CC BY
127
УДК 687.053
Оценка эффективности использования швейного оборудования на предприятиях сферы быта
Татьяна Николаевна Архипова, к. т. н., доцент, e-mail: arhimoda@mail.ru Татьяна Вячеславовна Лунюшкина, соискатель, e-mail: tanechka.lunyush@mail.ru Владимир Алексеевич Сучилин, д.т.н., проф., e-mail: Suchilin_V@mail.ru ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», Москва
Рассмотрены особенности функционирования малых швейных предприятий; представлен метод оценки эффективности применения технологического оборудования в условиях пошива изделий на индивидуального потребителя и малыми сериями на основе теории массового обслуживания; приведены примеры расчета эффективности использования конструктивно сложного технологического оборудования.
The article considered the peculiarities of the functioning of small clothing companies. The authors presented the method to evaluate the effectiveness of the use of technological equipment in terms of tailoring products to individual consumers and by small series based on queuing theory. The article presented the examples of the calculation of effective use of constructive complex technological equipment.
Ключевые слова: швейное оборудование, малые швейные предприятия.
Keywords: sewing machines, small sewing business.
Производство одежды на малых предприятиях, к которым относятся практически все предприятия бытового обслуживания, характеризуется рядом важных особенностей, определяющих специфику функционирования и пути совершенствования этих предприятий в настоящее время. Эти особенности достаточно полно изучены в работах [1 - 4], где рассматривается производство одежды по заказам населения и малыми сериями.
Важнейшей отличительной чертой малых швейных предприятий является единичный тип производства. Изделие, изготовленное в соответствии с индивидуальными требованиями конкретного потребителя, будет в той или иной степени отличаться от других подобных изделий по фасону, конструкции, размерам, использованным материалам, отделке и фурнитуре. Отличия могут касаться одного, нескольких и даже всех указанных признаков. Во всяком случае, это неизбежно вызовет более или менее существенные изменения трудоемкости, методов и режимов обработки и, следовательно, изменения в оснащенности технологического процесса.
Другой важной особенностью является относительно невысокая (по сравнению с промышленным производством) мощность предприятий и технологических процессов. Эта особенность объясняется тем, что рынок реализации услуг всегда ограничен сравнительно небольшим районом обслуживания. Размеры его определяются возможностью непосредственного контакта потребителя
услуг с предприятием, а без такого контакта изделие не может быть изготовлено. Каждое предприятие должно обеспечить население сравнительно небольшого района обслуживания широким ассортиментом услуг по пошиву и ремонту, что определяет многообразие и невысокую мощность технологических процессов. Это, как правило, многоассортиментные процессы с числом рабочих в среднем 4 - 7 человек. В этих условиях загрузка наиболее производительных специальных машин и полуавтоматов, рассчитанных на выпуск 450 -500 изделий в смену, оказывается значительно ниже критической.
Еще одной отличительной чертой можно назвать переменность производства услуг во времени. Существенно влияет на нестабильность производства такой фактор, как сезонность, когда меняется не только спрос на количество швейных изделий в целом, но и на вид, фасон и другие показатели одежды. Эти изменения носят стохастический характер. С целью повышения эффективности производства швейным предприятиям сервиса приходится также выпускать изделия и малыми сериями.
Механизация и автоматизация производственных процессов в этих условиях должна отвечать, по крайней мере, трем основным принципам, сформулированным еще В. В. Бойцовым [5]:
1) конструктивная преемственность изделий, основанная на максимальной конструктивной унификации деталей и узлов;
2) технологическая преемственность изготавливаемых изделий, основанная на типизации и нормализации технологических процессов;
3) максимальная гибкость технологического оборудования, которая может быть обеспечена путем повышения степени универсальности и агре-гатности его конструкции.
Большое влияние на трудоемкость одежды по индивидуальным заказам оказывают, как отмечалось выше, особенности оснащения технологического процесса оборудованием. О неудовлетворительном уровне технического оснащения малых предприятий свидетельствует низкий процент механизированных работ - в среднем 20%. Номенклатурный состав применяемого оборудования составляет 10 - 15% от парка оборудования на промышленном швейном предприятии и ограничен, как правило, универсальными и простейшими специальными машинами с ручным управлением. Причины низкого технического оснащения швейных предприятий бытового обслуживания можно объединить в две группы - экономические и организационно-технические.
Экономические причины связаны с невысокой мощностью предприятий, частой сменой ассортимента пошиваемых изделий и нестабильностью параметров технологических процессов, что находит свое отражение в весьма низком коэффициенте использования оборудования.
Организационно-технические причины связаны также с единичным типом производства одежды, а еще и с недостаточной разработкой вопросов математического и компьютерного моделирования подобных процессов в швейном производстве.
В работах [1 - 4] уделяется значительное внимание и проблеме применения нового вида оборудования на швейных предприятиях, а прогрессивность технологического оборудования оценивается с помощью интегральной характеристики, важнейшими составляющими которой являются производительность, уровень автоматизации, а также соответствие организационно-техническим особенностям того производства, для механизации и автоматизации которого данное оборудование предназначено.
В связи с этим очевидно, что оборудование, предназначенное для единичного производства одежды с небольшими и переменными во времени масштабами выпуска, должно обладать свойством технологической гибкости. Под «гибкостью» технологического оборудования следует понимать высокую степень универсальности в сочетании с
простой и быстрой (лучше автоматической) перенастройкой его с одной операции на другую.
Решением вопросов технологической гибкости и мобильности оборудования заняты многие исследователи, работающие в области швейного производства. В технической литературе используются различные классификации швейного оборудования, предусматривающие их деление по назначению, характеру выполняемых операций, конструктивным особенностям и уровню автоматизации. Однако они не предусматривают четкого деления швейных машин по условиям применения. Нет пока четкого разделения видов технологического оборудования, например, для малых предприятий, средних или крупных. Поэтому в основном используется классификация, главными показателями которой являются степень универсальности, характер систем управления работой и степень унификации их конструкции.
Так, по степени универсальности все швейные машины делятся на универсальные, специализированные и специальные. Универсальными называются швейные машины, предназначенные для выполнения стачивающих двухниточных строчек на практически неограниченной номенклатуре деталей и даже швейных изделий. Универсальность существующих швейных машин обеспечивается тем, что скрепление деталей указанной строчкой составляет около 80 % всех ниточных соединений, используемых при изготовлении швейных изделий. При этом различия выполненных операций по длине и конфигурации строчки обеспечиваются не только механизмом двигателя материала, но и ручным сопровождением детали при стачивании.
Специальные машины предназначены для выполнения одной-двух строго определенных операций. В соответствии с узким назначением специальной машины она практически не имеет устройств для регулировки, либо такая регулировка весьма сложна и трудоемка. К специальным относятся и машины полуавтоматического действия (пуговичные, петельные и другие полуавтоматы), так как с их помощью выполняют одну конкретную технологическую операцию. В швейных полуавтоматах обрабатываемая деталь перемещается по строго заданной программой траектории без участия работника.
Специализированные машины занимают промежуточное положение между универсальными и специальными. В отличие от универсальных их специализация ограничена определенным видом выполняемой строчки (временная, краеобме-
точная и т.п.), однако в сочетании с тем же принципом подачи материалов, что и в универсальных машинах, позволяет выполнять не одну операцию, как на специальных машинах, а группу операций. К таким машинам можно отнести краеобметоч-ные, стегально-подшивочные, выметочные, машины зигзагообразной строчки, некоторые вышивальные и т.п.
В условиях производства одежды по индивидуальным заказам универсальная машина имеет очень важные преимущества по сравнению со специальной или специализированной: она дешевле и всегда может быть полнее загружена. Кроме того, эти машины в настоящее время оборудованы устройствами, обеспечивающими выполнение целого ряда автоматизированных функций рабочего процесса. Это и обрезка ниток, и позиционирование иглы, и подъем прижимной лапки, и обрезка края ткани и другие важные операции, повышающие производительность труда и уровень эргономики процесса пошива изделия.
Однако без машин полуавтоматического действия трудно обеспечить как качество производимой продукции, так и ритмичность технологического процесса. В то же время их высокая стоимость ограничивает желаемое количественное присутствие полуавтоматов на малых предприятиях. В связи с этим, в целях повышения эффективности использования машин полуавтоматического действия, назрела необходимость планирования работы подобной техники.
Учитывая, что на малых предприятиях одновременно пошивают несколько изделий различного назначения, разного фасона и конструкции, необходимость использования и время загрузки машин полуавтоматов будут являться случайными событиями. В этих условиях теория массового обслуживания позволяет с необходимой вероятностью определять загрузку подобных систем в течение определенного времени (часа, смены, недели и т. п.). В частности, если обозначить число обращений к данной технике в единицу времени как X, а возможности техники за единицу времени как ц, и принять, что число обращений на обслуживание является случайной величиной, распределенной по закону Пуассона, а время исполнения обращения также является случайной величиной, распределенной по экспоненциальному закону, то вероятности того, что система свободна (Ро) или занята (Р1) в данный момент времени, можно определить из уравнений одноканальной системы Эрланга для установившегося режима:
-х ро + И- Р1 — 0; Ро + Р1 — 1
Отсюда определяется вероятностное состояние рассматриваемой системы:
М
; Р - 1 - Ро.
Ро =Х
X + ц
Применительно к процессу пошива швейных изделий на малом конкретном предприятии в одной из смен может возникнуть такая ситуация, когда интенсивность технологического процесса по производству петель X — о, 8 мин1, а интенсивность полуавтомата ^—1,о мин" . Тогда, подставляя численные значения этих величин, можно рассчитать показатели системы с одним полуавтоматом:
вероятностное состояние -
Ро = 1э° = о, 555 ; Р — о,445;
о о,8 + 1,о 1
относительная пропускная способность -
g — Ро — о,555;
абсолютная пропускная способность, мин-1 -
А — g X — о,555-о,8 — о,444.
Таким образом, за 1 ч система обслужит N заявок:
N — воЛ — бо-о,444 — 26,64.
Ясно, что обслуживание очередного обращения возможно тогда, когда полуавтомат свободен.
Если предприятие имеет два аналогичных полуавтомата, то пропускная способность будет определяться с учетом многоканальности по следующим уравнениям Эрланга:
Ро + Р1 + Р2 + ••• + Рп — 1
Ро =■
1
а
1 + а +
X
Р1 = аРо , Р2 = - Ро : а2 2
где а = — = о,8 - относительная интенсивность И-
случайных потоков.
Решение находим с учетом относительной интенсивности о,8:
Ро =-
1
= о, 472,
1 + о, 8 +
Р — о,8-о,472 — о,378; Р2 — о,15о.
Отсюда вероятность отказа системы массового обслуживания (операция на полуавтомате не может быть выполнена) примерно равна о,15;
относительная пропускная способность системы (полуавтомата) -
£ = р, + Р =1 - Р = 0,85;
число операций, выполненных на полуавтомате за 1 ч -
N = 4^60 = 0,8-0,85-60 = 40,8.
Сравнивая два примера, видим, что при увеличении числа машин вдвое пропускная способность увеличивается всего в 1,53 раза. Это вызвано тем, что при занятости машин заявка на выполнение операции не ставилась в очередь и работница откладывала выполнение данной операции на изделиях на неопределенный срок.
Также предлагаемый метод будет весьма полезен при оценке эффективности оригинального, как правило, имеющегося на предприятиях в единственном образце, оборудования, например, автоматизированного манекена, внедрение которого в настоящее время начинается на зарубежных предприятиях швейного производства. Использование этих манекенов позволяет проводить примерку изделий при пошиве без участия клиента. Манекен сам по программе настраивается на параметры заказчика. Для этого в базу данных управляющего компьютера предварительно заносятся индивидуальные данные клиента (рост, размер и др.). Понятно, что такой манекен не может быть дешевым и для предприятия достаточно иметь его единственный экземпляр, поэтому тем более важно предварительно оценить его загрузку. В этом случае также будет весьма полезен предлагаемый метод оценки его эффективности. (Кстати, в РГУТиСе разработана структура подобного манекена [6].)
Естественно, значительнее сложнее решить задачу в случае многоканальной системы массового обслуживания с очередью. Решение подобных
задач часто находят на основе эвристических методов [7], в частности, с применением так называемой теории расписаний. Наглядную реализацию вариантов расписаний удобно интерпретировать с помощью диаграммы Гантта, которые позволяют проследить в целом время выполнения технологических операций на оборудовании и время простоя его в заданных условиях технологического процесса производства изделий.
Таким образом, важно всякий раз знать условия протекания технологического процесса на конкретном предприятии. Это достигается в данном случае методом предварительного планирования и моделирования технологии пошива изделий на малых предприятиях [7].
ЛИТЕРАТУРА
1. Кулу-Заде Р. А. Основы механизации производства одежды по индивидуальным заказам: Учеб. пособие. М.: МТИ. 1978.
2. Мурыгин В. Е. Разработка основ проектирования технологических процессов швейных предприятий. Дис. ... докт. техн. наук: 05.19.04. М. 1989.
3. Шершнева Л. П. Методологические основы автоматизированного проектирования одежды, выполняемые по индивидуальным заказам промышленными способами: Дис. ... докт. техн. наук: 05.19.04. М.: 1992.
4. Сучилин В. А., Радюхина Г. В. Гибкие производственные системы швейных предприятий сервиса: Учеб. пособие. М.: МГУС. 2002.
5. Бойцов В. В. Механизация и автоматизация в мелкосерийном производстве. М.: Машгиз, 1962.
6. Патент № 2387352. Манекен для примерки одежды / Сучилин В.А., Архипова Т.Н.
7. Сучилин В. А., Радюхина Г. В., Архипова Т. Н. Моделирование рабочих процессов швейного оборудования в условиях гибкого производства // Сб. мат. круглого стола «Техника и технологии сервиса» Х Междунар. научн.-практ. конф. «Наука - сервису». М.: ГОУВПО «МГУС». 2005. С. 34.
Поступила 10.03.2011 г.
