Одной из основных характеристик производственного процесса является его длительность или промежуток времени (в часах, сменах, сутках) от момента запуска детали, узла или изделий в производство до момента их полного изготовления. Этот промежуток времени называется производственным циклом.
Показатель продолжительности производственного цикла широко применяется во внутризаводском планировании: при обосновании производственной программы предприятия и отдельных его подразделений, при расчете размеров незавершенного производства и величины оборотных средств, при разработке календарных графиков движения предметов труда в процессе производства.
Для производственного цикла существенное значение имеет его структура, т.е. соотношение затрат времени на различные операции и перерывы в процессе производства. Производственный цикл изготовления изделия включает два основных элемента – рабочий период или технологический цикл и время перерывов. Рабочий период включает:
· время на подготовку и выполнение основных технологических операций (операционный цикл);
· время естественных процессов (сушка древесины, старение отливок и др.);
· время на выполнение вспомогательных и обслуживающих процессов (транспортные и контрольные операции).
Различают регламентированные (междусменные, обеденные) перерывы, вызванные режимом работы предприятия и перерывы организационно-технического порядка (межоперационные), вызванные особенностями организации производства на данном предприятии. Межоперационные перерывы – это перерывы партионности, вызванные пролеживанием деталей в партии; перерывы ожидания, вызванные несогласованностью режимов на смежных операциях; перерывы комплектования, вызванные незаконченностью изготовления деталей входящих в комплект. В производственном цикле могут быть так называемые нерегламентированные перерывы, обусловленные неудовлетворительной организацией производства и техническими причинами.
Следовательно, можно сказать, что длительность производственного цикла зависит от следующих факторов:
· норм времени на выполнение технологических операций;
· размера партии обрабатываемых деталей;
· времени выполнения вспомогательных работ;
· времени естественных процессов;
· порядка передачи деталей с операции на операцию;
· времени пролеживания деталей между операциями;
· времени междусменных и межоперационных перерывов.
Одним из направлений повышения эффективности деятельности предприятия является сокращение длительности производственного цикла.
Ее сокращают одновременно по двум направлениям: уменьшают рабочий период и сводят к минимуму различные перерывы. В результате внедрения новой техники и более совершенных технологических процессов (например, точного литья) сокращается время выполнения технологических операций (в нашем примере время механической обработки литых заготовок) уменьшается рабочий период, а следовательно и производственный цикл.
Длительность естественных процессов значительно сокращается в результате замены их технологическими операциями (например, замена естественной сушки окрашенных деталей сушкой в поле токов высокой частоты со значительным ускорением этого процесса).
Сокращение времени выполнения вспомогательных работ достигается их механизацией и автоматизацией.
Продолжительность производственного цикла сокращают путем совершенствования организации производства. В частности переходом от единичного метода обработки деталей к партионному и соблюдением принципов рациональной организации производства.
Под партией подразумевается определенное количество одинаковых предметов (деталей, узлов, изделий), обрабатываемых или собираемых на каждом рабочем месте непрерывно, с однократной затратой подготовительно-заключительного времени.
Подготовительно-заключительное время, Тп.з. – это время, затрачиваемое рабочим на получение работы и ознакомление с технологической картой и чертежом, на свою подготовку и подготовку рабочего места, наладку оборудования и установку инструмента.
При установленной норме Тп.з., норма времени на изготовление всей партии изделий Тпар. Определяется из выражения:
Тпар.=Тп.з.+Тшт. n (1.1)
где n – число штук изделий в партии; Тшт. – штучное время.
Штучное время Тшт. представляет собой норму затрат рабочего времени на изготовление (ремонт) одного изделия (штуку).
При выполнении некоторых судоремонтных работ подготовительно-заключительное время Тп.з. в виде самостоятельной нормы времени не выделяется, а доля его приходящаяся на единицу изделия (штуку) включается в норму штучного времени, которая в этом случае называется нормой штучно-калькуляционного времени tш.к.
Календарный период обработки партии деталей (изделий), т.е. операционный цикл Топ на одной операции равен:
, (1.2)
где n – размер партии в шт.; tшк=ti – полная норма времени на i-тую операцию (штучно-калькуляционная норма времени), мин.; Ci – число рабочих мест на i-той операции (фронт работ).
Производственный процесс обработки партии деталей в одном цехе состоит из технологического процесса обработки их на одном или нескольких рабочих местах и процесса транспортировки и контроля после каждой операции. Различают три вида сочетаний операций технологического процесса или три способа передачи деталей с операции на операцию при обработке партии деталей.
Последовательный вид сочетания операций заключается в том, что детали (изделия) передаются на другое рабочее место для выполнения следующей операции только после окончания обработки всей партии на предыдущем рабочем месте. При этом продолжительность цикла технологической обработки всей партии на всех операциях составит:
(1.3)
где n - числодеталей в партии; m – число операций при обработке детали;
- время обработки детали на i- ой операции; t – время, затрачиваемое на обработку одной детали на всех операциях, при условии, что на каждой из операций число рабочих мест равно 1.
На рис. 1.3 приведены графики цикла изготовления партии деталей при различных способах сочетания операций. Графики, отображающие производственный процесс на рис. 1.3 называются ленточными графикам или графиками Гантта (по имени американского инженера, впервые применившего их). Как следует из рис. 1.3а при последовательном способе сочетания операций в каждый момент времени в обработке находится всего одна деталь, остальные детали лежат в ожидании обработки. Следовательно, не выполняется один из принципов организации производства – принцип параллельности.
Параллельный вид сочетания операций заключается в том, что каждая деталь сразу же после окончания ее обработки на одном рабочем месте передается на следующее рабочее место для выполнения следующей операции, независимо от всей партии.
Детали находятся одновременно на нескольких операциях обработки. В этом случае полностью загружена наиболее продолжительная (ведущая) операция. Менее трудоемкие операции имеют перерывы, величина которых равна разности между продолжительностью самой длительной (ведущей) опера-
ции и данной операцией. Следовательно, здесь нарушается принцип непрерывности организации производства. Сокращение продолжительности перерывов может быть достигнуто установкой дополнительного оборудования для обработки деталей на длительных операциях.
Продолжительность цикла обработки всей партии деталей складывается из продолжительности обработки одной детали на всех операциях и продолжительности обработки всех деталей кроме первой, на ведущей (самой длительной) операции:
а) Операции:
1-я t1=2 n=5
2-я t2=3
3-я t3=1
4-я t4=5
5-я t5=2 Тпосл =65 ед. времени
 |
Т
б) Операции: n=5
1-я t1=2
2-я t2=3
3-я t3=1
4-я t4=5
5-я t5=2 Тпар =33 ед. времени
Т 
в) Операции:
|
1-я t1=2 n=5
|
2-я t2=3
|
3-я t3=1
4-я t4=5
5-я t5=2 Тпосл-пар =45 ед. времени
Т
а) последовательный метод; б) параллельный метод;
в) последовательно-параллельный метод.
Рис. 1.3 Графики сочетания операций при обработке партии деталей:
Тпар.=t+(n – 1)tвед (1.4)
где n – число деталей в партии; tвед. – продолжительность ведущей операции.
При передаче деталей с операции на операцию не по одной, а передаточными партиями по 
деталей ( меньше и кратно 
длительность технологического цикла при параллельном способе сочетания операций равна:
Трпар.=рt+(n – р)tвед (1.5)
Параллельно-последовательный (смешанный) вид сочетания операций заключается в том, что передача деталей от операции к операции совершается параллельно, но с накоплением перед некоторыми операциями такого количества деталей, которое обеспечивало бы бесперебойную работу на каждом рабочем месте. Такое накопление производится при передаче деталей с более продолжительной операции на менее продолжительную.
На рис. 3в приведен график цикла изготовления деталей при последовательно-параллельном методе сочетания операций. Продолжительность цикла обработки всей партии деталей определяется по формуле:
(1.6)
где первое слагаемое представляет собой продолжительность цикла при последовательном сочетании операций, а второе – экономию времени, достигаемую за счет частичного совмещения времени выполнения смежных операций.
При построении графиков принято допущение, что время на контроль и передачу деталей с операции на операцию равно нулю, т.е. межоперационные перерывы отсутствуют.
Построение графика цикла при последовательно-параллельном методе сочетания операций (см. рис. 1.3в) отличается от рассмотренных, так как последующая операция может начинаться раннее, чем наступает полное окончание обработки все партии на предыдущей операции. Передача предметов труда с операции на операцию в общем случае может осуществляться передаточными партиями по несколько деталей в каждой, причем «n» должно быть кратно размеру передаточной партии, для обеспечения стабильности процесса. На графике передаточная партия состоит из одной детали.
При построении этого графика могут встретиться два случая.
Длительность последующей операции меньше длительности предыдущей, т.е. 
. При этом начало (i+1) –й операции определяется из условия, что момент окончания изготовления всей партии деталей на i-й операции соответствует моменту начала обработки последней детали на последующей (i+1) – й операции.
На рис. 1.3в подобным образом определены абсциссы точек на 2-й, 5-й, 7-й, 8-й операциях. В сопоставлениях с последовательным методом сочетания операций за счет частичного совмещения каждой подобной пары операции будет достигнута экономия времени:
τ= (n – 1) ti+1 = (n – 1) tкор (1.7)
Длительность последующей операции больше длительности предыдущей, т.е. ti‹ ti+1. При этом начало обработки деталей на i+1-й операции возможно сразу после окончания обработки первой детали на i-й операции. На рис.3 это положение демонстрируется моментом начала обработки деталей на 3-й, 4-й и 6-й операциях. Из рис. 1.3в видно, что достигаемая здесь экономия времени (для каждой пары, состоящей из короткой и длинной операции) определяется так:
(1.8)
Таким образом, для любой смежной пары операций при осуществлении последовательно-параллельного метода сочетания операций по сравнению с последовательным имеем экономию времени:
(1.9)
и, следовательно, в общем случае приходим к формуле (1.10):
, (1.10)
где 
- абсолютная сумма длительности коротких операций.
Для расчета 
производим попарно сравнение длительности i-й и
(i + 1)-й операций, начиная с первой. После каждого сравнения время выполнения более короткой суммируем. Итоговая сумма дает значение 
, которое подставляется в формулу (1.10).
Для случая, когда передача деталей с операции на операцию осуществляется передаточными партиями по деталей, длительность цикла обработки последовательно-параллельным способом определяется из выражения:
(1.11)
Каждый из вышеприведенных способов сочетания операций в сопоставлении с другим имеет и преимущества и недостатки, которые и определяют целесообразность применения того или иного способа в производстве.
Последовательный способ имеет наибольшую продолжительность цикла изготовления партии деталей, но при его применении легче организовать планирование загрузки оборудования, учет и контроль прохождения деталями технологических маршрутов. Поэтому последовательный способ применяется в основном в единичном и мелкосерийном производствах, там где детали изготавливаются небольшими партиями и трудоемкость их изготовления незначительна или где изготавливаемые детали имеют сложные технологические маршруты. Последовательный способ широко распространен на промышленных предприятиях речного транспорта, в частности, он применяется при изготовлении большинства деталей при зимнем плановом судоремонте.
При последовательно-параллельном способе сочетания операций длительность цикла меньше, чем при последовательном, но больше чем при параллельном способе. Последовательно-параллельный способ сочетания операций сокращает длительность цикла обработки деталей в сравнении с параллельным и обеспечивает непрерывную загрузку оборудования на операциях в отличие от параллельного способа. Но при его применении более сложно организовать учет деталей и контроль за их движением. Этот способ используется в среднесерийном и крупносерийном производствах там, где маршруты движения деталей коротки и несложны.
Параллельный способ сочетания операций обеспечивает самую меньшую длительность производственного цикла, но на отдельных операциях имеют место перерывы в работе оборудования, которые возникают вследствие нарушения принципа пропорциональности отдельных операций. Синхронизация операций устраняет этот недостаток. Синхронизация операций осуществляется за счет изменения технологических режимов на отдельных операциях или путем проведения организационных мероприятий, повышающих пропускную способность этих операций. Синхронизированные параллельные процессы характерны для поточных линий, для которых соотношение трудоемкостей равно
(1.12)
где 
- время обработки детали на i – ой операции; 
- количество единиц оборудования на i – ой операции; t – такт потока.
Применение параллельного способа сочетания операций эффективно в крупносерийном и массовом производстве в тех случаях, когда детали изготавливаются крупными партиями.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что переход от последовательного способа передачи деталей к последовательно-параллельному и далее к параллельному уменьшает время межоперационных перерывов и, следовательно, способствует сокращению длительности производственного цикла.
Внедрение поточных методов организации производства, характеризующихся отсутствием перерывов партионности и комплектования, также способствует сокращению длительности производственного цикла.