель затрат времени на комплексы движения
- Способ разработки формул затрат времени на выделенные элементы трудового процесса
Анализ методик расчета затрат вспомогательного времени на ЭВМ
Задача определения затрат вспомогательного времени с использованием ЭВМ решалась многими исследователями [її, 16, 17, 20, 21, 22, 26, 46, 47, 49, 53, 55, 57, 58, 60, 61, 63, 64, 65, 74, 75, 77]. Благодаря трудам [II, 16, 17, 20, 26, 53, 57, 60, 61, 63, 74, 75] , указанная задача успешно решается для условий массового, крупносерийного производства»
Среди работ, посвященных расчетам затрат вспомогательного времени на ЭВМ в условиях индивидуального и мелкосерийного производства необходимо выделить работы [21, 22, 47, 55, 64, 65, 77].
Затраты вспомогательного времени рассчитываются на базе нормативов. В настоящее время общепринятыми и единственными нормативами для определения рассматриваемого элемента трудоемкости в условиях индивидуального и мелкосерийного производства являются укрупненные нормативы [52].
Принципы разработки функционирующих в настоящее время укрупненных нормативов были разработаны в конце 30-х годов и продиктованы реальными условиями подготовки мелкосерийного производства с учетом того, что расчеты будут производится исключительно человеком "вручную" без применения ЭВМ.
Как следствие этого, разработка автоматизированных расчетов на базе нормативов не лишена недостатков. Причем эти недостатки являются общими рассматриваемых работ и связаны со спецификой используемых нормативов, так как процесс формализации расчетов диктуется самой структурой и методикой использования укрупненных нормативов [52].
Рассматриваемые недостатки органически присущи укрупненным нормативам, принципам их построения и адаптации к изменяю щимся условиям производства. Они не могут быть устранены за счет применения ЭВМ. Приводят к противоречиям порожденным спецификой нормативов и возможностями ЭВМ. Это не позволяет повысить качество получаемых на ЭВМ затрат вспомогательного времени по сравнению с полученными вручную. Рассмотрим недостатки укрупненных нормативов.
Анализ неполноты укрупненных нормативов Анализ нормативов показал, что количество способов установки и вариантов обработки,поддающихся нормированию непосредственно по нормативам для различных карт сборника,колеблется в пределах 30-40$ от часто используемых, распространенных вариантов обработки. Рассмотрим, например, карту сборника нормативов на комплекс приемов "установить - снять деталь вручную". Приведенный комплекс включает следующие приемы: Ат) Взять деталь и установить в зажимное приспособление kg) Выверить деталь A3) Закрепить А ) Включить станок ACJ) Выключить станок Ag) Открепить деталь АР;) Взять и отложить
Такое описание состава комплекса приемов является общим, абстрактным. На каждый прием влияют два вида факторов: качественные и количественные. Качественные и количественные факторы могут принимать определенные значения. Например, качественным фактором, влияющим на прием "закрепить", является способ крепления детали. Последний может принимать множество конкретных значений, которые задаются списком используемых приспособлений: "в трех кулачковом патроне", "в центрах", "в центрах с люнетом" и т.д.
Прием "Выверить деталь" оцределяется качественным фактором "характер выверки". Последний может принимать несколько конкретных значений: "без выверки", "точно по индикатору" и т.д.
В описании комплекса приемов пунктирными линиями соединены приемы, на которые влияют одинаковые качественные факторы. Например, связь (Ад — "%)» характеризуется влиянием общего фактора "способ закрепления", (А —- А ) - "тип станка", (Ат — - Afj,) - "параметры организации рабочего места".
Структура таблиц затрат вспомогательного времени 52] предусматривает совместно установку и снятие детали и, следовательно, состав комплекса приемов можно записать сокращенно, объединив приемы, на которые влияют одинаковые качественные факторы.
Характеристики используемых гипотез
Затраты вспомогательного времени операций механической обработки отражают процесс ручной работы на станке, порождаются двигательными актами человека. Затраты времени являютя своеобразным отображением психофизиологических процессов происходящих в организме в процессе труда. Аппарат управления деятельностью человека сложился в процессе длительной эволюции. Этот аппарат универсален и дает возможность человеку ориентироваться в сложной обстановке. Можно предположить, что изучение внутреннего механизма управления деятельностью человека в труде приведет к выявлению принципов построения методики расчетов затрат времени, отражающей эти процессы, и тем самым, имеющую объективную основу.
Для реализации такого подхода к исследованиям необходимо сформулировать основные предположения о процессах управления в организме человека полученные в физиологии труда и биологической кибернетике.
В работе используются "теория рабочего динамического стереотипа" (36, 37, 38] ; "принцип наименьшего взаимодействия", сформулированный Гельфандом И.М., Цетлиным М.Л. fl8, 28] "глобальные принципы переработки информации в биологических систе мах" предложенные Напалковым А.В., Целковой И.В. f48]; "принцип вариативности действий человека в труде" [40 J. В физиологии труда, согласно [36], одним из основных понятий является "рабочий динамический стереотип",
"Рабочий динамический стереотип" обладает свойствами сложной, включающей множество компонентов, саморегулирующейся системы. Поэтому не представляется возможным построить ее всеобъемлющую модель. Имеется более правильный и плодотворный подход к изучению компонентов рабочего динамического стереотипа и их взаимодействия. Он состоит в воспроизведении несколько упрощенных подобий соответствующих рабочих динамических стереотипов и отдельных сторон их функционирования. Характеристики взаимосвязей, найденных при изучении поведения этих подобий (моделей), с различной долей вероятности могут быть перенесены на реальные физиологические процессы" T37J. Это мнение большинства отечественных физиологов определяет сущность исследований в физиологии труда и ряде смежных научных дисциплин. Смысл исследований заключается в вычленении некоторого фрагмента рабочего динамического стереотипа, его моделировании и изучении для достижения определенной цели. В соответствии с этим в различных научных дисциплинах рассматриваются разные аспекты рабочего динамического стереотипа, которые моделируются и изучаются для достижения соответствующих целей, характерных для этих научных дисциплин.
Рабочий динамический стереотип является специфической единицей производственного поведения. Он представляет собой устойчивую систему рефлексов,объединенных общей для них производственной целью. Это функционирующая в данной момент и обеспечивающая достижение определенной цели устойчивая система рефлексов [36]. В эту систему входят рефлексы,обеспечивающие рабочие движения, а также механизм,исправляющий движения в ответ на раздражения обратной связи - механизм акцептора действия.
Рабочий динамический стереотип формируется в результате многократного повторения работы и в окончательном варианте характеризуется автоматичностью выполнения входящих в него реф?-лексов и единым "подкреплением" правильности их выполнения для всей системы. В результате повторения работы в организме человека формируется система следов возбуждений, описывающих эту работу - своеобразная биологическая программа поведения, которая "оживляется" при поступлении соответствующего раздражителя и обеспечивает реализацию динамического стереотипа работы.
А.А.Ухтомский определил заполненную систему следов возбуждений от предыдущей деятельности как интегральный образ рабочих действий. Интегральный образ рабочих действий выполняет и эталонную функцию. Поступающие во время исполнения работы раздражения сопоставляются с интегральным образом рабочих действий. Действия дающие раздражения, расходящиеся с ожидаемышсогласно эталону, видоизменяются, приближаясь к более эффективным в смысле результата.
Рабочий динамический стереотип формируется в три этапа. На первом этапе осуществляется замыкание условно-рефлекторных связей. На втором - концентрация нервных процессов. На третьем-объединение единичных рефлексов в систему. Только на третьем этапе у работника формируется устойчивый навык выполнения работы, характеризующийся автоматизмом, экономным расходованием ресурсов организма.
Важное значение для дальнейшего анализа имеет принцип системного объединения единичных рефлексов при образовании рабочего динамического стереотипа.
По данным физиологии труда, системность объединения заключается в следующем: "объединение единичных рефлексов в систему РДС происходит не простой их суммацией, а таким образом, что. предыдущий элемент (рефлекс) создает наиболее выгодные условия для последующих и для всей системы в целом. Это достигается внутренней перестройкой рефлексов, одни из которых могут усложняться при условии, что предыдущие в значительно большей степени упрощаются f36j стр.40.
Согласно f69J, вспомогательное время должно рассчитываться исходя из условия рационального выполнения определяющих его комплексов движений. Поэтому ниже нас будет интересовать,в основном, третья стадия функционирования рабочего динамического стереотипа.
Функциональная модель затрат времени на комплексы движения
Задачей настоящего параграфа является построение модели затрат времени на элементарный комплекс трудовых движений при изменении значений факторов, влияющих на его длительность ; выявление наиболее общей закономерности поведения функции затрат времени.
Обозначим Z - некоторый ЭКТД. Согласно гипотезам, изложенным в 1.3., ЭКТД соответствует некоторая биологическая программа W . Комплекс оС включает движения {%і} і-лрг? (единичные условные рефлексы). Затраты труда и времени на движения зависит от параметров, обозначим их AY а.л . Факт зависимости обозначим 2U(Py, рік)., JMo- затраты энергетических и нервных ресурсов человека в процессе выполнения ЭКТД. С - вектор факторов, влияющих на время выполнения ЭКТД. С$- вектор начальных значений факторов. }/= 4,т - множество безусловных рефлексов.
В соответствии с существующими представлениями [36] масса тРУДа JHo и время X , в течение которого расходуется данный труд связаны соотношением: Ji - ы где и - интенсивность труда (средние затраты ресурсов организ ма человека в единицу времени), величина постоянная для данного конкретного вида труда . Тогда = u- -ju0 , т.е. V=fyco
Согласно принятым гипотезам (параграф 1.3) система управления выполнением комплекса cL может быть представлена в виде рис. 2.6.
Конкретный вид функций JU TA. JHAZ В настоящее время с полной определенностью установить нельзя. Однако, исходя из экспериментальных данных,полученных в (24, 76], JUx зависит от числа подлежащих координации движений и требуемой степени точности их выполнения (степени контроля со стороны нервной системы организма).
Пусть tiw - число движений, входящих в комплекс % . Поскольку для каждого конкретного ЭКТД степень контроля со стороны нерв ной системы постоянна, этот фактор считаем фиксированным. Тогда, Af зависит от nw . Пусть для каждого конкретного Z задан вектор Кп -{І.±} &i, & } коэффициентов, таких что
Исходя из принятых в работе гипотез, в частности "принципа наименьшего взаимодействия" [I8J, системности объединения рефлексов [36, 63],при условии сравнения рациональных структур движений можно определить некоторые особенности поведения Jlti при введении в новых движений. Оно заключается в следующем: в условиях постоянства структуры X величина Ji/ остается неизменной ; при дополнении к новых движений величина JHx возрастает и для нового % остается ностоянной, степень возрастания JUi зависит от характеристики этих движений и их количества. Графически предполагаемая зависимость имеет вид рис. 2.7.
Определим величину JUil » исходя из следующих соображений. Пусть движение ЗС{ (Ра) выполняется с конкретным значением параметра Pi? и известны энергетические затраты на единипу параметра этого движения, например, V v . Тогда, энергозатраты на движение выполняемое Ру составляют величину у и PQ . С изменением значения Ри , величина у л- также мо»ет изменяться, т.е. V; является набором значений {у&, Yii,»-, Уimpr таблично заданной функцией, зависящей от значения параметра движения. В некоторых случаях интервал dnwPfaPtj ) может вырождаться в точку (см.приложение I). Это относится к параметрам движений, описывающих сопротивление внешней среды. Для двухпарамет-рических движений соотношение принимает вид:
В этой формуле рс/ - параметр, описывающий скелетное перемещение ; QJK- сопротивление движению со стороны внешней среды (силовая характеристика). Отсюда,
Подставив в формулу (2.5) выражения для ее составляющих, получим соотношения, характеризующие затраты труда для модели ЭКТД в динамике №=Еу1(1Ь9}ъ)Рй + А л (2.8) ада q Тогда время выполнения элементарного комплекса представимо в виде: Поскольку различия Jjf0 и С определяются постоянным коэффициентом, основные закономерности их поведения аналогичны.
Полученное аналитическое выражение для не включает в явном виде факторов трудового процесса, которыми определяется его величина, а отражает структуру ЭКТД. Поэтому для анализа динамики # при изменении факторов трудового процесса (обозначим их {Сі} ) нужна дополнительная информация о влиянии факторов на структуру ЭКТД. Для этой цели введем функцию отображения значений факторов на структуру комплекса, которая ставит в соответствие системе значений факторов {Сс} определенную структуру ЭКТД. Обозначим эту функцию Р(С), где С - вектор значений факторов. Функция отображения определяет значения параметров движений и их состав. Например, для определения времени выполнения комплекса движений "транспортировать заготовку весом I кГ к станку ІК62" нужно знать параметры организации рабочего места, которыми и определяется структура этого комплекса. Основным же фактором трудового процесса, на базе которого рассчитывается время, является типоразмер станка. Функция отображения Р(с) ставит в соответствие типоразмеру станка (ІК62) принятые для расчета нормы "стандартные" значения параметров организации рабочего места. Причем, для каждого конкретного предприятия это отображение можно задавать, исходя из объективных условий производства.
Отображение Р(С) определяет структурно«количественные ха ft рактеристики комплекса. Причем, виды функции отображения для конкретных случаев могут быть различными и определяют конкретный вид зависимости времени от факторов. Исследование поведения временных характеристик относительно структурных изменений комплекса, определенных функций отображения, дает возможность выявить то общее, что присуще всем функциям конкретного вида. Это и является целью дальнейшего анализа.
Пусть С& - первоначальное значение факторов определяющих структуру комплекса ьС . Назовем ее базовой структурой.
Значения С$ таковы, что движения, составляющие &С выполняются значениями параметров,находящимися в пределах интервалов комфорта. Рассмотрим поведение М0 при изменении значений С , т.е. на множестве { С$} С± -С$ +дС, ..., Сп = СП І + & Cj Согласно принятым гипотезам рациональной структуре 9С для г соответствует оптимальная величина Jif0 . Увеличение С$ изменяет JUo в сторону возрастания.
Способ разработки формул затрат времени на выделенные элементы трудового процесса
Аналогично можно получить аналитические зависимости для всех выделенных выше комплексов трудовых движений. Например, нормативная формула на комплекс "Переместить, установить - отложить деталь" имеет вид: = 0,0323 + 4(0,0130 Кдин + Кст) + 0,0102 [( ,+ 2 ) К + + їг 1 мин ; где К н, К , Кщ - коэффициенты, учитывающие влияние веса переносимого груза на норматив времени ; %d s,?5 - параметры планировки рабочего места в метрах (тзис. 3.6.).
На рис. 3.6. бункер для хранения заготовок обозначен БУІ, для хранения готовых на данной операции деталей - БУ2. Рассмотренный способ построения нормативных формул на ЭКТД и КТД является основой разработки аналитических выражений функций затрат времени на ИКТД. Общая последовательность выполнения работ по построению нормативных формул на ИКТД аналогична рассмотренной выше. Модификация способа заключается в том, что эта последовательность работ применяется не в конкретной, а в интегральной структуре движений, приведенной на рис. 2.6. Обозначим некоторый ИКТД - /?«. Этот интегральный комплекс получается объединением нескольких комплексов - {fi( l }H ) - 7 соответствии с определением операции интегрирования структур комплексов, Нч включает базовую структуру движений общую для всех Я с i=ipz образующих этот комплекс {%, }н
В состав Я также входят специфические для каждого из объединяемых комплексов "последовательности движений {%/} Эти последовательности являются дополнениями базовой структуры до конкретных J? . В данном случае структура движений конкретного комплекса представиш следующим образом:
В соответствии с этим структура интегрального комплекса представима в виде:
В данной записи знак / используется как разделитель и указывает на то, что в каждом конкретном случае базовая структура может быть объединена с одним из дополнений, Наряду с этим задаются правила выбора дополнений для каждой конкретной реализации структуры ИКЇД. Графически Ни можно представить в виде рис. 3.7.
Для каждой составляющей RH({ZJ}„ {fy} , / изложенным выше способом строится аналитическая зависимость Ъ#, , L-iJk . Объединение этих зависимостей дает единую нормативную формулу расчета времени на ИКТД. Эта формула имеет следующий вид:
Отличительной особенностью ИКТД является то, что в их нормативных формулах (3.3) свободными переменными (факторами) выступают не только количественные характеристики, но и возможные конкретные реализации комплекса. Последнее позволяет применить принцип иерархичности при разработке алгоритмов расчетов вспомогательного времени на ЭВМ. Приведем пример нормативной формулы ИКТД "Выверить грубо покоящуюся либо совершающую в процессе обработки возвратно поступательное движение деталь".
Ниже излагаются основные положения по оформлению документации на разработанные по предлагаемой выше методике нормативы.
Оформление нормативных материалов целесообразно осуществлять в виде набора модулей. Модуль - совокупность документов, полностью описывающая комплекс трудовых движений и порядок расчета времени его выполнения, т.е. один элемент нормативов. Модуль содержит следующую информацию: название комплекса трудовых движений, описываемого данным модулем ; обозначение либо код этого комплекса; смысловое содержание комплекса; экскиз ситуации, описываемой комплексом (по необходимости) ; нормативная формула; список параметров формулы, их смысл ; правила вычисления дискретных переменных ; справочная и эвристическая информация, необходимая для расчета по нормативной формуле ; алгоритм расчета времени на ЭВМ оформляется в виде процедуры с формальными параметрами, внутреннее содержание процедуры представляется в виде блок-схемы алгоритма либо описанием на одном из распространенных алгоритмических языков ; примечание (по необходимости).
Рассмотрим описание модуля, например, для комплекса трудовых движений "Закрепить - открепить деталь в тисках зажим с по 9 мощью вращения маховика, ключом, эксцентриком".
Модуль: "Закрепить - открепить деталь в тисках, зажим с помощью вращения маховика, ключом, эксцентриком".
Код комплекса BI6.
Смысловое содержание: зажать одну или несколько деталей в тисках (детали уже установлены между зажимными частями тисков), открепить деталь или их группу в тисках (после открепления, детали находятся между зажимными частями тисков). Зажим и открепление деталей осуществляется с помощью привода механизма зажима. Классификация элементов тисков приведена ниже на рис. 3.8.
