7.1. Производственный процесс и принципы его организации
7.1.1. Определение производственного процесса
Промышленное производство - это сложный процесс превращения сырья, материалов полуфабрикатов и других предметов труда в готовую продукцию, удовлетворяющую потребностям рынка.
Производственный процесс - это совокупность всех действий людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления продукции.
Производственный процесс состоит из следующих процессов:
основные
- это технологические процессы, в ходе которых происходят изменения
геометрических форм, размеров и физико-химических свойств продукции;
вспомогательные
- это процессы, которые обеспечивают бесперебойное протекание
основных процессов (изготовление и ремонт инструментов и оснастки; ремонт оборудования; обеспечение
всеми видами энергий (электроэнергией, теплом, паром, водой, сжатым воздухом и т.д.));
обслуживающие
- это процессы, связанные с обслуживанием как основных, так
и вспомогательных процессов и не создающие продукцию (хранение, транспортировка, тех. контроль
и т.д.).
В условиях автоматизированного, автоматического и гибкого интегрированного производств вспомогательные и обслуживающие процессы в той или иной степени объединяются с основными и становятся неотъемлемой частью процессов производства продукции, что будет рассмотрено более подробно позже.
Структура производственных процессов показана на рис. 7.1.
Рис. 7.1. Структура производственных процессов
Технологические процессы, в свою очередь делятся на фазы.
Фаза - комплекс работ, выполнение которых характеризует завершение определенной части технологического процесса и связано с переходом предмета труда из одного качественного состояния в другое.
В машиностроении и приборостроении технологические процессы в основном делятся на три фазы:
Заготовительная;
- обрабатывающая;
- сборочная.
Фазная структура технологических процессов представлена на рис. 7.2.
Рис. 7.2. Фазная структура технологических процессов
Технологический процесс состоит из последовательно выполняемых над данным предметом труда технологических действий - операций.
Операция - часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (станке, стенде, агрегате и т.д.), состоящая из ряда действий над каждым предметом труда или группой совместно обрабатываемых предметов.
Операции, которые не ведут к изменению геометрических форм, размеров, физико-химических свойств предметов труда, относятся не к технологическим операциям (транспортные, погрузочно-разгрузочные, контрольные, испытательные, комплектовочные и др.).
Операции различаются также в зависимости от применяемых средств труда:
- ручные
, выполняемые без применения машин, механизмов и механизированного
инструмента;
- машинно-ручные
- выполняются с помощью машин или ручного инструмента при
непрерывном участии рабочего;
- машинные
- выполняемые на станках, установках, агрегатах при ограниченном
участии рабочего (например, установка, закрепление, пуск и остановка станка, раскрепление
и снятие детали). Остальное выполняет станок.
- автоматизированные
- выполняются на автоматическом оборудовании или автоматических
линиях.
Аппаратурные процессы характеризуются выполнением машинных и автоматических операций в специальных агрегатах (печах, установках, ваннах и т.д.).
7.1.2. Основные принципы организации производственного процесса
Принципы - это исходные положения, на основе которых осуществляются построение, функционирование и развитие производственного процесса.
Соблюдение принципов организации производственного процесса - одно из основополагающих условий эффективности деятельности предприятия.
Основные принципы организации производственного процесса и их содержание приведены в табл. 7.1.
Таблица 7.1
Основные принципы организации производственного процесса
| № п/п | Принципы | Основные положения |
| 1 | Принцип пропорциональности | Пропорциональная производительность в единицу времени всех производственных подразделений предприятия (цехов, участков) и отдельных рабочих мест. |
| 2 | Принцип дифференциации | Разделение производственного процесса изготовления одноименных изделий между отдельными подразделениями предприятия (например, создание производственных участков или цехов по технологическому или предметному признаку) |
| 3 | Принцип комбинирования | Объединение всех или части разнохарактерных процессов по изготовлению определенного вида изделия в пределах одного участка, цеха, производства |
| 4 | Принцип концентрации | Сосредоточение выполнения определенных производственных операций по изготовлению технологически однородной продукции или выполнению функционально однородных работ на отдельных участках, рабочих местах, в цехах и производствах предприятия |
| 5 | Принцип специализации | Формы разделения труда на предприятии, в цехе. Закрепление за каждым подразделением предприятия ограниченной номенклатуры работ, операций деталей или изделий |
| 6 | Принцип универсализации | Противоположен принципу специализации. Каждое рабочее место или производственное подразделение занято изготовлением изделий и деталей широкого ассортимента или выполнением различных производственных операций |
| 7 | Принцип стандартизации | Под принципом стандартизации в организации производственного процесса понимают разработку, установление и применение однообразных условий, обеспечивающих наилучшее его протекание |
| 8 | Принцип параллельности | Одновременное выполнение технологического процесса на всех или некоторых его операциях. Реализация принципа существенно сокращает производственный цикл изготовления изделия |
| 9 | Принцип прямоточности | Требование прямолинейного движения предметов труда по ходу технологического процесса, то есть по кратчайшему пути прохождения изделием всех фаз производственного процесса без возвратов в его движении |
| 10 | Принцип непрерывности | Сведение к минимуму всех перерывов в процессе производства конкретного изделия |
| 11 | Принцип ритмичности | Выпуск в равные промежутки времени равного количества изделий |
| 12 | Принцип автоматичности | Максимально возможное и экономически целесообразное освобождение рабочего от затрат ручного труда на основе применения автоматического оборудования |
| 13 | Принцип соответствия форм производственного процесса его технико-экономическому содержанию |
Формирование производственной структуры предприятия с учетом особенности производства и условий его протекания, дающую наилучшие экономические показатели |
Экономическая эффективность рациональной организации производственного процесса выражается в сокращении длительности производственного цикла изделий, в снижении издержек на производство продукции, улучшении использования основных производственных фондов и увеличении оборачиваемости оборотных средств.
7.2. Типы производств и их технико-экономическая характеристика
Тип производства - совокупность его организованных, технических и экономических особенностей.
Тип производства определяется следующими факторами:
Номенклатурой выпускаемых изделий;
- объемом выпуска;
- степенью постоянства номенклатуры выпускаемых изделий;
- характером загрузки рабочих мест.
В зависимости от уровня концентрации и специализации различают три типа производств:
Единичное;
- серийное;
- массовое.
По типам производства классифицируются предприятия, участки и отдельные рабочие места.
Тип производства предприятия определяется типом производства ведущего цеха, а тип производства цеха - характеристикой участка, где выполняются наиболее ответственные операции и сосредоточена основная часть производственных фондов.
Отнесение завода к тому или иному типу производства носит условный характер, поскольку на предприятии и даже в отдельных цехах может иметь место сочетание различных типов производства.
Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых изделий, малым объемом их выпуска, выполнением на каждом рабочем месте весьма разнообразных операций.
В серийном производстве изготовляется относительно ограниченная номенклатура изделий (партиями). За одним рабочим местом, как правило, закреплены несколько операций.
Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых в течение продолжительного времени на узкоспециализированных рабочих местах.
Тип производства оказывает решающее значение на особенности организации производства, его экономические показатели, структуру себестоимости (в единичном высока доля живого труда, а в массовом - затраты на ремонтно-эксплуатационные нужды и содержание оборудования), разный уровень оснащенности.
Сравнение по факторам типов производств приведено в таблице 7.2.
Таблица 7.2
Характеристики типов производств
| № п/п | Факторы | Тип производства | ||
| единичное | серийное | массовое | ||
| 1 | Номенклатура изготавливаемых изделий | Большая | Ограниченная | Малая |
| 2 | Постоянство номенклатуры | Отсутствует | Имеется | Имеется |
| 3 | Объем выпуска | Малый | Средний | Большой |
| 4 | Закрепление операций за рабочими местами | Отсутствует | Частичное | Полное |
| 5 | Применяемое оборудование | Универсальное | Универсальное +специальное (частично) | В основном специальное |
| 6 | Применяемые инструмент и оснастка | Универсальные | Универсальные +специальные | В основном специальные |
| 7 | Квалификация рабочих | Высокая | Средняя | В основном низкая |
| 8 | Себестоимость продукции | Высокая | Средняя | Низкая |
| 9 | Производственная специализация цехов и участков | Технологическая | Смешанная | Предметная |
7.3. Производственная структура предприятия
Производственная структура предприятия - это совокупность производственных единиц предприятия (цехов, служб), входящих в его состав, и формы связей между ними.
Производственная структура зависит от вида выпускаемой продукции и его номенклатуры, типа производства и форм его специализации, от особенностей технологических процессов. Причем последние являются важнейшим фактором, определяющим производственную структуру предприятия.
Производственная структура - это, по существу, форма организации производственного процесса. В ней различают подразделения производств:
Основного;
- вспомогательного;
- обслуживающего.
В цехах (подразделениях) основного производства предметы труда превращаются в готовую продукцию.
Цехи (подразделения) вспомогательного производства обеспечивают условия для функционирования основного производства (обеспечение инструментом, энергией, ремонтом оборудования) (см. рис. 7.1).
Подразделения обслуживающего производства обеспечивают основное и вспомогательные производства транспортом, складами (хранение), техническим контролем и т.д.
Таким образом, в составе предприятия выделяются основные, вспомогательные и обслуживающие цехи и хозяйства производственного назначения.
В свою очередь цехи основного производства (в машиностроении, приборостроении) подразделяются:
На заготовительные;
- обрабатывающие;
- сборочные.
Заготовительные цехи осуществляют предварительное формообразование деталей изделия (литье, горячая штамповка, резка заготовок и т.д.)
В обрабатывающих цехах производится обработка деталей механическая, термическая, химико-термическая, гальваническая, сварка, лакокрасочные покрытия и т.д.
В сборочных цехах производят сборку сборочных единиц и изделий, их регулировку, наладку, испытания.
На основе производственной структуры разрабатывается генеральный план предприятия, т.е. пространственное расположение всех цехов и служб, а также путей и коммуникаций на территории завода. При этом должна быть обеспечена прямоточность материальных потоков. Цехи должны быть расположены в последовательности выполнения производственного процесса.
Цех - это основная структурная производственная единица предприятия, административно обособленная и специализирующаяся на выпуске определенной детали или изделий либо на выполнении технологически однородных или одинакового назначения работ. Цехи делятся на участки, представляющие собой объединенную по определенным признакам группу рабочих мест.
Цехи и участки создаются по принципу специализации:
Технологической;
- предметной;
- предметно-замкнутой;
- смешанной.
Технологическая специализация основана на единстве применяемых технологических процессов. При этом обеспечивается высокая загрузка оборудования, но затрудняется оперативно-производственное планирование, удлиняется производственный цикл из-за увеличений транспортных операций. Технологическая специализация применяется в основном в единичном и мелкосерийном производствах.
Предметная специализация основана на сосредоточении деятельности цехов (участков) на выпуске однородной продукции. Это позволяет концентрировать производство детали или изделия в рамках цеха (участка), что создает предпосылки для организации прямоточного производства, упрощает планирование и учет, сокращает производственный цикл. Предметная специализация характерна для крупносерийного и массового производства.
Если в пределах цеха или участка осуществляется законченный цикл изготовления детали или изделия, это подразделение называется предметно-замкнутым .
Цехи (участки), организованные по предметно-замкнутому принципу специализации, обладают значительными экономическими преимуществами, так как при этом сокращается длительность производственного цикла в результате полного или частичного устранения встречных или возвратных перемещений, снижаются потери времени на переналадку оборудования, упрощается система планирования и оперативного управления ходом производства.
Сравнение производственных структур при технологической и предметной специализации приведено на рисунках 7.3. и 7.4.
Рис. 7.3. Производственная структура предприятия с технологической специализацией (фрагмент)
Рис 7.4. Производственная структура предприятия с предметной специализацией (фрагмент)
Производственная структура цеха показана на рис. 7.5.
Рис 7.5. Производственная структура цеха
7.4. Производственный цикл и его структура
Производственный цикл - это календарный период времени, в течение которого материал, заготовка или другой обрабатываемый предмет проходит все операции производственного процесса или определенной его части и превращается в готовую продукцию. Он выражается в календарных днях или при малой трудоемкости изделия - в часах.
Структура производственного цикла представлена на рис. 7.6.
Рис. 7.6. Структура производственного цикла
Производственный цикл Т ц:
Т ц = Т врп + Т впр,
где Т врп - время рабочего процесса;
Т впр - время перерывов.
В течение рабочего периода выполняются технологические операции
Т врп = Т шк + Т к + Т тр + Т е,
где Т шк - штучно-калькуляционное время;
Т к - время контрольных операций;
Т тр - время транспортирования предметов труда;
Т е - время естественных процессов (старения, релаксации, естественной сушки, отстоя
взвесей в жидкостях и т.п.).
Сумму времен штучного, контрольных операций, транспортирования называют операционным временем (Т опр):
Т опр = Т шк + Т к + Т тр.
В операционный цикл Т к и Т тр включены условно, так как в организационном отношении они не отличаются от технологических операций.
Т шк = Т оп + Т пз + Т ен +Т ото,
где Т оп - оперативное время;
Т пз - подготовительно-заключительное время при обработке новой партии деталей;
Т ен - время на отдых и естественные надобности рабочих;
Т ото - время организационного и технического обслуживания (получение и сдача инструмента,
уборка рабочего места, смазка оборудования и т.п.).
Оперативное время (Т оп) в свою очередь состоит из основного (Т ос) и вспомогательного времени (Т в):
Т оп = Т ос + Т в.
Основное время - это непосредственное время обработки или выполнения работы.
Вспомогательное время:
Т в = Т у + Т з + Т ок,
где Т у - время установки и снятия детали (сборочной единицы) с оборудования;
Т з - время закрепления и открепления детали в приспособлении;
Т ок - время операционного контроля рабочего (с остановкой оборудования) в ходе
операции.
Время перерывов (Т впр) обусловлено режимом труда (Т рт), межоперационным пролеживанием детали (Т мо), временем перерывов на межремонтное обслуживание и осмотры оборудования (Т р) и временем перерывов, связанных с недостатками организации производства (Т орг):
Т впр = Т мо + Т рт + Т р + Т орг.
Время межоперационного пролеживания (Т мо) определяется временем перерывов партионности (Т пар), перерывов ожидания (Т ож) и перерывов комплектования (Т кп):
Т мо = Т пар + Т ож + Т кп.
Перерывы партионности (Т пар) возникают при изготовлении изделий партиями и обусловлены пролеживанием обработанных деталей до готовности всех деталей в партии на технологической операции.
Перерывы ожидания (Т ож) вызываются несогласованной длительностью смежных операций технологического процесса.
Перерывы комплектования (Т кп) возникают при переходе от одной фазы производственного процесса к другой.
Таким образом, в общем виде производственный цикл выражается формулой
Т ц = Т опр + Т е + Т мо + Т рт + Т р + Т орг.
При расчете производственного цикла необходимо учитывать перекрытие некоторых элементов времени либо технологическим временем, либо временем межоперационного пролеживания. Время транспортировки предметов труда (Т тр) и время выборочного контроля качества (Т к) являются перекрываемыми элементами.
Исходя из сказанного, производственный цикл можно выразить формулой
Т ц = (Т шк + Т мо) к пе р к ор + Т е,
где к пер - коэффициент перевода рабочих дней в календарные (отношение числа календарных
дней (D к) к числу рабочих дней в году (D р), к пе р=D к /D р);
к ор - коэффициент, учитывающий перерывы на межремонтное обслуживание оборудования
и организационные неполадки (обычно 1,15-1,2).
В серийном производстве изделия изготовляются партиями.
Производственная партия (n) - это группа изделий одного наименования и типоразмера, запускаемых в производство в течение определенного интервала времени при одном и том же подготовительно-заключительном времени на операцию.
Операционная партия - производственная партия или ее часть, поступающая на рабочее место для выполнения технологической операции.
7.5. Методы расчета производственного цикла
Различают простой и сложный производственные циклы.
Простой производственный цикл - это цикл изготовления детали.
Сложный производственный цикл - цикл изготовления изделия.
Длительность производственного цикла в большой степени зависит от способа передачи детали (изделия) с операции на операцию. Существуют три вида движения детали (изделий) в процессе их изготовления:
Последовательный;
- параллельный;
- параллельно-последовательный.
При последовательном виде движения каждая последующая операция начинается только после окончания обработки всей партии деталей на предыдущей операции (рис. 7.7).
Рис. 7.7. Операционный цикл при последовательном движении партии деталей
Здесь рассчитывается операционный цикл партии, состоящей из трех деталей (n=3), обрабатываемых на четырех операциях:
Т посл = 3(t шт 1 + t шт2 + t шт3 + t шт4) = 3(2+1+4+1,5) = 25,5
где n - количество деталей в производственной партии (шт);
Ч оп - число операций технологического процесса;
t штi - норма времени на выполнение i-й операции (мин.).
Если на всех или отдельных операциях имеются параллельные рабочие места, то операционный цикл определяется по формуле
где C pмi - количество рабочих мест, занятых изготовлением партии деталей на каждой операции.
При последовательном виде движения деталей (изделия) отсутствуют перерывы в работе оборудования и рабочего на каждой операции, возможна высокая загрузка оборудования в течение смены, но производственный цикл имеет наибольшую величину, что уменьшает оборачиваемость оборотных средств.
Параллельный вид движения характеризуется передачей деталей (изделий) на последующую операцию немедленно после выполнения предыдущей операции независимо от готовности остальной партии. Детали передаются с операции на операцию поштучно или операционными партиями, на которые делится производственная партия. Процесс происходит непрерывно, если достигнуто полное равенство или кратность выполнения операций во времени, что характерно для поточных линий:
,
где r - такт поточной линии (мин).
График движения партии деталей при параллельном движении приведен на рис. 7.8.
Рис. 7.8. Операционный цикл при параллельном движении партии деталей
Параллельный вид движения детали (изделий) является наиболее эффективным, но возможности его применения ограничены, так как обязательным условием такого движения является равенство или кратность продолжительности выполнения операций, о чем было сказано выше. В противном случае неизбежны потери (перерывы) в работе оборудования и рабочего.
По графику (рис 7.8) определяем операционный цикл при параллельном виде движения:
Т пар =(t шт1 + t шт2 + t шт3 + t шт4) + (3-1)t шт3 = 8,5 + (3-1)4 = 16,5 мин.
,
где t штmax - время выполнения операции, самой продолжительной в технологическом процессе (мин).
При передаче деталей (изделий) операционными партиями (р) расчет ведется по формуле
,
где р - размер операционной партии (в шт.).
Параллельно-последовательный вид движения состоит в том, что изготовление изделий на последующей операции начинается до окончания изготовления всей партии на предыдущей операции с таким расчетом, чтобы работа на каждой операции по данной партии в целом шла без перерывов. В отличие от параллельного вида движения здесь происходит лишь частичное совмещение во времени выполнения смежных операций.
В практике существует два вида сочетания смежных операций во времени:
Время выполнения последующей операции больше времени выполнения предыдущей операции;
- время выполнения последующей операции меньше времени выполнения предыдущей операции.
В первом случае представляется возможность применять параллельный вид движения деталей и полностью загрузить рабочие места.
Во втором случае приемлем параллельно-последовательный вид движения с максимально возможным совмещением во времени выполнения обеих операций. Максимально совмещенные операции при этом отличаются друг от друга на время изготовления последней детали (или последней операционной партии) на последующей операции.
Схема параллельно-последовательного вида движения показана на рис. 7.9.
Рис. 7.9. Операционный цикл при параллельно-последовательном движении партии деталей
АБ, ВГ (равное А"Б"), ДЕ - время последующей операции, перекрываемое временем предыдущей операции:
В данном случае операционный цикл будет меньше, чем при последовательном виде движения, на величину совмещения каждой смежной пары операций:
Первая и вторая операции - АБ = (3-1) t шт2 ;
- вторая и третья операции - ВГ = (3-1) t шт2 ;
- третья и четвертая операции - ДЕ = (3-1) t шт4 , (t шт2 и t шт4
имеют более короткое время t шт.кор из каждой смежной пары операций).
Таким образом, время совмещений
Формула для расчета
При выполнении операций на параллельных рабочих местах
При передаче деталей операционными партиями
Параллельно-последовательный вид движения деталей (изделий) обеспечивает работу оборудования и рабочего без перерывов. Производственный цикл при этом виде больше по сравнению с параллельным, но меньше, чем при последовательном.
Производственный цикл изделия Т ци может быть рассчитан по формуле
Т ци = Т цд + Т ц.сб,
где Т цд - производственный цикл изготовления ведущей детали;
Т ц.сб - производственный цикл сборочных работ.
Пути и значение сокращения производственного цикла
Производственный цикл используется в качестве норматива при оперативном планировании производства, финансовом управлении и других планово-производственных расчетах.
Производственный цикл (Т ц) непосредственно связан с нормативом оборотных средств:
Т ц = ОС н.п / Q дн,
где ОС н.п - объем оборотных средств в незавершенном производстве (руб.);
Q дн - однодневный выпуск продукции (руб.).
Сокращение производственного цикла имеет большое экономическое значение:
Сокращается оборачиваемость оборотных средств за счет сокращения объемов незавершенного
производства;
- увеличивается фондоотдача основных производственных фондов;
- снижается себестоимость изделий за счет сокращения условно-постоянной части издержек на
одно изделие и т.д.
Длительность производственного цикла зависит от двух важнейших групп факторов:
Технического уровня производства;
- организации производства.
Эти обе группы факторов взаимообуславливают и дополняют друг друга.
Основными направлениями снижения производственного цикла являются:
Совершенствование технологии;
- применение более производительных оборудования, инструментов, средств технологического оснащения;
- автоматизация производственных процессов и применение гибких интегрированных процессов;
- специализация и кооперирование производства;
- организация поточного производства;
- гибкость (многофункциональность) персонала;
- многие другие факторы, влияющие на длительность производственного цикла (см. структуру Т ц
на рис. 7.6).
7.6. Организация поточного производства
Поточное производство является наиболее эффективной формой организации производственного процесса.
Признаки поточного производства:
Закрепление одного или ограниченного числа наименований изделий за определенной группой
рабочих мест;
- ритмическая повторяемость согласованных во времени технологических и вспомогательных операций;
- специализация рабочих мест;
- расположение оборудования и рабочих мест по ходу технологического процесса;
- применение специальных транспортных средств для межоперационной передачи изделий.
При поточном производстве реализуются принципы:
- специализации;
- параллельности;
- пропорциональности;
- прямоточности;
- непрерывности;
- ритмичности.
Поточное производство обеспечивает самую высокую производительность труда, низкую себестоимость продукции, наиболее короткий производственный цикл.
Основой (первичным звеном) поточного производства является поточная линия .
Расположение поточных линий (планировка) должна обеспечить:
Прямоточность и кратчайший путь движения изделия;
- рациональное использование производственных площадей;
- условия для транспортировки материалов и деталей к рабочим местам;
- удобство подходов для ремонта и обслуживания;
- достаточность площадей и оргоснастки для хранения требуемых запасов материалов и готовых
деталей;
- возможность легкого удаления отходов производства.
Примеры расположения оборудования и пути движения изделия приведены на рис. 7.10 и 7.11.
Рис. 7.10. Движение изделия по поточной линии при расположении оборудования:
а - одностороннем; б - двухстороннем
Рис. 7.11. Схемы движения изделий по поточным линиям:
а - разветвляющаяся; б - зигзагообразная; в - П-образная;
г - Т-образная; д - замкнутая; е - многоуровневая.
Транспортные средства в поточном производстве
В поточном производстве применяются разнообразные транспортные средства (табл. 7.3).
Таблица 7.3
Классификация транспортных средств в поточном производстве
| Признак | Характеристика | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Назначение | Транспортеры | Конвейеры | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Вид привода | бесприводные: | приводные: | автономные: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| склизы желобы тележки |
с электроприводом, гидроприводом, пневмоприводом | промышленные роботы, роботрейлеры с бортовыми компьютерами и программным управлением | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Принцип действия | Механические транспортеры. Пневмотранспорт. Гидротранспорт. Электромагнитный транспорт. Волновой. Гравитационный. На воздушной подушке | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Конструкция | Транспортеры и конвейеры: ленточные, роликовые, шнековые, пластинчатые, цепные, тележечные, тросиковые (с тянущей шайбой), спутниковые (палетные) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Расположение в пространстве | Горизонтально замкнутые | Вертикально замкнутые | Подвесные | Смешанные (комбинированные) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Непрерывность действия | Непрерывные | Пульсирующие | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Функция | Распределительные конвейеры | Рабочие конвейеры | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В машиностроении и приборостроении широко применяются конвейеры - транспортные средства, служащие для транспортировки изделия или транспортировки и выполнения на нем рабочих операций и регламентирующие ритм работы поточной линии, то есть, играющие организующую роль в потоке. Если конвейер служит для перемещения изделий и поддержания ритма работы линии путем четкого адресования изделий по рабочим местам, он называется распределительным, если он служит и местом выполнения операции - называется рабочим .
Основы расчета и организации поточных линий
При проектировании и организации поточных линий выполняются расчеты показателей, определяющих регламент работы линии и методы выполнения технологических операций.
Такт поточной линии - промежуток времени между выпуском изделий (деталей, сборочных единиц) с последней операции или их запуском на первую операцию поточной линии.
Исходные данные расчета такта:
Производственное задание на год (месяц, смену);
- плановый фонд рабочего времени за этот же период;
- планируемые технологические пооперационные потери.
Такт поточной линии рассчитывается по формуле
r = F д / Q вып,
где r - такт поточной линии (в мин.);
F д - действительный годовой фонд времени работы линии в планируемом периоде (мин.);
Q вып - плановое задание на тот же период времени (шт.).
F д = D раб Ч d см Ч T см Ч k пер Ч k рем,
где D раб - число рабочих дней в году;
d см - количество рабочих смен в сутки;
T см - продолжительность смены (в мин.);
k пер - коэффициент, учитывающий планируемые перерывы;
k рем - коэффициент, учитывающий время плановых ремонтов.
k пер = (Т см - Т пер) / Т см,
где Т пер - время планируемых внутрисменных перерывов;
k рем - рассчитывается аналогичным способом.
Классификация поточных линий приведена в табл. 7.4
Таблица 7.4
Классификация поточных линий
| № п/п | Признак | Характеристика |
| 1 | Степень механизации технологических операций | 1.1. Механизированные 1.2. Комплексно-механизированные 1.3. Полуавтоматические 1.4. Автоматические 1.5. Гибкие интегрированные |
| 2 | Количество типов одновременно обрабатываемых и собираемых изделий |
2.1. Однономенклатурные (обработка изделия одного наименования) 2.2. Многономенклатурные (обработка изделий нескольких наименований одновременно или последовательно) |
| 3 | Характер движения изделий по операциям производственного процесса |
3.1. Непрерывно-поточные (все операции синхронизированы во времени, т.е. равны или
кратны такту линий) 3.2. Прерывно-поточные (перерывы в ходе производственного процесса и невозможность синхронизировать технологические операции во времени) |
| 4 | Характер работы конвейера | 4.1. С рабочим конвейером, когда операции выполняются без снятия изделия с конвейера 4.2. С распределительным конвейером, когда конвейер осуществляет доставку изделия на рабочее место, а операция выполняется со снятием изделия с конвейера 4.3. С непрерывно движущимся конвейером 4.4. С пульсирующим конвейером |
При неизбежных технологических потерях (планируемом выходе годных), такт r рассчитывается по формуле
r = F д / Q зап,
где Q зап - количество изделий, запускаемых на поточную линию в планируемом периоде (шт):
Q зап = Q вып Ч k зап,
где k зап - коэффициент запуска изделий на поточную линию, равный величине, обратной коэффициенту выхода годных изделий (a ); k зап = 1/a .
Выход годных изделий в целом по поточной линии определяется как произведение коэффициентов выхода годных по всем операциям линии
a = a 1 Ч a 2 Ч ... Ч a n.
Ритм - это количество изделий, выпускаемых поточной линией в единицу времени.
Расчет количества оборудования поточной линии ведется по каждой операции технологического процесса:
где - расчетное количество
оборудования
(рабочих мест) на i-й операции поточной линии;
t штi - норма штучного времени на i-ую операцию (в мин);
k запi - коэффициент запуска детали на i-ю операцию.
Принятое количество оборудования или рабочих мест на каждой операции W пi определяется путем округления расчетного их количества до ближайшего большего целого числа.
Коэффициент загрузки оборудования (рабочих мест) определяется как
Количество оборудования (рабочих мест) на всей поточной линии
,
где ч оп - число операций технологического процесса.
Явочное количество рабочих (Р яв) равно количеству рабочих мест на поточной линии с учетом многостаночного обслуживания:
,
где k мо - коэффициент многостаночного обслуживания;
,
где S Р i - численность рабочих участка.
Общее число рабочих на поточных линиях определяется как среднесписочное:
,
где Р сп - среднесписочное число рабочих поточной линии;
d
- процент потерь рабочего времени (отпуска, болезни и т.д.);
d см - количество смен.
Скорость движения конвейера (V):
При непрерывном движении конвейера V=L / r;
- при пульсирующем движении конвейера V= L/ t тp ,
где L - расстояние между центрами двух смежных рабочих мест, то есть шаг конвейера (м);
t тp - время транспортировки изделия с одной операции на другую.
Задел - производственный запас материалов, заготовок или составных частей изделия для обеспечения бесперебойного протекания производственных процессов на поточных линиях.
Различают следующие виды заделов:
Технологический;
- транспортный;
- резервный (страховой);
- оборотный межоперационный.
Технологический задел (Z т) - детали (сборочные единицы, изделия), находящиеся непосредственно в процессе обработки:
,
где - число рабочих мест на каждой операции;
n i - количество деталей, одновременно обслуживаемых на i-м рабочем месте.
Транспортный задел (Z тр) - количество деталей, находящихся в процессе перемещения между операциями и расположенных в транспортных устройствах.
При непрерывном движении конвейера
Z тр =L рк Р / V,
где L рк - длина рабочей части конвейера (м);
V - скорость движения конвейера (м/мин);
Р - количество изделий в операционной партии (шт).
При периодической транспортировке
Транспортный технологический заделы зависят от параметров оборудования, тех. процессов.
Резервный (страховой) задел создается для нейтрализации последствий, связанных со случайным характером выхода изделия в брак, перебоев в работе оборудования и др.
где Т переб - время возможного перебоя поступления изделий с данной операции на
операцию, подлежащую страхованию (мин);
r - такт поточной линии (мин).
Оборотный межоперационный задел на линии - количество заготовок (деталей, сборочных единиц), находящихся между операциями линии и образующихся вследствие различной производительности смежных рабочих мест для выравнивания работы линий. Размер межоперационного задела постоянно колеблется от максимума до нуля и наоборот. Максимальная величина межоперационного оборотного задела определяется разностью производительностей смежных операций:
,
где Т совм - время совместной работы оборудования на обеих операциях (в мин);
- количество оборудования на подающих и потребляющих
смежных операциях, работающего в период Т совм (шт);
t штi - норма времени выполнения операции.
Синхронизация - процесс выравнивания длительности операции технологического процесса согласно такту поточной линии. Время выполнения операции должно быть равно такту линии или кратно ему.
Методы синхронизации:
Дифференциация операций;
- концентрация операций;
- установка дополнительного оборудования;
- интенсификация работы оборудования (увеличение режимов обработки);
- применение прогрессивного инструмента и оснастки;
- улучшение организации обслуживания рабочих мест и т.д.
7.7. Организация автоматизированного производства
Высшей формой поточного производства является автоматизированное производство, где сочетаются основные признаки поточного производства с его автоматизацией. В автоматизированном производстве работа оборудования, агрегатов, аппаратов, установок происходит автоматически по заданной программе, а рабочий осуществляет контроль за их работой, устраняет отклонения от заданного процесса, производит наладку автоматизированного оборудования.
Различают частичную и комплексную автоматизацию.
При частичной автоматизации рабочий полностью освобождается от работ, связанных с выполнением технологических процессов. В транспортных, контрольных операциях при обслуживании оборудования, в процессе установки - полностью или частично сокращается ручной труд.
В условиях комплексно-автоматизированного производства технологический процесс изготовления продукции, управление этим процессом, транспортировка изделий, контрольные операции, удаление отходов производства выполняются без участия человека, но обслуживание оборудования - ручное.
Основным элементом автоматизированного производства являются автоматические поточные линии (АПЛ).
Автоматическая поточная линия - комплекс автоматического оборудования, расположенного в технологической последовательности выполнения операций, связанный автоматической транспортной системой и системой автоматического управления и обеспечивающий автоматическое превращение исходных материалов (заготовок) в готовое изделие (для данной автолинии). В АПЛ рабочий выполняет функции наладки, контроля за работой оборудования и загрузки линии заготовками.
Основные признаки АПЛ:
Автоматическое выполнение технологических операций (без участия человека);
- автоматическое перемещение изделия между отдельными агрегатами линии.
Автоматические комплексы с замкнутым циклом производства изделия - ряд связанных между собой автоматическими транспортными и погрузо-разгрузочными устройствами автоматических линий.
Автоматизированные участки (цехи) включают в себя автоматические поточные линии, автономные автоматические комплексы, автоматические транспортные системы, автоматические складские системы; автоматические системы контроля качества, автоматические системы управления и т.д. Примерная структура автоматизированного производственного подразделения приведена на рис. 7.12.
Рис. 7.12. Структурный состав автоматизированного производственного подразделения
В условиях постоянно изменяющегося нестабильного рынка (тем более многономенклатурного производства) важной задачей является повышение гибкости (многофункциональности) автоматизированного производства, с тем чтобы максимально удовлетворить требования, нужды и запросы потребителей, быстрее и с минимальными затратами осваивать выпуск новой продукции.
Методы повышения гибкости автоматизированных производственных систем:
Использование автоматизированных систем технической подготовки производства (САПР);
- применение быстропереналаживаемых автоматических поточных линий;
- применение универсальных промышленных манипуляторов с программным управлением (промышленных
роботов);
- стандартизация применяемого инструмента и средств технологического оснащения;
- применение в автоматических линиях автоматически переналаживаемого оборудования (на базе
микропроцессорной техники);
- использование переналаживаемых транспортно-складских и накопительных систем и т.д.
Однако следует заметить, что любая универсализация требует значительных дополнительных затрат и при ее применении необходим взвешенный экономический подход на базе маркетинговой информации и исследований.
Автоматические поточные линии эффективны в массовом производстве.
Состав автоматической поточной линии:
Автоматическое оборудование (станки, агрегаты, установки и т.д.) для выполнения технологических
операций;
- механизмы для ориентировки, установки и закрепления изделий на оборудовании;
- устройство для транспортировки изделий по операциям;
- контрольные машины и приборы (для контроля качества и автоматической подналадки оборудования);
- средства загрузки и разгрузки линий (заготовок и готовых деталей);
- аппаратура и приборы системы управления АПЛ;
- устройства смены инструмента и оснастки;
- устройства удаления отходов;
- устройство обеспечения необходимыми видами энергии (электрическая энергия, пар, инертные
газы, сжатый воздух, вода, канализационные системы);
- устройства обеспечения смазочно-охлаждающими жидкостями и их удаления и т.д.
В состав автоматических линий последнего поколения также включаются электронные устройства:
1. "Умные супервизоры" с мониторами на каждой единице оборудования и на центральном пульте управления. Их назначение - заблаговременно предупреждать персонал о ходе процессов, происходящих в отдельных агрегатах и в системе в целом и давать инструкции о необходимых действиях персонала (текст на мониторе). Например:
Негативная тенденция технического параметра агрегата;
- информация о заделах и количестве заготовок;
- о браке и его причинах и т.д.
2. Статистические анализаторы с графопостроителями, предназначенные для статистической обработки разнообразных параметров работы АПЛ:
Время работы и простоев (причины простоев);
- количество выпускаемой продукции (всего, уровень брака);
- статистическая обработка каждого параметра обрабатываемого изделия на каждой автоматически
контролируемой операции;
- статистическая обработка выхода из строя (поломка, сбой) систем каждой единицы оборудования
и линии в целом и т.д.
3. Диалоговые системы селективной сборки (т.е. подбор параметров относительно грубо (неточно) обработанных деталей, входящих в сборочную единицу, сочетание которых обеспечивает высококачественные параметры сборочной единицы).
На предприятиях машиностроения и приборостроения применяются автоматические линии, отличающиеся между собой как по технологическим принципам действия, так и по формам организации. Классификация и характерные особенности автоматических поточных линий приведены в табл. 7.5.
Таблица 7.5
Классификация автоматических линий
| № | Признак | Наименование и краткая характеристика |
| 1 | Гибкость | 1.1. Жесткие непереналаживаемые АЛ предназначенные для обработки одного изделия. 1.2. Переналаживаемые АЛ на определенную группу изделий одного наименования 1.3. Гибкие АЛ, состоящие из "обрабатывающих центров" гибких транспортно-складских систем с промышленными роботами и предназначенных для обработки любых деталей определенной номенклатуры и габаритов (например, корпусных деталей с габаритами от 100ґ 100ґ 100 до 600ґ 600ґ600) |
| 2 | Число одновременно обрабатываемых изделий | 2.1. Автолинии поштучной обработки 2.2. Автолинии групповой обработки |
| 3 | Способ транспортировки изделия по АЛ | 3.1. АЛ с непрерывной транспортировкой обрабатываемых изделий 3.2. АЛ с периодической транспортировкой |
| 4 | Кинематическая связь агрегатов (оборудования) АЛ | 4.1. АЛ с жесткой связью агрегатов(например, ротор-транспортер, желоб и т.д.) 4.2. АЛ с гибкой связью агрегатов (гибкость обеспечивается наличием перед каждым агрегатом устройства для накопления и выдачи запаса изделий (бункеры, кассеты, пеналы, накопительные башни и т.д.)) |
| 5 | Особенности транспортной системы | См таблицу 7.3. "Классификация транспортных средств" |
При проектировании автоматических поточных линий выполняется ряд расчетов. В основном они не отличаются от расчетов неавтоматизированных линий, но имеются некоторые особенности.
Такт АПЛ определяется по формуле
где r - такт АПЛ (мин);
F н - номинальный годовой фонд времени работы линии в одну смену (час);
d см - число смен работы;
h
- коэффициент технического использования АПЛ, учитывающий потери
времени при различных неполадках в работе оборудования линий и затраты времени на подналадку;
Q вып - плановое задание (шт).
При величине нормы времени отдельной операции линии больше такта линии за такт принимают норму времени лимитирующей операции.
В бункерных (гибких) АЛ образуются заделы:
Компенсирующие;
- пульсирующие.
Компенсирующие заделы АПЛ (Z k) образуются при разной производительности сменных участков АПЛ:
,
где Т к - период времени для создания компенсирующего задела, т.е. промежуток времени
непрерывной работы сменных участков АПЛ с разными тактами работы, мин;
r м и r б - меньший и больший такты работы смежных участков (операций) АПЛ, мин.
Пульсирующие заделы создаются для поддержания ритмичности выпуска продукции. Их назначение - предупредить аритмию хода производственного процесса на отдельных операциях АПЛ.
7.8. Гибкое интегрированное производство
Повышение нестабильности рынка, усиление конкурентной борьбы за потребителя между производителями, практически неограниченные возможности научно-технического прогресса привели к частой сменяемости продукта. Главным фактором в конкурентной борьбе стал фактор времени. Фирма, которая может за короткий срок довести идею до промышленного освоения и предложит потребителю высококачественный и относительно дешевый товар, становится победителем.
Быстрая сменяемость продукции и требования ее дешевизны при высоком качестве приводит к противоречию:
С одной стороны, низкие производственные издержки (при прочих равных условиях) обеспечиваются
применением автоматических линий, специального оборудования;
- но с другой стороны, проектирование и изготовление такого оборудования нередко превышают
1,5-2 года (даже в настоящих условиях), то есть к моменту начала выпуска изделия оно уже морально
устареет.
Применение же универсального оборудования (неавтоматического) увеличивает трудоемкость изготовления, то есть цену, что не приемлется рынком.
Такая ситуация возникла в 60-х годах нашего столетия и, естественно, перед станкостроительными фирмами стала задача создания нового оборудования, которое бы удовлетворяло следующим требованиям:
Универсальности, то есть легкой переналаживаемости (функциональной инвариантности);
- автоматизации;
- автоматической переналаживаемости по команде с управляющей вычислительной машины (УВМ);
- встраиваемости в автоматические линии и комплексы;
- высокой точности;
- высокой надежности;
- автоматической подналадки (корректировки) инструмента в процессе выполнения операции и т.д.
И такое оборудование было создано. К нему относятся:
- "обрабатывающие центры"
механической обработки с УВМ (с многоинструментальными магазинами
(до 100 и более инструментов), с точностью позицирования изделия относительно инструмента
0,25 мкм, с "умными супервизорами" функционирования всех систем, с активным контролем и автоматической
подналадкой инструмента);
- промышленные роботы
с программным управлением как универсальное средство манипулирования
деталями, универсально-транспортные погрузочно-разгрузочные средства, а также переналаживаемые
роботы-маляры, роботы-сварщики, роботы-сборщики и т.д.;
- лазерные раскройные установки, заменяющие сложнейшие комплексы холодной штамповки, которые
сами определяют оптимальный раскрой материалов;
- термические многокамерные агрегаты, где в каждой отдельной камере производится термообработка
или химико-термическая обработка по заданной программе;
- высокоточные трехкоординатные измерительные машины с программным управлением (на гранитных
станинах, с износостойкими (алмазными, рубиновыми) измерителями);
- лазерные бесконтактные измерительные устройства и т.д.
Этот список можно продолжать довольно долго. На базе перечисленного оборудования созданы:
Вначале гибкие производственные модули ГИМ (обрабатывающий центр, робот-манипулятор, автоматизированный
склад, УВМ);
- затем ГИК - гибкие интегрированные комплексы и линии;
- гибкие интегрированные участки, цехи, производства, заводы.
При создании гибкой производственной системы происходит интеграция:
Всего разнообразия изготовляемых деталей в группы обработки;
- оборудования;
- материальных потоков (заготовок, деталей, изделий, приспособлений, оснастки, основных и
вспомогательных материалов);
- процессов создания и производства изделий от идеи до готовой продукции (происходит слияние
воедино основных, вспомогательных и обслуживающих процессов производства);
- обслуживания за счет слияния всех обслуживающих процессов в единую систему;
- управления на основе системы УВМ, банков данных, пакетов прикладных программ, САПР, АСУ;
- потоков информации для принятия решения по всем подразделениям системы о наличии и применении
материалов, заготовок, изделий, а также средств отображения информации;
- персонала за счет слияния профессий (конструктор-технолог-программист-организатор).
В результате системы ГИП имеют следующие структурные составные части:
Автоматизированную транспортно-складскую систему (АТСС);
- автоматическую систему инструментального обеспечения (АСИО);
- автоматическую систему удаления отходов (АСУО);
- автоматизированную систему обеспечения качества (АСОК);
- автоматизированную систему обеспечения надежности (АСОН);
- автоматизированную систему управления ГПС (АСУ ГПС);
- систему автоматизированного проектирования (САПР);
- автоматизированную систему технологической подготовки производства (АСТПП);
- автоматизированную систему оперативного планирования производства (АСОПП);
- автоматизированную систему содержания и обслуживания оборудования (АССОО);
- автоматизированную систему управления производством (АСУП).
Организация ГПС показана на примере гибкой автоматической линии по изготовлению корпусных деталей фирмы "Тойота" (блоков цилиндров автомобильных двигателей) (рис. 7.13).
Рис 7.13. Гибкая автоматическая линия обработки корпусных деталей
Гибкая автоматическая линия предназначена для обработки 80 наименований автомобильных блоков цилиндров, изготавливаемых по заказу в любой последовательности.
Линия состоит из следующих компонентов:
4-х обрабатывающих центров (1) с инструментальными барабанами с 40 инструментами;
- трехкоординатной измерительной машины с программным управлением (2);
- автоматической моечной машины (3);
- автоматической транспортно-складской системы, состоящей из двух вертикальных ячеистых автоматизированных
складов (5, 6) с двумя роботами-штабелерами (7), автоматизированного двухдорожечного роликового
транспортера с автономным приводом на каждый ролик (8);
- пульта управления линией с УВМ (9);
- рабочего места подготовки инструментальных барабанов (10);
- автоматизированной системы удаления отходов (11);
- транспортера заготовок (12).
Заготовки с обработанными базовыми (технологическими) поверхностями поступают по транспортеру 12 на шариковый стол, где с помощью ручного манипулятора устанавливаются на специальные приспособления - "спутники" (палеты). На каждую заготовку приклеивается магнитный информационный носитель, в котором содержится информация о заготовке (номер, материал и т.д.). По команде оператора робот-штабелер устанавливает "спутник" с закрепленной на нем заготовкой в любую свободную ячейку склада заготовок. Считывающее устройство ячейки передает информацию на УВМ участка.
При освобождении от работы любого обрабатывающего центра 1 УВМ линии, в соответствии с оперативным планом производства, переданным с УВМ участка изготовления блоков цилиндров, дает команду роботу-штабелеру 7 склада заготовок 6 на подачу в обработку очередной заготовки определенного типоразмера.
Робот-штабелер извлекает спутник с необходимой заготовкой из ячейки склада и устанавливает на одну из дорожек автоматического транспортера, который получает команду от УВМ о доставке "спутника" с заготовкой к свободному обрабатывающему центру (ОЦ). Остановка заготовки против заданного ОЦ достигается вращением роликов транспортера с автономными приводами от склада до заданного места, а остальные ролики остаются неподвижными.
Одновременно с командой роботу-штабелеру на подачу заготовки УВМ переписывает программу обработки указанной заготовки на программоноситель обрабатывающего центра, который за время движения заготовки по транспортной системе меняет инструмент для выполнения первого перехода операции и устанавливает необходимые режимы обработки, то есть полностью подготовлен для работы с новой (совершенно другой по параметрам обработки) заготовки.
Робот-манипулятор 4, также по команде УВМ, перемещается по рельсовой дорожке к свободному обрабатывающему центру и производит перегрузку с транспортера 8 на рабочий стол обрабатывающего центра, где автоматически (с помощью байонетных зажимов) "спутник" с заготовкой закрепляется и производится полная обработка блока цилиндров.
По окончании обработки "спутник" с готовой деталью перегружается на транспортер, а с транспортера - в моечную машину 3. После мойки и сушки таким же образом обработанная деталь поступает на контрольную машину, где контролируется по программе, переданной с УВМ.
В случае соответствия параметров с заданными готовая деталь поступает по транспортной системе в склад готовых изделий, о чем получают информацию УВМ линии.
Перед помещением в склад готовых изделий оператор снимает готовую деталь со "спутника", который возвращается на склад заготовок.
В случае, если контролируемые параметры изделия не соответствуют заданным, контрольная машина вызывает оператора, который принимает решение. При необходимости по команде оператора контрольная машина распечатывает результаты контроля.
С целью экономии рабочего времени контроль за состоянием инструментов в инструментальном барабане и его смена производится вне обрабатывающего центра на специальном рабочем месте. Для этого инструментальный барабан снимается мостовым краном со специальным поворотным устройством и тут же устанавливается новый барабан.
Контроль и настройка инструмента (в специальных инструментальных державках) производится с помощью инструментального микроскопа.
Обслуживают участок 3 человека:
Инженер-оператор (он же наладчик, оператор УВМ, программист и контролер);
- рабочий склада заготовок и готовых изделий;
- рабочий-инструментальщик.
Использование ГПС приводит к полному изменению подходов к проектированию, освоению и серийному производству, а также планированию производства (в том числе и оперативному).
Однако стоимость такой ГПС очень велика и требуется тщательная экономическая проработка эффективности ее применения.
Производственная структура ГПС приведена на рис 7.14 (сравните с рис. 7.3 и 7.4).
Рис 7.14. Производственная структура гибкой производственной системы (фрагмент)
| Предыдущая |
3. Организация и управление производственным процессом
3.1. Понятие о производственным процессе. Основные принципы организации производственного процесса.
Задача предприятия состоит в том, чтобы воспринять "на входе" факторы производства (затраты), переработать их и "на выходе" выдать продукцию (результат) (схема 3.1.). Такого рода трансформационный процесс обозначается как "производство". Его цель – в конечном итоге улучшить уже имеющееся, чтобы увеличить таким образом запас средств, пригодных для удовлетворения потребностей.
Производственный (трансформационный) процесс состоит в том, чтобы преобразовать затраты ("вход") в результат ("выход"); при этом необходимо соблюдение ряда правил игры.
Схема 3.1. Основная структура производственного трансформационного процесса.
Между затратами на "входе"(Input) и результатом на "выходе"(Output), а также параллельно этому на предприятии происходят многочисленные действия ("решаются задачи"), которые только в их единстве полностью описывают производственный трансформационный процесс (схема 3.2). Рассмотрим здесь лишь коротко охарактеризованные частные задачи производственного трансформационного процесса.
Производственный трансформационный процесс состоит из частных задач обеспечения (снабжения), складирования (хранения), изготовления продукции, сбыта, финансирования, обучения персонала и внедрения новых технологий, а также управления.
К задаче снабжения предприятия относятся покупка или аренда (лизинг) средств производства, покупка сырья (для предприятий с материально-вещественной продукцией), прием на работу сотрудников.
К задаче складирования (хранения) относятся все производственные работы, которые возникают перед собственно процессом производства (изготовления) продукции в связи со складированием средств производства, сырья и материалов, а после него – со складированием и хранением готовой продукции.
В задаче изготовления продукции речь идет о производственных работах в рамках производственного процесса. На предприятиях, изготавливающих материально-вещественную продукцию, они в значительной степени определяются технологической составляющей. В частности, необходимо определить когда, какая продукция, в каком месте, с использованием каких производственных факторов должна быть изготовлена ("производственное планирование").
Схема 3.2. Частные задачи производственного трансформационного процесса.
Задача сбыта продукции связана с исследованием рынка сбыта, воздействия на него (например, путем рекламы), а также с продажей или сдачей в аренду продукции предприятия.
Задача финансирования находится между сбытом и снабжением: путем продажи продукции, или результата производственного процесса (Output) зарабатывают деньги, а при снабжении (или обеспечении производства – Input) деньги тратят. Однако часто отток и приток денег не одинаковы (не покрывают друг друга). Так, крупные инвестиции могут не компенсироваться выручкой от продаж. Поэтому временный недостаток средств для уплаты по просроченным ссудам и излишек денежных средств, затраченных на предоставление кредитов (лизинга, аренды), относятся к типичным задачам финансирования. Сюда же в рамках "финансового менеджмента" относят получение дохода (прибыли), как и вложение капиталов в другие предприятия через рынок капиталов.
Обучение персонала и внедрение новых технологий должны дать возможность сотрудникам постоянно повышать квалификацию, и они благодаря этому были бы в состоянии внедрять и развивать новейшие технологии во всех сферах предприятия и особенно в области новой продукции и производственных технологий.
Задача управления (руководства) включает работы, которые охватывают подготовку и принятие руководящих решений с целью руководства и управления всеми другими производственными работами на предприятии. В связи с этим особое значение приобретает бухгалтерский учет на предприятии (включая годовой баланс, анализ издержек, производственную статистику, финансирование). Бухгалтерский учет должен полностью включать и оценивать все текущие документы, которые характеризуют производственный процесс.
Частные задачи производственного трансформационного процесса ("Input" – "Output") и их связь с процессом создания стоимости могут рассматриваться как "стоимостная цепочка", которая связывает между собой звенья (поставщики и потребители), расположенные до и после непосредственно процесса изготовления продукции (производственного процесса).
Включая вышесказанное – производственный процесс есть процесс воспроизводства материальных благ и производственных отношений.
Как процесс воспроизводства материальных благ производственный процесс является совокупностью процессов труда и естественных процессов, необходимых для изготовления определенного вида продукции.
Основными элементами, определяющими процесс труда, а следовательно, и производственный процесс, являются целесообразная деятельность (или сам труд), предметы труда и средства труда.
Целесообразная деятельность (или сам труд) осуществляется человеком, который затрачивает нервно-мышечную энергию для выполнения различных механических движений, наблюдения и контроля за воздействием орудий труда на предметы труда.
Предметы труда определяются той продукцией, которая выпускается предприятием. Основной продукцией машиностроительных заводов являются различного рода изделия. Согласно ГОСТ 2.101–68* изделием называется любой предмет или набор предметов труда, подлежащих изготовлению на предприятии. В зависимости от назначения различают изделия основного производства и изделия вспомогательного производства.
К изделиям основного производства относятся изделия, предназначенные для товарной продукции. К изделиям вспомогательного производства следует относить изделия, предназначенные только для собственных нужд предприятия, изготовляющего их (например, инструмент собственного производства). Изделия, предназначенные для реализации, но одновременно используемые и для собственных нужд предприятия, следует относить к изделиям вспомогательного производства в той части, в которой они используются для собственных нужд.
Различают следующие виды изделий: детали, сборочные единицы, комплексы и комплекты.
Кроме того, изделия делят на: а) неспецифицированные (детали), если они не имеют составных частей; б) специфированные (сборочные единицы, комплексы, комплекты), если они состоят из двух и более составных частей. Составной частью может быть любое изделие (деталь, сборочная единица, комплекс и комплект).
Деталь – предмет, который не может быть разделен на части без разрушения его. Деталь может состоять из нескольких частей (предметов), приведенных в постоянное неделимое состояние каким-либо способом (например, сваркой).
Сборочная единица (узел)– разъемное или неразъемное сопряжение нескольких деталей.
Комплексы и комплекты могут состоять из соединенных между собой сборочных единиц и деталей,
Изделия характеризуются приводимыми ниже качественными и количественными параметрами.
1. Конструктивной сложностью. Она зависит от числа входящих в изделие деталей и сборочных единиц; это число может колебаться от нескольких штук (простые изделия) до десятков тысяч (сложные изделия).
2. Размерами и массой. Размеры могут колебаться в "пределах от нескольких миллиметров (или даже меньше) до нескольких десятков (даже сотен) метров (например, морские суда). Масса изделия зависит от размеров и соответственно может изменяться от граммов (миллиграммов) до десятков (и тысяч) тонн. С этой точки зрения все изделия делят на мелкие, средние и крупные. Границы их деления зависят от отрасли машиностроения (вида продукции).
3. Видами, марками и типоразмерами применяемых материалов. Число их достигает десятков (даже сотен) тысяч.
4. Трудоемкостью обработки деталей и сборки сборочных единицей изделия в целом. Она может изменяться от долей нормо-минуты до нескольких тысяч нормо-часов. По этому признаку различают нетрудоемкие (малотрудоемкие) и трудоемкие изделия.
5. Степенью точности и шероховатости обработки деталей и точности сборки сборочных единиц и изделий. В связи с этим изделия подразделяют на высокоточные, точные и низкоточные.
6. Удельным весом стандартных, нормализованных и унифицированных деталей и сборочных единиц.
7. Числом изготовляемых изделий; оно может колебаться от единиц до миллионов в год.
Характеристики изделий во многом предопределяют организацию производственного процесса в пространстве и во времени.
Так, от конструктивной сложности изделий зависит число обрабатывающих и сборочных цехов или участков и соотношение между ними.
Чем сложнее изделие тем больший удельный вес занимают сборочные работы и сборочные участки и цехи в структуре предприятия. Размер, масса и количество изделий влияют на организацию их сборки; на создание того или иного вида поточного производства; организацию транспортировки деталей, сборочных единиц и изделий по рабочим местам, участкам и цехам; во многом определяют вид движения по рабочим местам (операциям) и длительность производственного цикла.
Для крупных и тяжелых изделий применяют неподвижные поточные линии с периодическим движением конвейеров. Для их транспортировки используются подъемные краны и специальные транспортные средства. Движение их по операциям организуется в основном по параллельному, виду. Длительность производственного цикла изготовления таких изделий большая, она измеряется иногда годами.
Иногда приходится в механических цехах организовывать участки крупных, мелких и средних деталей.
От вида и марки обрабатываемых материалов зависит необходимость сочетания тех или иных заготовительных и обрабатывающих участков или цехов.
При наличии большого числа заготовок из литья и поковок требуется создание литейных цехов (чугунолитейных, сталелитейных, цветного литья и других), кузнечных и прессовых (горячего и холодного прессования) цехов. При изготовлении многих заготовок из прокатного материала потребуются заготовительные участки или цехи. При механической обработке деталей из цветных металлов приходится, как правило, организовывать отдельные участки.
Степень точности и чистоты обработки и сборки влияет на состав оборудования и участков, их расположение.
Для обработки особо точных деталей и сборки сборочных единиц и изделий необходима организовывать отдельные участки, так как при этом требуется создание особых санитарно-гигиенических условий.
От удельного веса стандартных, нормализованных и унифицированных деталей и сборочных единиц зависит состав оборудования, участков и цехов.
Изготовление стандартных и нормализованных деталей, как правило, ведется на специальных участках или в специальных цехах. Для них организуется поточно-массовое производство.
Трудоемкость и число изготовляемых изделий влияют на состав и количество оборудования, цехов и участков, их расположение, возможность организации поточного производства, длительность производственного цикла, величину незавершенного производства, себестоимость и другие экономические показатели работы предприятия. Изделия, которые не изготовляют на данном предприятии, а получают в готовом виде, относятся к покупным. Их называют также комплектующими изделиями.
На каждом машиностроительном заводе обычно одновременно изготовляется несколько изделий, различных по конструкции и размерам. Перечень всех видов изделий, выпускаемых заводом, называется номенклатурой.
К средствам труда относятся орудия производства, земля, здания и сооружения, транспортные средства. В составе средств труда определяющая роль принадлежит оборудованию, особенно рабочим машинам.
На каждую единицу оборудования предприятием-изготовителем составляется паспорт, в котором указывается дата изготовления оборудования и полный перечень его технических характеристик (скорость обработки, мощность двигателей, допускаемые усилия, правила обслуживания и эксплуатаций и др.).
Сочетание элементов процесса труда (труд определенной квалификации, орудия и предметы труда) и частичных производственных процессов (изготовление отдельных узлов готового продукта или выполнение определенной стадии процесса изготовления продукции) осуществляется по качественным и количественным признакам и ведется в нескольких направлениях. Различают поэлементный (функциональный), пространственный и временной разрезы организации производства.
Поэлементный разрез организации производства связан с упорядочением техники, технологии, предметов труда, орудии и самого труда в единый процесс производства. Организация производства предполагает внедрение наиболее производительных машин и оборудования, обеспечивающих высокий уровень механизации и автоматизации производственного процесса; использование высококачественных и эффективных материалов; совершенствование конструкций и моделей выпускаемых изделий; интенсификацию и внедрение более прогрессивных технологических режимов.
Основная задача поэлементной организации производства состоит в правильном и рациональном подборе состава оборудования, инструментов, материалов, заготовок и квалификационного состава кадров, с тем чтобы обеспечить полное их использование в процессе производства. Проблема взаимного соответствия элементов процесса производства особенно актуальна в сложных высокомеханизированных и автоматизированных процессах при динамичной номенклатуре производства.
Сочетание частичных производственных процессов обеспечивает пространственная и временная организация производства. Производственный процесс включает множество частичных процессов, направленных на изготовление готового продукта. Классификация производственных процессов показана на рис. 3.3.
Схема 3.3. Классификация производственных процессов
По роли в общем процессе изготовления готовой продукции выделяют производственные процессы:
Основные процессы в зависимости от стадии изготовления готового изделия делят на заготовительные, обрабатывающие, сборочно-отделочные. Заготовительные процессы, как правило, весьма разнообразны. Например, на машиностроительном заводе они включают раскрой металла, литейные, кузнечные и прессовые операции; на швейной фабрике–декатировку и раскрой ткани; на химическом комбинате – очистку сырья, доведение его до нужной концентрации и т.п. Продукция заготовительных процессов используется в разных обрабатывающих подразделениях. Обрабатывающие цехи представлены в машиностроении металлообрабатывающими; в швейной промышленности – пошивочными; в металлургии – доменными, прокатными; в химическом производстве – процессом крекинга, электролиза и т. п. Сборочно-отделочные процессы в машиностроении представлены, сборкой и окраской; в текстильной промышленности – окрасочно-отделочными процессами; в швейной – отделкой и т. п.
Целью вспомогательных процессов является изготовление продукции, которая используется в основном процессе, но не входит в состав готового продукта. Например, изготовление инструмента для собственных нужд, производство энергии, пара, сжатого воздуха для своего производства; производство запасных частей для собственного оборудования и его ремонт и т. п. Состав и сложность вспомогательных процессов зависят от особенностей основных и состава материально-технической базы предприятия. Увеличение номенклатуры, разнообразие и усложнение готового продукта, повышение технической оснащенности производства вызывают необходимость расширения состава вспомогательных процессов: изготовления моделей и специальных приспособлений, развития энергетического хозяйства, увеличения объема работ ремонтного цеха.
Основной тенденцией организации обслуживающих процессов является максимальное совмещение с основными процессами и повышение уровня их механизации и автоматизации. Такой подход позволяет проводить автоматический контроль в процессе основной обработки, непрерывное перемещение предметов труда по технологическому процессу, непрерывную автоматизированную передачу предметов труда к рабочим местам и т. п.
Особенностью современных орудий труда является органическое включение в их состав наряду с рабочим, двигательным и передаточным управляющего механизма. Это характерно для автоматизированных поточных линий, станков с числовым программным управлением и т. п. Особенно органично в производственный процесс вписываются управленческие воздействия при внедрении автоматизированных систем управления технологическим процессом и использовании микропроцессорной техники. Повышение уровня автоматизации производства и, в частности, широкое использование робототехники приближает управленческие процессы непосредственно к производству, органически включает их в основной производственный процесс, повышая его гибкость и надежность.
По характеру воздействия на предмет труда выделяют процессы:
В современных условиях доля естественных процессов значительно сокращается, так как с целью интенсификации производства они последовательно переводятся в технологические.
Технологические производственные процессы классифицируются по методам превращения предметов труда в готовый продукт на: механические, химические, монтажно-демонтажные (сборочно-разборочные) и консервационные (смазка, покраска, упаковка и т.п.). Эта группировка служит базой для определения состава оборудования, методов обслуживания и пространственной его планировки.
По формам взаимосвязи со смежными процессами различают: аналитические, когда в результате первичной обработки (расчленения) комплексного сырья (нефть, руда, молоко и т. п.) получают различные продукты, которые поступают в различные процессы последующей обработки;
Преобладание того или иного вида процессов зависит от особенностей исходного сырья и готового продукта, т. е. от отраслевых особенностей производства. Аналитические процессы типичны для нефтеперерабатывающей и химической промышленности, синтетические – для машиностроения, прямые – для простых малопередельных процессов производства (например, кирпичное производство).
По степени непрерывности различают: непрерывные и дискретные (прорывные) процессы. По характеру используемого оборудования выделяют: аппаратурные (замкнутые) процессы, когда технологический процесс осуществляется в специальных агрегатах (аппаратах, ваннах, печах), а функция рабочего заключается в управлении и обслуживании их; открытые (локальные) процессы, когда рабочий осуществляет обработку предметов труда с помощью набора инструментов и механизмов.
По уровню механизации принято выделять:
По масштабам производства однородной продукции различают процессы
Особое место в производственном процессе занимает опытное производство, где отрабатываются конструкция и технология изготовления новых, вновь осваиваемых изделий.
В условиях сложного динамичного современного производства практически невозможно найти предприятие с одним типом производства. Как правило, на одном и том же предприятии и особенно в объединении имеются цехи и участки массового производства, где выпускаются стандартные и унифицированные элементы изделий и полуфабрикаты, и серийные участки, на которых изготовляются полуфабрикаты ограниченного применения. Вместе с тем все чаще возникает необходимость, формирования участков индивидуального производства, где изготавливаются особые части изделия, отражающие его индивидуальные характеристики и связанные с выполнением требований специального заказа. Таким образом, в рамках одного производственного звена имеют место все типы производства, что определяет особую сложность их сочетания в процессе организации.
Пространственный вид организации обеспечивает рациональное расчленение производства на частичные процессы и закрепление их за отдельными производственными звеньями, определение их взаимосвязи и расположения на территории предприятия. Наиболее полно эта работа проводится в процессе проектирования и обоснования организационных структур производственных звеньев. Вместе с тем она ведется по мере накопления изменений, происходящих в производстве. Большая работа по пространственной организации производства проводится при создании производственных объединений, расширении и реконструкции предприятий, переспециализации производства. Пространственная организация производства – это статическая сторона организационной работы.
Наиболее сложным является временной разрез организации производства. Он включает определение длительности производственного цикла изготовления изделия, последовательности выполнения частичных производственных процессов, очередности запуска и выпуска различных видов изделий и т. д.
Принципы организации производства
Рациональная организация производства должна отвечать ряду требований, строиться на определенных принципах:
Пропорциональность в организации производства предполагает соответствие пропускной способности (относительной производительности в единицу времени) всех подразделений предприятия – цехов, участков, отдельных рабочих мест по выпуску готовой продукции. Степень пропорциональности производства а может быть охарактеризована величиной отклонения пропускной способности (мощности) каждого передела от запланированного ритма выпуска продукции:
,
где m – количество переделов или стадий изготовления продукта; h – пропускная способность отдельных переделов; h 2 – запланированный ритм выпуска продукции (объем производства по плану).
Пропорциональность производства исключает перегрузку одних участков, т. е. возникновение "узких мест", и недоиспользование мощностей в других звеньях, является предпосылкой равномерной работы предприятия и обеспечивает бесперебойный ход производства.
Базой соблюдения пропорциональности является правильное проектирование предприятия, оптимальное сочетание основных и вспомогательных производственных звеньев. Однако при современных темпах
обновления производства, быстрой сменяемости номенклатуры производимой продукции и сложной кооперации производственных звеньев задача поддержания пропорциональности производства становится постоянной. С изменением производства меняются взаимоотношения между производственными звеньями, загрузка отдельных переделов. Перевооружение определенных подразделений производства изменяет установившиеся пропорции в производстве и требует повышения мощности смежных участков.
Одним из методов поддержания пропорциональности в производстве является оперативно-календарное планирование, которое позволяет разрабатывать задания для каждого производственного звена с учетом, с одной стороны, комплексного выпуска продукции, а с другой – наиболее полного использования возможностей производственного аппарата. В этом случае работа по поддержанию пропорциональности совпадает с планированием ритмичности производства.
Пропорциональность в производстве поддерживается также своевременной заменой орудий труда, повышением уровня механизации и автоматизации производства, путем изменений в технологии производства и т. д. Это требует системного подхода к решению вопросов реконструкции и технического переоснащения производства, планирования освоения и пуска новых производственных мощностей.
Усложнение продукции, использование полуавтоматического и автоматического оборудования, углубление разделения труда увеличивает ÷èñëî параллельно проводимых процессов по изготовлению одного продукта, органическое сочетание которых надо обеспечить, т, е. дополняет пропорциональность принципом параллельности. Под параллельностью понимается одновременное выполнение отдельных частей производственного процесса применительно к разным частям общей партии деталей. Чем шире фронт работ, тем меньше, при прочих равных условиях, длительность изготовления продукции. Параллельность реализуется на всех уровнях организации. На рабочем месте параллельность обеспечивается совершенствованием структуры технологической операции, и в первую очередь технологической концентрацией, сопровождающейся многоинструментальной либо многопредметной обработкой. Параллельность в выполнении основных и вспомогательных элементов операции заключается в совмещении времени машинной обработки со временем установки к съема деталей, контрольных промеров, загрузки и выгрузки аппарата с основным технологическим процессом и т. п. Параллельное выполнение основных процессов реализуется ври многопредметной обработке деталей, одновременном выполнении сборочно-монтажных операций над одинаковыми или различными объектами.
Уровень параллельности производственного процесса может быть охарактеризован при помощи коэффициента параллельности К n , исчисляемого как соотношение длительности производственного цикла при параллельном движении предметов труда Т пр.ц и фактической его длительности Т ц:
где n – количество переделов.
В условиях сложного многозвенного процесса изготовления продукции все большее значение приобретает непрерывность производства, что обеспечивает ускорение оборачиваемости средств. Повышение непрерывности – важнейшее направление интенсификации производства. На рабочем месте она достигается в процессе выполнения каждой операции путем сокращения вспомогательного времени (внутриоперационных перерывов), на участке и в цехе при передаче полуфабриката с одного рабочего места на другое (межоперационных перерывов) и на предприятии в целом, сведение перерывов до минимума в целях максимального ускорения оборачиваемости материально-энергетических ресурсов (межцехового пролеживания).
Непрерывность работ в пределах операции обеспечивается прежде всего совершенствованием орудий труда – введением автоматической переналадки, автоматизацией вспомогательных процессов, использованием специальной оснастки и приспособлений.
Сокращение межоперационных перерывов связано с выбором наиболее рациональных методов сочетания и согласования частичных процессов во времени. Одной из предпосылок сокращения межоперационных перерывов является применение непрерывных транспортных средств; использование в процессе производства жестко взаимосвязанной системы машин и механизмов, применение роторных линий. Степень непрерывности производственного процесса может быть охарактеризована коэффициентом непрерывности К н, исчисляемым как соотношение длительности технологической части производственного цикла Т ц.тех и продолжительности полного производственного цикла Т ц:
где m – общее количество переделов.
Непрерывность производства рассматривается в двух аспектах: непрерывного участия в процессе производства предметов труда-сырья и полуфабрикатов и непрерывной загрузки оборудования и рационального использования рабочего времени. Обеспечивая непрерывность движения предметов труда, одновременно необходимо свести к минимуму остановки оборудования для переналадки, в ожидании поступления материалов и т. п. Это требует повышения однообразия работ, выполняемых на каждом рабочем месте, а также использования быстропереналаживаемого оборудования (станков с программным управлением), копировальных станков и т. д.
Одной из предпосылок непрерывности производства является прямоточность в организации производственного процесса, которая представляет собой обеспечение кратчайшего пути прохождения изделием всех стадий и операций производственного процесса, от запуска в производство исходных материалов и до выхода готовой продукции. Прямоточность характеризуется коэффициентом Кпр, представляющим соотношение длительности транспортных операций Ттр к общей продолжительности производственного цикла Т ц:
,
где j – количество транспортных операций.
В соответствии с этим требованием взаимное расположение зданий и сооружений на территории предприятия, а также размещение в них основных цехов должно соответствовать требованиям производственного процесса. Поток материалов, полуфабрикатов и изделий должен быть поступательным и кратчайшим, без встречных и возвратных движений. Вспомогательные цехи и склады должны размещаться возможно ближе к обслуживаемым ими основным цехам.
Для обеспечения полного использования оборудования, материально-энергетических ресурсов и рабочего времени важное значение имеет ритмичность производства, являющаяся основополагающим принципом его организации.
Принцип ритмичности предполагает равномерный выпуск продукции и ритмичный ход производства. Уровень ритмичности может быть охарактеризован коэффициентом Кр, который определяется как сумма отрицательных отклонений достигнутого выпуска продукции от заданного плана
,
где е A – сумма ежедневно недоданной продукции; n – длительность планового периода, дни; П – плановый выпуск продукции.
Равномерный выпуск продукции означает изготовление в равные промежутки времени одинакового или постепенно возрастающего количества продукции. Ритмичность производства выражается в повторении через равные промежутки времени частных производственных процессов на всех стадиях производства и "осуществлении на каждом рабочем месте в равные промежутки времени одинакового объема работ, содержание которых в зависимости от метода организации рабочих мест может быть одинаковым или различным.
Ритмичность производства – одна из основных предпосылок рационального использования всех его элементов. При ритмичной работе обеспечивается полная загрузка оборудования, нормальная его эксплуатация, улучшается использование материально-энергетических ресурсов, рабочего времени.
Обеспечение ритмичной работы является обязательным для всех подразделений производства – основных, обслуживающих и вспомогательных цехов, материально-технического снабжения. Неритмичная работа каждого звена приводит к нарушению нормального хода производства.
Порядок повторения производственного процесса определяется производственными ритмами. Необходимо различать ритм выпуска продукции (в конце процесса), операционные (промежуточные) ритмы, а также ритм запуска (в начале процесса). Ведущим является ритм выпуска продукции. Он может быть длительно устойчивым только при условии, если соблюдаются операционные ритмы на всех рабочих местах. Методы организации ритмичного производства зависят от особенностей специализации предприятия, характера изготовляемой продукции и уровня организации производства. Ритмичность обеспечивается организацией работы во всех подразделениях предприятия, а также своевременной его подготовкой и комплексным обслуживанием.
Современный уровень научно-технического прогресса предполагает соблюдение гибкости организации производства. Традиционные принципы организации производства ориентированы на устойчивый характер производства – стабильную номенклатуру продукции, специальные виды оборудования и т. п. В условиях быстрого обновления номенклатуры продукции меняется технология производства. Между тем быстрая смена оборудования, перестройка его планировки вызвали бы неоправданно высокие затраты, и это явилось бы тормозом технического прогресса; невозможно также часто менять производственную структуру (пространственную организацию звеньев). Это выдвинуло новое требование к организации производства – гибкость. В поэлементном разрезе это означает прежде всего быструю переналаживаемость оборудования. Достижения микроэлектроники создали технику, способную к широкому диапазону использования и производящую в случае необходимости автоматическую самоподналадку.
Широкие возможности повышения гибкости организации производства дает использование типовых процессов выполнения отдельных стадий производства. Хорошо известно построение переменно-поточных линий, на которых без их перестройки может изготовляться различная продукция. Так, сейчас на обувной фабрике на одной поточной линии изготовляются различные модели женской обуви при однотипном методе крепления низа; на автосборочных конвейерных линиях без переналадки происходит сборка машин не только разной расцветки, но и модификации. Эффективно создание гибких автоматизированных производств, основанных на применении роботов и микропроцессорной техники. Большие возможности в этом плане обеспечивает стандартизация полуфабрикатов. В таких условиях при переходе на выпуск новой продукции или освоении новых процессов нет необходимости перестраивать все частичные процессы и звенья производства.
Одним из важнейших принципов современной организации производства является ее комплексность, сквозной характер. Современные процессы изготовления продукции характеризуются сращиванием и переплетением основных, вспомогательных и обслуживающих процессов, при этом вспомогательные и обслуживающие процессы занимают все большее место в общем производственном цикле. Это связано с известным отставанием механизации и автоматизации обслуживания производства по сравнению с оснащенностью основных производственных процессов. В этих условиях становится все более необходимой регламентация технологии и организации выполнения не только основных, но и вспомогательных и обслуживающих процессов производства.
Понятие о производственным процессе. Основные принципы организации производственного процесса. Принципы организации производства.
Задача предприятия состоит в том, чтобы воспринять "на входе" факторы производства (затраты), переработать их и "на выходе" выдать продукцию (результат) (схема 1.). Такого рода трансформационный процесс обозначается как "производство". Его цель – в конечном итоге улучшить уже имеющееся, чтобы увеличить таким образом запас средств, пригодных для удовлетворения потребностей.
Производственный (трансформационный) процесс состоит в том, чтобы преобразовать затраты ("вход") в результат ("выход"); при этом необходимо соблюдение ряда правил игры.
Схема 1. Основная структура производственного трансформационного процесса.
Между затратами на "входе"(Input) и результатом на "выходе"(Output), а также параллельно этому на предприятии происходят многочисленные действия ("решаются задачи"), которые только в их единстве полностью описывают производственный трансформационный процесс (схема 2). Рассмотрим здесь лишь коротко охарактеризованные частные задачи производственного трансформационного процесса.
Производственный трансформационный процесс состоит из частных задач обеспечения (снабжения), складирования (хранения), изготовления продукции, сбыта, финансирования, обучения персонала и внедрения новых технологий, а также управления.
К задаче снабжения предприятия относятся покупка или аренда (лизинг) средств производства, покупка сырья (для предприятий с материально-вещественной продукцией), прием на работу сотрудников.
К задаче складирования (хранения) относятся все производственные работы, которые возникают перед собственно процессом производства (изготовления) продукции в связи со складированием средств производства, сырья и материалов, а после него – со складированием и хранением готовой продукции.
В задаче изготовления продукции речь идет о производственных работах в рамках производственного процесса. На предприятиях, изготавливающих материально-вещественную продукцию, они в значительной степени определяются технологической составляющей. В частности, необходимо определить когда, какая продукция, в каком месте, с использованием каких производственных факторов должна быть изготовлена ("производственное планирование").
Схема 2. Частные задачи производственного трансформационного процесса.
Задача сбыта продукции связана с исследованием рынка сбыта, воздействия на него (например, путем рекламы), а также с продажей или сдачей в аренду продукции предприятия.
Задача финансирования находится между сбытом и снабжением: путем продажи продукции, или результата производственного процесса (Output) зарабатывают деньги, а при снабжении (или обеспечении производства – Input) деньги тратят. Однако часто отток и приток денег не одинаковы (не покрывают друг друга). Так, крупные инвестиции могут не компенсироваться выручкой от продаж. Поэтому временный недостаток средств для уплаты по просроченным ссудам и излишек денежных средств, затраченных на предоставление кредитов (лизинга, аренды), относятся к типичным задачам финансирования. Сюда же в рамках "финансового менеджмента" относят получение дохода (прибыли), как и вложение капиталов в другие предприятия через рынок капиталов.
Обучение персонала и внедрение новых технологий должны дать возможность сотрудникам постоянно повышать квалификацию, и они благодаря этому были бы в состоянии внедрять и развивать новейшие технологии во всех сферах предприятия и особенно в области новой продукции и производственных технологий.
Задача управления (руководства) включает работы, которые охватывают подготовку и принятие руководящих решений с целью руководства и управления всеми другими производственными работами на предприятии. В связи с этим особое значение приобретает бухгалтерский учет на предприятии (включая годовой баланс, анализ издержек, производственную статистику, финансирование). Бухгалтерский учет должен полностью включать и оценивать все текущие документы, которые характеризуют производственный процесс.
Частные задачи производственного трансформационного процесса ("Input" – "Output") и их связь с процессом создания стоимости могут рассматриваться как "стоимостная цепочка", которая связывает между собой звенья (поставщики и потребители), расположенные до и после непосредственно процесса изготовления продукции (производственного процесса).
Включая вышесказанное – производственный процесс есть процесс воспроизводства материальных благ и производственных отношений.
Как процесс воспроизводства материальных благ производственный процесс является совокупностью процессов труда и естественных процессов, необходимых для изготовления определенного вида продукции.
Основными элементами, определяющими процесс труда, а следовательно, и производственный процесс, являются целесообразная деятельность (или сам труд), предметы труда и средства труда.
Целесообразная деятельность (или сам труд) осуществляется человеком, который затрачивает нервно-мышечную энергию для выполнения различных механических движений, наблюдения и контроля за воздействием орудий труда на предметы труда.
Предметы труда определяются той продукцией, которая выпускается предприятием. Основной продукцией машиностроительных заводов являются различного рода изделия. Согласно ГОСТ 2.101–68* изделием называется любой предмет или набор предметов труда, подлежащих изготовлению на предприятии. В зависимости от назначения различают изделия основного производства и изделия вспомогательного производства.
К изделиям основного производства относятся изделия, предназначенные для товарной продукции. К изделиям вспомогательного производства следует относить изделия, предназначенные только для собственных нужд предприятия, изготовляющего их (например, инструмент собственного производства). Изделия, предназначенные для реализации, но одновременно используемые и для собственных нужд предприятия, следует относить к изделиям вспомогательного производства в той части, в которой они используются для собственных нужд.
Различают следующие виды изделий: детали, сборочные единицы, комплексы и комплекты.
Кроме того, изделия делят на: а) неспецифицированные (детали), если они не имеют составных частей; б) специфированные (сборочные единицы, комплексы, комплекты), если они состоят из двух и более составных частей. Составной частью может быть любое изделие (деталь, сборочная единица, комплекс и комплект).
Деталь – предмет, который не может быть разделен на части без разрушения его. Деталь может состоять из нескольких частей (предметов), приведенных в постоянное неделимое состояние каким-либо способом (например, сваркой).
Сборочная единица (узел)– разъемное или неразъемное сопряжение нескольких деталей.
Комплексы и комплекты могут состоять из соединенных между собой сборочных единиц и деталей,
Изделия характеризуются приводимыми ниже качественными и количественными параметрами.
1. Конструктивной сложностью. Она зависит от числа входящих в изделие деталей и сборочных единиц; это число может колебаться от нескольких штук (простые изделия) до десятков тысяч (сложные изделия).
2. Размерами и массой. Размеры могут колебаться в "пределах от нескольких миллиметров (или даже меньше) до нескольких десятков (даже сотен) метров (например, морские суда). Масса изделия зависит от размеров и соответственно может изменяться от граммов (миллиграммов) до десятков (и тысяч) тонн. С этой точки зрения все изделия делят на мелкие, средние и крупные. Границы их деления зависят от отрасли машиностроения (вида продукции).
3. Видами, марками и типоразмерами применяемых материалов. Число их достигает десятков (даже сотен) тысяч.
4. Трудоемкостью обработки деталей и сборки сборочных единицей изделия в целом. Она может изменяться от долей нормо-минуты до нескольких тысяч нормо-часов. По этому признаку различают нетрудоемкие (малотрудоемкие) и трудоемкие изделия.
5. Степенью точности и шероховатости обработки деталей и точности сборки сборочных единиц и изделий. В связи с этим изделия подразделяют на высокоточные, точные и низкоточные.
6. Удельным весом стандартных, нормализованных и унифицированных деталей и сборочных единиц.
7. Числом изготовляемых изделий; оно может колебаться от единиц до миллионов в год.
Характеристики изделий во многом предопределяют организацию производственного процесса в пространстве и во времени.
Так, от конструктивной сложности изделий зависит число обрабатывающих и сборочных цехов или участков и соотношение между ними.
Чем сложнее изделие тем больший удельный вес занимают сборочные работы и сборочные участки и цехи в структуре предприятия. Размер, масса и количество изделий влияют на организацию их сборки; на создание того или иного вида поточного производства; организацию транспортировки деталей, сборочных единиц и изделий по рабочим местам, участкам и цехам; во многом определяют вид движения по рабочим местам (операциям) и длительность производственного цикла.
Для крупных и тяжелых изделий применяют неподвижные поточные линии с периодическим движением конвейеров. Для их транспортировки используются подъемные краны и специальные транспортные средства. Движение их по операциям организуется в основном по параллельному, виду. Длительность производственного цикла изготовления таких изделий большая, она измеряется иногда годами.
Иногда приходится в механических цехах организовывать участки крупных, мелких и средних деталей.
От вида и марки обрабатываемых материалов зависит необходимость сочетания тех или иных заготовительных и обрабатывающих участков или цехов.
При наличии большого числа заготовок из литья и поковок требуется создание литейных цехов (чугунолитейных, сталелитейных, цветного литья и других), кузнечных и прессовых (горячего и холодного прессования) цехов. При изготовлении многих заготовок из прокатного материала потребуются заготовительные участки или цехи. При механической обработке деталей из цветных металлов приходится, как правило, организовывать отдельные участки.
Степень точности и чистоты обработки и сборки влияет на состав оборудования и участков, их расположение.
Для обработки особо точных деталей и сборки сборочных единиц и изделий необходима организовывать отдельные участки, так как при этом требуется создание особых санитарно-гигиенических условий.
От удельного веса стандартных, нормализованных и унифицированных деталей и сборочных единиц зависит состав оборудования, участков и цехов.
Изготовление стандартных и нормализованных деталей, как правило, ведется на специальных участках или в специальных цехах. Для них организуется поточно-массовое производство.
Трудоемкость и число изготовляемых изделий влияют на состав и количество оборудования, цехов и участков, их расположение, возможность организации поточного производства, длительность производственного цикла, величину незавершенного производства, себестоимость и другие экономические показатели работы предприятия. Изделия, которые не изготовляют на данном предприятии, а получают в готовом виде, относятся к покупным. Их называют также комплектующими изделиями.
На каждом машиностроительном заводе обычно одновременно изготовляется несколько изделий, различных по конструкции и размерам. Перечень всех видов изделий, выпускаемых заводом, называется номенклатурой.
К средствам труда относятся орудия производства, земля, здания и сооружения, транспортные средства. В составе средств труда определяющая роль принадлежит оборудованию, особенно рабочим машинам.
На каждую единицу оборудования предприятием-изготовителем составляется паспорт, в котором указывается дата изготовления оборудования и полный перечень его технических характеристик (скорость обработки, мощность двигателей, допускаемые усилия, правила обслуживания и эксплуатаций и др.).
Сочетание элементов процесса труда (труд определенной квалификации, орудия и предметы труда) и частичных производственных процессов (изготовление отдельных узлов готового продукта или выполнение определенной стадии процесса изготовления продукции) осуществляется по качественным и количественным признакам и ведется в нескольких направлениях. Различают поэлементный (функциональный), пространственный и временной разрезы организации производства.
Поэлементный разрез организации производства связан с упорядочением техники, технологии, предметов труда, орудии и самого труда в единый процесс производства. Организация производства предполагает внедрение наиболее производительных машин и оборудования, обеспечивающих высокий уровень механизации и автоматизации производственного процесса; использование высококачественных и эффективных материалов; совершенствование конструкций и моделей выпускаемых изделий; интенсификацию и внедрение более прогрессивных технологических режимов.
Основная задача поэлементной организации производства состоит в правильном и рациональном подборе состава оборудования, инструментов, материалов, заготовок и квалификационного состава кадров, с тем чтобы обеспечить полное их использование в процессе производства. Проблема взаимного соответствия элементов процесса производства особенно актуальна в сложных высокомеханизированных и автоматизированных процессах при динамичной номенклатуре производства.
Сочетание частичных производственных процессов обеспечивает пространственная и временная организация производства. Производственный процесс включает множество частичных процессов, направленных на изготовление готового продукта. Классификация производственных процессов показана на рис. 3.
Схема 3. Классификация производственных процессов
По роли в общем процессе изготовления готовой продукции выделяют производственные процессы:
основные, направленные на изменение основных предметов труда и придание им свойств готовых продуктов; в этом случае частичный производственный процесс связан либо с реализацией какой-либо стадии обработки предмета труда, либо с изготовлением детали готового изделия;
вспомогательные, создающие условия для нормального хода основного процесса производства (изготовление инструмента для нужд своего производства, ремонт технологического оборудования и т.п.);
обслуживающие, предназначенные для перемещения (транспортные процессы), хранения в ожидании последующей обработки (складирование), контроля (контрольные операции), обеспечения материально-техническими и энергетическими ресурсами и т. п.;
управленческие, в которых разрабатываются и принимаются решения, производятся регулирование и координация хода производства, контроль за точностью реализации программы, анализ и учет проведенной работы; эти процессы часто переплетаются с ходом производственных процессов.
Основные процессы в зависимости от стадии изготовления готового изделия делят на заготовительные, обрабатывающие, сборочно-отделочные. Заготовительные процессы, как правило, весьма разнообразны. Например, на машиностроительном заводе они включают раскрой металла, литейные, кузнечные и прессовые операции; на швейной фабрике–декатировку и раскрой ткани; на химическом комбинате – очистку сырья, доведение его до нужной концентрации и т.п. Продукция заготовительных процессов используется в разных обрабатывающих подразделениях. Обрабатывающие цехи представлены в машиностроении металлообрабатывающими; в швейной промышленности – пошивочными; в металлургии – доменными, прокатными; в химическом производстве – процессом крекинга, электролиза и т. п. Сборочно-отделочные процессы в машиностроении представлены, сборкой и окраской; в текстильной промышленности – окрасочно-отделочными процессами; в швейной – отделкой и т. п.
Целью вспомогательных процессов является изготовление продукции, которая используется в основном процессе, но не входит в состав готового продукта. Например, изготовление инструмента для собственных нужд, производство энергии, пара, сжатого воздуха для своего производства; производство запасных частей для собственного оборудования и его ремонт и т. п. Состав и сложность вспомогательных процессов зависят от особенностей основных и состава материально-технической базы предприятия. Увеличение номенклатуры, разнообразие и усложнение готового продукта, повышение технической оснащенности производства вызывают необходимость расширения состава вспомогательных процессов: изготовления моделей и специальных приспособлений, развития энергетического хозяйства, увеличения объема работ ремонтного цеха.
Основной тенденцией организации обслуживающих процессов является максимальное совмещение с основными процессами и повышение уровня их механизации и автоматизации. Такой подход позволяет проводить автоматический контроль в процессе основной обработки, непрерывное перемещение предметов труда по технологическому процессу, непрерывную автоматизированную передачу предметов труда к рабочим местам и т. п.
Особенностью современных орудий труда является органическое включение в их состав наряду с рабочим, двигательным и передаточным управляющего механизма. Это характерно для автоматизированных поточных линий, станков с числовым программным управлением и т. п. Особенно органично в производственный процесс вписываются управленческие воздействия при внедрении автоматизированных систем управления технологическим процессом и использовании микропроцессорной техники. Повышение уровня автоматизации производства и, в частности, широкое использование робототехники приближает управленческие процессы непосредственно к производству, органически включает их в основной производственный процесс, повышая его гибкость и надежность.
По характеру воздействия на предмет труда выделяют процессы:
технологические, в ходе которых происходит изменение предмета труда под воздействием живого труда;
естественные, когда меняется физическое состояние предмета труда под влиянием сил природы (они представляют собой перерыв в процессе труда).
В современных условиях доля естественных процессов значительно сокращается, так как с целью интенсификации производства они последовательно переводятся в технологические.
Технологические производственные процессы классифицируются по методам превращения предметов труда в готовый продукт на: механические, химические, монтажно-демонтажные (сборочно-разборочные) и консервационные (смазка, покраска, упаковка и т.п.). Эта группировка служит базой для определения состава оборудования, методов обслуживания и пространственной его планировки.
По формам взаимосвязи со смежными процессами различают: аналитические, когда в результате первичной обработки (расчленения) комплексного сырья (нефть, руда, молоко и т. п.) получают различные продукты, которые поступают в различные процессы последующей обработки;
синтетические, осуществляющие соединение полуфабрикатов, поступивших из разных процессов, в единый продукт;
прямые, создающие из одного вида материала один вид полуфабрикатов или готового продукта.
Преобладание того или иного вида процессов зависит от особенностей исходного сырья и готового продукта, т. е. от отраслевых особенностей производства. Аналитические процессы типичны для нефтеперерабатывающей и химической промышленности, синтетические – для машиностроения, прямые – для простых малопередельных процессов производства (например, кирпичное производство).
По степени непрерывности различают: непрерывные и дискретные (прорывные) процессы. По характеру используемого оборудования выделяют: аппаратурные (замкнутые) процессы, когда технологический процесс осуществляется в специальных агрегатах (аппаратах, ваннах, печах), а функция рабочего заключается в управлении и обслуживании их; открытые (локальные) процессы, когда рабочий осуществляет обработку предметов труда с помощью набора инструментов и механизмов.
По уровню механизации принято выделять:
ручные процессы, выполняемые без применения машин, механизмов и механизированного инструмента;
машинно-ручные, выполняемые с помощью машин и механизмов при обязательном участии рабочего, например обработка детали на универсальном токарном станке;
машинные, осуществляемые на машинах, станках и механизмах при ограниченном участии рабочего;
автоматизированные, осуществляемые на машинах-автоматах, где рабочий ведет контроль и управление ходом производства; комплексно автоматизированные, в которых наряду с автоматическим производством осуществляется автоматическое оперативное управление.
По масштабам производства однородной продукции различают процессы
массовые – при большом масштабе выпуска однородной продукции; серийные – при широкой номенклатуре постоянно повторяющихся видов продукции, когда за рабочими местами закрепляется несколько операций, выполняемых в определенной последовательности; часть работ может выполняться непрерывно, часть – в течение нескольких месяцев в году; состав процессов носит повторяющийся характер;
индивидуальные – при постоянно меняющейся номенклатуре изделий, когда рабочие места загружаются различными операциями, выполняемыми без какого-либо определенного чередования; большая доля процессов носит уникальный характер, в этом случае. процессы не повторяются.
Особое место в производственном процессе занимает опытное производство, где отрабатываются конструкция и технология изготовления новых, вновь осваиваемых изделий.
В условиях сложного динамичного современного производства практически невозможно найти предприятие с одним типом производства. Как правило, на одном и том же предприятии и особенно в объединении имеются цехи и участки массового производства, где выпускаются стандартные и унифицированные элементы изделий и полуфабрикаты, и серийные участки, на которых изготовляются полуфабрикаты ограниченного применения. Вместе с тем все чаще возникает необходимость, формирования участков индивидуального производства, где изготавливаются особые части изделия, отражающие его индивидуальные характеристики и связанные с выполнением требований специального заказа. Таким образом, в рамках одного производственного звена имеют место все типы производства, что определяет особую сложность их сочетания в процессе организации.
Пространственный вид организации обеспечивает рациональное расчленение производства на частичные процессы и закрепление их за отдельными производственными звеньями, определение их взаимосвязи и расположения на территории предприятия. Наиболее полно эта работа проводится в процессе проектирования и обоснования организационных структур производственных звеньев. Вместе с тем она ведется по мере накопления изменений, происходящих в производстве. Большая работа по пространственной организации производства проводится при создании производственных объединений, расширении и реконструкции предприятий, переспециализации производства. Пространственная организация производства – это статическая сторона организационной работы.
Наиболее сложным является временной разрез организации производства. Он включает определение длительности производственного цикла изготовления изделия, последовательности выполнения частичных производственных процессов, очередности запуска и выпуска различных видов изделий и т. д.
Рациональная организация производства должна отвечать ряду требований, строиться на определенных принципах:
Пропорциональность в организации производства предполагает соответствие пропускной способности (относительной производительности в единицу времени) всех подразделений предприятия – цехов, участков, отдельных рабочих мест по выпуску готовой продукции. Степень пропорциональности производства а может быть охарактеризована величиной отклонения пропускной способности (мощности) каждого передела от запланированного ритма выпуска продукции:
где m – количество переделов или стадий изготовления продукта; h – пропускная способность отдельных переделов; h2 – запланированный ритм выпуска продукции (объем производства по плану).
Пропорциональность производства исключает перегрузку одних участков, т. е. возникновение "узких мест", и недоиспользование мощностей в других звеньях, является предпосылкой равномерной работы предприятия и обеспечивает бесперебойный ход производства.
Базой соблюдения пропорциональности является правильное проектирование предприятия, оптимальное сочетание основных и вспомогательных производственных звеньев. Однако при современных темпах обновления производства, быстрой сменяемости номенклатуры производимой продукции и сложной кооперации производственных звеньев задача поддержания пропорциональности производства становится постоянной. С изменением производства меняются взаимоотношения между производственными звеньями, загрузка отдельных переделов. Перевооружение определенных подразделений производства изменяет установившиеся пропорции в производстве и требует повышения мощности смежных участков.
Одним из методов поддержания пропорциональности в производстве является оперативно-календарное планирование, которое позволяет разрабатывать задания для каждого производственного звена с учетом, с одной стороны, комплексного выпуска продукции, а с другой – наиболее полного использования возможностей производственного аппарата. В этом случае работа по поддержанию пропорциональности совпадает с планированием ритмичности производства.
Пропорциональность в производстве поддерживается также своевременной заменой орудий труда, повышением уровня механизации и автоматизации производства, путем изменений в технологии производства и т. д. Это требует системного подхода к решению вопросов реконструкции и технического переоснащения производства, планирования освоения и пуска новых производственных мощностей.
Усложнение продукции, использование полуавтоматического и автоматического оборудования, углубление разделения труда увеличивает ÷èñëî параллельно проводимых процессов по изготовлению одного продукта, органическое сочетание которых надо обеспечить, т, е. дополняет пропорциональность принципом параллельности. Под параллельностью понимается одновременное выполнение отдельных частей производственного процесса применительно к разным частям общей партии деталей. Чем шире фронт работ, тем меньше, при прочих равных условиях, длительность изготовления продукции. Параллельность реализуется на всех уровнях организации. На рабочем месте параллельность обеспечивается совершенствованием структуры технологической операции, и в первую очередь технологической концентрацией, сопровождающейся многоинструментальной либо многопредметной обработкой. Параллельность в выполнении основных и вспомогательных элементов операции заключается в совмещении времени машинной обработки со временем установки к съема деталей, контрольных промеров, загрузки и выгрузки аппарата с основным технологическим процессом и т. п. Параллельное выполнение основных процессов реализуется ври многопредметной обработке деталей, одновременном выполнении сборочно-монтажных операций над одинаковыми или различными объектами.
Уровень параллельности производственного процесса может быть охарактеризован при помощи коэффициента параллельности Кn, исчисляемого как соотношение длительности производственного цикла при параллельном движении предметов труда Тпр.ц и фактической его длительности Тц:
где n – количество переделов.
В условиях сложного многозвенного процесса изготовления продукции все большее значение приобретает непрерывность производства, что обеспечивает ускорение оборачиваемости средств. Повышение непрерывности – важнейшее направление интенсификации производства. На рабочем месте она достигается в процессе выполнения каждой операции путем сокращения вспомогательного времени (внутриоперационных перерывов), на участке и в цехе при передаче полуфабриката с одного рабочего места на другое (межоперационных перерывов) и на предприятии в целом, сведение перерывов до минимума в целях максимального ускорения оборачиваемости материально-энергетических ресурсов (межцехового пролеживания).
Непрерывность работ в пределах операции обеспечивается прежде всего совершенствованием орудий труда – введением автоматической переналадки, автоматизацией вспомогательных процессов, использованием специальной оснастки и приспособлений.
Сокращение межоперационных перерывов связано с выбором наиболее рациональных методов сочетания и согласования частичных процессов во времени. Одной из предпосылок сокращения межоперационных перерывов является применение непрерывных транспортных средств; использование в процессе производства жестко взаимосвязанной системы машин и механизмов, применение роторных линий. Степень непрерывности производственного процесса может быть охарактеризована коэффициентом непрерывности Кн, исчисляемым как соотношение длительности технологической части производственного цикла Тц.тех и продолжительности полного производственного цикла Тц:
где m – общее количество переделов.
Непрерывность производства рассматривается в двух аспектах: непрерывного участия в процессе производства предметов труда-сырья и полуфабрикатов и непрерывной загрузки оборудования и рационального использования рабочего времени. Обеспечивая непрерывность движения предметов труда, одновременно необходимо свести к минимуму остановки оборудования для переналадки, в ожидании поступления материалов и т. п. Это требует повышения однообразия работ, выполняемых на каждом рабочем месте, а также использования быстропереналаживаемого оборудования (станков с программным управлением), копировальных станков и т. д.
Одной из предпосылок непрерывности производства является прямоточность в организации производственного процесса, которая представляет собой обеспечение кратчайшего пути прохождения изделием всех стадий и операций производственного процесса, от запуска в производство исходных материалов и до выхода готовой продукции. Прямоточность характеризуется коэффициентом Кпр, представляющим соотношение длительности транспортных операций Ттр к общей продолжительности производственного цикла Тц:
где j – количество транспортных операций.
В соответствии с этим требованием взаимное расположение зданий и сооружений на территории предприятия, а также размещение в них основных цехов должно соответствовать требованиям производственного процесса. Поток материалов, полуфабрикатов и изделий должен быть поступательным и кратчайшим, без встречных и возвратных движений. Вспомогательные цехи и склады должны размещаться возможно ближе к обслуживаемым ими основным цехам.
Для обеспечения полного использования оборудования, материально-энергетических ресурсов и рабочего времени важное значение имеет ритмичность производства, являющаяся основополагающим принципом его организации.
Принцип ритмичности предполагает равномерный выпуск продукции и ритмичный ход производства. Уровень ритмичности может быть охарактеризован коэффициентом Кр, который определяется как сумма отрицательных отклонений достигнутого выпуска продукции от заданного плана
где A – сумма ежедневно недоданной продукции; n – длительность планового периода, дни; П – плановый выпуск продукции.
Равномерный выпуск продукции означает изготовление в равные промежутки времени одинакового или постепенно возрастающего количества продукции. Ритмичность производства выражается в повторении через равные промежутки времени частных производственных процессов на всех стадиях производства и "осуществлении на каждом рабочем месте в равные промежутки времени одинакового объема работ, содержание которых в зависимости от метода организации рабочих мест может быть одинаковым или различным.
Ритмичность производства – одна из основных предпосылок рационального использования всех его элементов. При ритмичной работе обеспечивается полная загрузка оборудования, нормальная его эксплуатация, улучшается использование материально-энергетических ресурсов, рабочего времени.
Обеспечение ритмичной работы является обязательным для всех подразделений производства – основных, обслуживающих и вспомогательных цехов, материально-технического снабжения. Неритмичная работа каждого звена приводит к нарушению нормального хода производства.
Порядок повторения производственного процесса определяется производственными ритмами. Необходимо различать ритм выпуска продукции (в конце процесса), операционные (промежуточные) ритмы, а также ритм запуска (в начале процесса). Ведущим является ритм выпуска продукции. Он может быть длительно устойчивым только при условии, если соблюдаются операционные ритмы на всех рабочих местах. Методы организации ритмичного производства зависят от особенностей специализации предприятия, характера изготовляемой продукции и уровня организации производства. Ритмичность обеспечивается организацией работы во всех подразделениях предприятия, а также своевременной его подготовкой и комплексным обслуживанием.
Современный уровень научно-технического прогресса предполагает соблюдение гибкости организации производства. Традиционные принципы организации производства ориентированы на устойчивый характер производства – стабильную номенклатуру продукции, специальные виды оборудования и т. п. В условиях быстрого обновления номенклатуры продукции меняется технология производства. Между тем быстрая смена оборудования, перестройка его планировки вызвали бы неоправданно высокие затраты, и это явилось бы тормозом технического прогресса; невозможно также часто менять производственную структуру (пространственную организацию звеньев). Это выдвинуло новое требование к организации производства – гибкость. В поэлементном разрезе это означает прежде всего быструю переналаживаемость оборудования. Достижения микроэлектроники создали технику, способную к широкому диапазону использования и производящую в случае необходимости автоматическую самоподналадку.
Широкие возможности повышения гибкости организации производства дает использование типовых процессов выполнения отдельных стадий производства. Хорошо известно построение переменно-поточных линий, на которых без их перестройки может изготовляться различная продукция. Так, сейчас на обувной фабрике на одной поточной линии изготовляются различные модели женской обуви при однотипном методе крепления низа; на автосборочных конвейерных линиях без переналадки происходит сборка машин не только разной расцветки, но и модификации. Эффективно создание гибких автоматизированных производств, основанных на применении роботов и микропроцессорной техники. Большие возможности в этом плане обеспечивает стандартизация полуфабрикатов. В таких условиях при переходе на выпуск новой продукции или освоении новых процессов нет необходимости перестраивать все частичные процессы и звенья производства.
Одним из важнейших принципов современной организации производства является ее комплексность, сквозной характер. Современные процессы изготовления продукции характеризуются сращиванием и переплетением основных, вспомогательных и обслуживающих процессов, при этом вспомогательные и обслуживающие процессы занимают все большее место в общем производственном цикле. Это связано с известным отставанием механизации и автоматизации обслуживания производства по сравнению с оснащенностью основных производственных процессов. В этих условиях становится все более необходимой регламентация технологии и организации выполнения не только основных, но и вспомогательных и обслуживающих процессов производства.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта /
5.3.1. Законы организации производства
и конкурентоспособность
Любая наука последовательно проходит три этапа развития: накопление материала, его систематизация, установление закономерностей. Логистика как наука в настоящее время находится на рубеже второго этапа. Систематизация имеющегося материала еще не закончена, а параллельно уже предпринимаются попытки определить принципы и выявить закономерности оптимизации потоковых процессов. Как наука и практика логистика имеет целью повышение организованности производственных систем, и поэтому она тесно взаимодействует с организацией производства как наукой о проектировании, создании и развитии производственных систем. Законы и закономерности организации производства являются базой для решения логистических проблем.
В настоящее время в теории организации производства можно выделить две группы закономерностей: закономерности организации производственных систем и закономерности организации производственных процессов. Большим достижением в современной теории организации производства можно считать выявление и описание того, как проявляются законы организации высокоэффективных, ритмичных производственных процессов. Речь идет о следующих законах:
Законе упорядоченности движения предметов труда в производстве;
Законе календарной синхронизации продолжительности технологических операций;
Законе эмерджентности основных и вспомогательных производственных процессов;
Законе резервирования ресурсов в производстве;
Законе ритма производственного цикла выполнения заказа.
Использование вышеназванных законов организации производственных процессов позволяет спланировать и поддерживать ритмичную работу производственных подразделений предприятия, т. е. работу в форме рациональной организации производственных процессов, при которой процессы изготовления отдельных деталей, комплектов деталей и выполнения отдельных заказов программы сочетаются по заранее определенному плану. Это сочетание и обеспечивает ритмичную работу как непрерывное возобновление всего производственного процесса одновременно (параллельно) во всех производственных подразделениях и на каждом рабочем месте в строгом соответствии с плановой пропорциональностью, технологической прямоточностью и экономически обоснованной надежностью выпуска изделий в установленные сроки и надлежащего качества.
Организация и поддержание ритмичной работы каждого предприятия и его производственных подразделений позволяет устранить традиционные потери ресурсов рабочего времени рабочих и оборудования (а они составляют не менее 40\% первоначальной величины ресурсов) по организационно-техническим причинам. Организация и поддержание ритмичной работы каждого предприятия предполагает целенаправленное резервирование ресурсов в плане до 5-8\% их первоначальной величины. И наконец, организация и поддержание ритмичной работы каждого предприятия обеспечивает ему конкурентные преимущества: лидерство по минимуму затрат, гарантированное время доставки заказов, индивидуализацию изделий по требованиям заказчиков, гибкое регулирование объема производства, расширение сервисных услуг и ряд других преимуществ.
5.3.2. Закон упорядоченности движения
предметов труда в производстве
Традиционное отсутствие стандартизации и типизации индивидуальных технологических маршрутов изготовления разных наименований предметов труда (деталей) вызывает неупорядоченное, почти хаотическое их движение в производстве. В этом нетрудно убедиться, если маршруты движения деталей наложить на планировку предприятия и его производственных подразделений, которые участвуют в их изготовлении. При хаотическом движении деталей время завершения той или иной операции или изготовления изделия в целом может определяться только в порядке прогноза по той или иной вероятностной модели.
Эта особенность организации производственного процесса в пространстве и во времени позволяет сформулировать закон упорядоченности движения предметов труда в производстве: без предварительной организации движения предметов труда по типовым межцеховым и внутрицеховым технологическим маршрутам вообще невозможно планирование хода производства. В самом деле, если известны направление движения и средняя его скорость, то, очевидно, можно установить предельные сроки достижения заданного пункта на трассе движения. Это очень важно при планировании хода производства по отдельным заказам.
Традиционно считается, что обработка партии деталей на технологической операции есть движение этой партии, а время ее межоперационного пролеживания в ожидании освобождения последующего рабочего места или простой рабочего места в ожидании завершения обработки этой партии деталей на предыдущей операции - это время перерывов в ходе производственного процесса. Длительность перерывов имеет средневероятностный характер, поэтому надежное планирование сроков хода производства возможно лишь при использовании предельно вероятностных сроков выполнения работ.
Упорядоченное движение деталей в производстве может достигаться двумя способами:
1) стандартизацией и типизацией межцеховых и внутрицеховых технологических маршрутов;
2) проектированием типовой схемы движения предметов труда в производстве (ТСД ПТ).
Стандартизация и типизация техмаршрутов не позволяет учесть все возможности в формировании однонаправленных материальных потоков, тогда как проектирование ТСД ПТ на основе конструкторско-технологического классификатора предметов труда на всю производственную программу обеспечивает использование всех потенциальных возможностей организации однонаправленных материальных потоков. ТСД ПТ делает возможным более чем десятикратное сокращение количества различных межцеховых технологических маршрутов (расцеховок). Использование ТСД ПТ также ведет к резкому сокращению количества внутрипроизводственных связей между участками, многократно уменьшает сложность и трудоемкость планирования и управления производством и, кроме того, создает необходимую организационную основу согласования сроков выполнения работ с полной загрузкой плановых рабочих мест и производственных подразделений при минимально необходимом и комплектном незавершенном производстве.
Повышению упорядоченности движения предметов труда в производстве способствует рациональная очередность запуска деталей в производство. Упорядочение запуска деталей в производство по разным критериям может обеспечивать либо сокращение длительности совокупного цикла изготовления рассматриваемых деталей, либо уменьшение внутрисменных простоев рабочих мест, либо повышение устойчивости осуществления производственного процесса по плану-графику. Использование этих возможностей также способствует повышению эффективности производства.
5.3.3. Проявление закона непрерывности хода
производственного процесса
Производственный процесс протекает во времени и пространстве. Время протекания производственного процесса характеризуется длительностью производственного цикла, временем простоя рабочих мест и временем пролеживания предметов труда. Все три характеристики, особенно две последние, сильно зависят от значения максимальной продолжительности одной из операций, средней продолжительности всех операций и степени асинхронности продолжительности операций. Пространственное протекание производственного процесса характеризуется: а) производственной структурой; б) структурой располагаемых ресурсов; в) последовательностью и структурой трудовых затрат, необходимых для изготовления выпускаемой продукции при выполнении производственной программы предприятия.
Изменение организации движения предметов труда во времени постоянно приводит к одним и тем же результатам: изменяется длительность производственного цикла, изменяется суммарное время простоя рабочих мест и изменяется суммарное время межоперационного пролеживания предметов труда. Фактическая длительность производственного цикла по сравнению с расчетной является итоговой оценкой, характеризующей уровень достоверности и качества календарно-плановых расчетов хода производства. Минимизация потерь производства от суммарного времени простоев рабочих мест и от суммарного времени межоперационного пролеживания предметов труда характеризует уровень организованности и эффективности хода производства.
Любые изменения организации движения предметов труда в пространстве, в соответствии с законом упорядоченности движения, не должны нарушать однонаправленности материальных потоков. В противном случае будут потеряны достоверность календарно-плановых расчетов и надежность своевременного выполнения обязательств по поставкам продукции.
Межоперационное пролеживание предметов труда и простои рабочих мест в процессе изготовления изделий служат своеобразными календарными компенсаторами, выравнивающими календарную длительность смежных технологических операций на производственных участках. Эффективность процесса изготовления зависит от того, какой из календарных компенсаторов используется в большем или меньшем объеме. В процессе производства время межоперационного пролеживания предметов труда и время простоев рабочих мест противопоставляются друг другу как различные календарные компенсаторы, исключающие из производственного процесса различные элементы производства: либо рабочего и средства труда, либо предметы труда.
Уже при ближайшем рассмотрении очевидно, что в условиях непоточного производства предпочтительнее непрерывная загрузка рабочих мест. Это подтверждается и при более глубоком анализе потерь производства от 1 часа простоя рабочего места и 1 часа пролеживания партии предметов труда. В условиях же поточного производства, напротив, предпочтительнее простои рабочих мест, так как задержка движения одного предмета труда на 1 час равноценна остановке каждого рабочего места поточной линии на 1 час. Сопоставление потерь производства от 1 часа простоя рабочего места и от 1 часа пролеживания партии предметов труда позволяет сформулировать некоторые правила выбора рациональных (эффективных) методов календарной организации производственного процесса:
Во всех типах производства 1 час простоя рабочего места и 1 час пролеживания партии предмета труда противопоставляются друг другу не только как различные компенсаторы, выравнивающие длительности операций, но и как разные по величине потери производства;
В непоточном производстве производственный процесс должен организовываться по принципу непрерывной загрузки рабочих мест в противоположность принципу непрерывного движения предметов труда в поточном производстве;
Выбор принципа организации производственного процесса (непрерывная загрузка рабочих или непрерывное движение предметов труда) в конкретных условиях определяется соотношением потерь производства от простоя рабочих мест и от пролеживания предметов труда.
5.3.4. Проявление закона ритма производственного цикла
изготовления изделия
Закон ритма производственного цикла изготовления изделия проявляется каждый раз, когда в процессе изготовления отдельного изделия или его частей формируется или фиксируется относительно их производственных циклов (времени их производства) неравномерность потребления ресурсов рабочего времени рабочих и оборудования.
Закон ритма производственного цикла изготовления изделия - это объективно существующая совокупность существенных причинно-следственных связей между параметрами производственной программы предприятия (т. е. составом, сроками, приоритетами, пропорциями объектов производства и их структурной трудоемкости), с одной стороны, и структурой элементов производства (например, структурой ресурсов рабочего времени различных рабочих мест основного производства), потребляемых в производстве, - с другой.
Закон ритма производственного цикла изготовления изделия - это существенные связи, которые: а) проявляются при согласовании и гармонизации количественных организационно-технологических пропорций сопрягаемых элементов процесса производства (предметов труда, работников и рабочих мест) в пространстве и времени; б) зависят от параметров производственной программы и от особенностей организации производства на предприятии и на каждом участке производства. Общеизвестно, что согласование работ только по срокам - недостаточная гарантия своевременного исполнения заказа. Работы должны быть взаимосвязаны как по срокам, так и по объемам и структуре используемых ресурсов во времени и пространстве.
Неравномерность потребления материальных и трудовых ресурсов в течение производственного цикла изготовления изделия была подмечена уже давно. Так, еще в начале 1930-х годов предлагалось путем календарного перераспределения процессов изготовления деталей изделия организовать равномерное распределение всей «производственной работы» по изделию на протяжении его производственного цикла. Однако практически даже при тщательной проработке календарных графиков изготовления изделий невозможно получить равномерную по величине «производственную мощность процесса».
Неравномерность трудовых затрат по величине и структуре в течение производственного цикла изготовления изделия обусловливается технологией производства (определенной последовательностью технологических операций), которые вызывают, например, резкие изменения величины и структуры трудовых затрат в моменты завершения технологических операций над комплектом деталей изделия. Так, в момент запуска ведущих деталей количество рабочих мест, на которых выполняются первые операции над деталями комплекта рассматриваемого изделия, сильно ограничено по сравнению с количеством деталей комплекта.
С одной стороны, число рабочих мест, на которых выполняются первые операции технологического процесса, намного меньше общего числа рабочих мест, участвующих в производстве; с другой стороны, не все рабочие места, на которых выполняются первые операции, могут быть заняты изготовлением деталей комплекта рассматриваемого изделия, так как одновременно с деталями данного изделия запускаются детали других изделий. Поэтому в момент запуска ведущих деталей на механообрабатывающем участке фронт рабочих мест, одновременно участвующих в изготовлении деталей рассматриваемого комплекта, незначителен и намного меньше среднего расчетного числа рабочих мест, которые непрерывно на протяжении производственного цикла изготовления изделия должны участвовать в изготовлении деталей комплекта данного изделия.
После прохождения ведущими деталями комплекта первых технологических операций в работу постепенно запускаются все остальные детали комплекта. С момента запуска первой детали комплекта на первую операцию процесса и до момента запуска первой детали комплекта на последнюю операцию процесса развертывается процесс изготовления комплекта деталей. Фронт рабочих мест, одновременно занятых изготовлением деталей данного комплекта, с момента запуска начинает возрастать и достигает своего максимума в момент завершения первой операции процесса (в момент завершения обработки деталей комплекта на первой операции типового технологического маршрута).
Если достигнута наилучшая организованность производственного процесса во времени и пространстве, то действует правило «золотого сечения»: в момент, соответствующий точке «золотого сечения», производственный цикл изготовления рассматриваемого комплекта деталей делится на две части; причем производственный цикл изготовления комплекта так относится к своей большей части, как эта большая часть цикла относится к меньшей (рис. 5.2).
В точке «золотого сечения» количество рабочих мест, привлеченных к изготовлению деталей комплекта, как правило, в два раза превышает среднее
Рис. 5.2. Кривая «золотого сечения»:
кривая KSC показывает, как оптимально должен развиваться производственный процесс, если необходимо выполнить объем работ ОАВС за 100 ед. времени. Планируемая работа объемом ОАВС может быть выполнена в срок, если в точке «золотого сечения» М (Тц == 61,8) привлечь ресурсы в размере не менее Q (59 ед.). Свойства «золотого сечения»: I) точка М делит прямую ОС в пропорции ОС: ОМ = ОМ: МС; 2) точка L делит прямую MS в пропорции SM: LM = LM: LS; 3) площадь под кривой «золотого сечения» KSC должна равняться площади прямоугольника ОАВС
среднее количество рабочих мест, выделяемых в плане для изготовления рассматриваемого комплекта деталей. Для оптимального процесса изготовления комплекта деталей точка «золотого сечения» должна находиться между 2/3, и 3/4 длительности цикла механообработки рассматриваемого комплекта деталей. В этот момент в изготовлении деталей данного комплекта одновременно участвуют рабочие места, на которых выполняются промежуточные и финишные операции технологического маршрута изготовления комплекта деталей.
С момента завершения обработки комплекта деталей на первой операции процесс изготовления рассматриваемого комплекта деталей начинает свертываться. Фронт рабочих мест постепенно сокращается. По мере завершения изготовления все большей части деталей рассматриваемого комплекта число одновременно работающих промежуточных рабочих мест сильно сокращается. В конце цикла изготовления рассматриваемого комплекта деталей работают только финишные рабочие места.
Из вышеизложенного можно сделать следующий вывод: на протяжении цикла механообработки комплекта деталей изделия в одном подразделении фронт рабочих мест сильно изменяется по числу и по составу. Ритм производственного цикла изготовления изделия представляет собой закономерное сочетание процессов развертывания и свертывания изготовления комплектов заготовок, деталей, сборочных единиц изделия по стадиям производства и производственным участкам, а в каждом производственном подразделении - закономерное изменение объема и состава выполняемых работ над каждым комплектом предметов труда данного изделия относительно производственного цикла изготовления комплекта деталей в данном подразделении. При этом изменение длительности цикла выполнения работ над комплектом предметов труда данного изделия в любом производственном подразделении не меняет внутренних пропорций распределения объема и состава этих работ относительно одних и тех же долей производственного цикла рассматриваемого комплекта предметов труда. Удлинение производственного цикла изготовления комплекта предметов труда, как правило, связано с уменьшением количества рабочих мест, выделяемых для изготовления этого комплекта.
Существуют три возможных метода моделирования ритма производственного цикла изготовления изделия: статистический, статический и динамический. В качестве статистического метода используется статистическое моделирование процесса изготовления изделия, и на этой основе разрабатывается норматив календарного распределения трудоемкости изделия относительно его производственного цикла. Методика статистического моделирования ритма производственного цикла изготовления изделия относительно проста. Выбираются все пооперационные наряды, по которым оплачивалось изготовление уже выпущенного изделия. Наряды сортируются по цехам, по группам взаимозаменяемого и специального оборудования. Затем проводится дополнительная сортировка нарядов каждой группы по календарным интервалам в соответствии со сроками исполнения. В качестве таких интервалов могут использоваться дни, недели и месяцы, например, для производственных циклов большей длительности.
Трудоемкость работ в пооперационных нарядах, попавших в данный интервал календарного времени, суммируется, и получаются вариационные ряды (абсолютного) распределения трудовых затрат каждого вида в течение фактической длительности производственного цикла изделия. Если на график точками нанести каждое значение отдельного вариационного ряда и последовательно соединить эти точки, то получится ломаная линия, отражающая фактическое календарное распределение трудоемкости выполнения работ определенного вида относительно длительности производственного цикла изготовления изделия.
Фактическая длина производственного цикла изготовления изделия делится обычно на 10 равных частей. Каждому отрезку длины цикла соответствует своя площадь, ограниченная ломаной линией фактического распределения трудоемкости. Таких участков получается также десять. Затем определяется удельный вес каждого участка в общей площади. Получается вариационный ряд, отражающий удельное распределение трудовых затрат данного вида работы относительно каждой 1/10 доли фактического производственного цикла изделия. Так делается по каждому виду работ, и получается статистическая модель распределения трудовых затрат, или статистическая модель ритма производственного цикла изготовления изделия.
Статический метод моделирования ритма производственного цикла изготовления изделия предполагает предварительное построение статичной модели процесса производства. В качестве такой модели рекомендуется пооперационная схема вхождения (разузлования) в изделие сборочных единиц, деталей, заготовок, полуфабрикатов и т. д. За календарную продолжительность каждой операции в этой схеме обычно принимают одну смену.
Пооперационная схема вхождения напоминает собой «дерево», в котором в качестве «ствола» выступают операции главной сборки, в качестве крупных «ветвей», отходящих от «ствола», - операции сборки сборочных единиц, а «ветки» - это операции по изготовлению деталей и заготовок. Если за начало отсчета принять момент завершения последней операции генеральной сборки и присвоить ей первый номер, то, присваивая номера каждой операции «ствола», «ветки» в последовательности, обратной ходу технологического процесса, получим привязку каждой технологической операции изготовления изделия к определенному номеру смены, которая принимается за такт планирования.
Операция, имеющая наибольший номер, по существу, определяет длительность производственного цикла изготовления изделия. Если теперь в каждом такте планирования просуммировать трудоемкость операций по видам работ, то получим распределение трудоемкости изготовления изделия по видам работ относительно каждой доли его производственного цикла, т. е. будет сформулирован статичный ритм производственного цикла изготовления изделия.
Статистическая модель отражения ритма производственного цикла изготовления изделия с ошибкой в 40\%, а статичная с ошибкой в 30\% прогнозируют (улавливают) характер изменения мощности процесса изготовления изделия по фазам производственного процесса. Эти неточности в определении календарного распределения структуры трудоемкости изготовления изделия приводят в планировании к ошибкам относительно назначения договорных сроков поставки, непредсказуемому появлению узких мест в производстве, большим потерям рабочего времени, рабочих мест и оборудования. При использовании статистического метода теряется примерно 40\%, а при использовании статического метода - примерно 30\% рабочего времени рабочих и оборудования.
В отличие от статистической и статичной модели динамическая модель ритма производственного цикла изготовления изделия позволяет с большей достоверностью устанавливать предельные вероятностные (самые поздние) сроки выполнения работ. При этом процессы изготовления каждого изделия увязываются с процессами изготовления всех остальных изделий, входящих в производственную программу; учитываются пространственная структура производственного цикла, динамика структуры трудоемкости изготовления каждого изделия, непрерывная загрузка производственных подразделений в ходе выполнения производственной программы.
Динамическая модель формирования ритма производственного цикла изготовления изделия строится на основе повышения организованности протекания производственного процесса и в целом способствует надежному определению длительности производственного цикла изготовления каждого изделия, обеспечивая рациональное использование производственных ресурсов (сокращение потерь рабочего времени до 5-10\%, устранение сверхурочных работ, увеличение загрузки оборудования, сокращение оборотных средств в незавершенном производстве).
5.3.5. Проявления закона календарной синхронизации
циклов процессов изготовления изделий и их частей
Синхронизация циклов процессов изготовления изделий и их частей имеет место в любом производственном процессе, но ей, как правило, не придавалось никакого значения, как будто она отсутствовала. Если процессом синхронизации циклов процессов не управлять, то продолжительности циклов увеличатся раза в три, так как при этом календарное выравнивание каждой части процесса превысит величину наибольшего цикла соответствующей части процесса. Это справедливо для каждого уровня разбиения процесса изготовления изделия на части: операция, деталь, комплектооперация, комплект деталей, стадия изготовления изделия (заготовительная, механообрабатывающая, сборочная). Неуправляемая синхронизация приводит к многократному превышению рационального уровня незавершенного производства и большим потерям рабочего времени рабочих и оборудования (в настоящее время в непоточном производстве потери рабочего времени достигают 50\%).
Знания о проявлениях закона синхронизации циклов процессов изготовления изделий и их частей необходимы как основа искусства управления производственным процессом с целью минимизации затрат на производство. Для обеспечения конкурентоспособности предприятия возможность минимизации затрат на производство имеет, как правило, первостепенное значение.
Синхронизация циклов технологических операций
Межоперационное пролеживание предметов труда и простои рабочих мест в процессе изготовления изделий служат своеобразными календарными компенсаторами, выравнивающими календарную длительность смежных технологических операций на производственных участках. Явление выравнивания календарной продолжительности смежных технологических операций имеет силу закона. С действием этого закона можно познакомиться на различных примерах.
Пример 1 (непрерывно-поточное производство). Предварительная принудительная организационно-технологическая синхронизация продолжительности взаимосвязанных технологических операций обработки детали позволяет организовать непрерывно-поточную линию по ее изготовлению. На этой линии обеспечиваются непрерывность движения (изготовления) каждой детали и непрерывная загрузка каждого рабочего места. Но принудительная синхронизация продолжительности технологических операций - довольно дорогое удовольствие. К ней прибегают, когда выигрыш от синхронизации операций перекрывает расходы на нее.
Пример 2 (прерывно-поточное производство). На прямоточной линии синхронизация технологических операций - управляемый процесс. Например, при построении графика прямоточной линии предусматривается синхронизация продолжительности смежных технологических операций. Календарная организация всех форм поточного производства построена по принципу непрерывного движения деталей: синхронизация длительности деталеопераций здесь должна бы осуществляться только за счет простоев рабочих мест, но это неэффективно, так как 1 час простоя рабочего места (рабочего и оборудования) стоит дороже, чем 1 час пролеживания одной детали. Поэтому организуется параллельно-последовательное движение деталей, когда все микропростои рабочих мест концентрируются.
Эта концентрация становится возможной за счет допущения некоторого межоперационного пролеживания деталей. Концентрация микропауз простоев каждого рабочего места позволяет высвободить рабочего и на это время перевести его на другую операцию. Здесь синхронизация длительности деталеопераций до величины такта поточной линии осуществляется как за счет простоев оборудования рабочих мест, так и за счет межоперационного пролеживания деталей.
Вообще при любой форме организации производства неравная продолжительность технологических операций выравнивается до некоторого календарного предела либо за счет пролеживания деталей, либо за счет простоев рабочих мест, либо за счет того и другого одновременно.
Пример 3 (непоточное производство). В непоточном производстве при неупорядоченном движении деталей календарный передел выравнивания длительности технологических операций, как правило, больше максимальной длительности технологической операции, взятой из совокупности операций, выполняемых в рассматриваемый плановый период. При упорядоченном движении деталей минимальным календарным пределом выравнивания операций можно управлять.
Выравнивание длительности технологических операций в непоточном производстве имеет две объективные причины. Первая состоит в том, что подобно поточному производству организация непрерывности протекания производственного процесса в непоточном производстве требует синхронизации продолжительности операций. Вторая причина выравнивания - необходимость комплектования предметов труда в процессе их изготовления до размеров планово-учетной единицы (машинокомплект, условный комплект, бригадокомплект, маршрутный комплект и т. д.). Например, детали, уже прошедшие обработку, вынуждены пролеживать в ожидании изготовления самой последней детали комплекта, а те, что не попали на первую операцию сразу в момент запуска комплекта, вынуждены ожидать своей очереди запуска в обработку.
Календарный предел выравнивания длительности технологических операций характеризует ход производственного процесса с двух его противоречивых сторон - как непрерывность загрузки рабочих мест (Ri) и как непрерывность изготовления предметов труда (Rj). Естественно, что при заданных организационно-технологических условиях минимум затрат на производство достигается при наибольшей непрерывности использования средств производства (рабочих мест), а это соответствует единому оптимальному ритму изготовления партий деталей в производстве (Re).
Объемно-динамический метод планирования и организация хода производства по принципу непрерывной загрузки плановых рабочих мест позволяют обеспечить не только загрузку рабочих мест, но и минимальную длительность производственного цикла изготовления рассматриваемого маршрутного комплекта деталей (Тмкд). Если на каждой операции процесса изготовления маршрутного комплекта деталей (т. е. на комплектоопрации) используется одно или большее количество рабочих мест, то длительность производственного цикла можно определить по формуле:
¾ количество наименований деталей, подлежащих изготовлению на
участке в определенном плановом периоде и составляющих один
комплект деталей;
t’j ¾ средний интервал времени, через который осуществляется передача
партии деталей одного наименования на следующую
комплектооперацию после завершения их обработки на j-й
комплектооперации t’j = tj /Cj ;
t м’j - меньший из двух средних интервалов времени, через
которые осуществляется передача деталей комплекта со смежных
j-й или (j + 1)-й комплектооперации;
Сj - количество рабочих мест, участвующих в обработке деталей
комплекта на меньшей j-й комплектооперации;
t’j - средняя продолжительность выполнения технологических операций
над деталями комплекта на j-й комплектооперации (или на j-м виде
j - порядковый номер комплектооперации или операции типового
технологического маршрута, по которому детали рассматриваемого
комплекта проходят обработку, j = 1, ..., m.
Здесь цикл изготовления комплекта деталей определяется с учетом условий организации производственного процесса: количества номенклатурных позиций в плане (n’); количества рабочих мест, используемых на каждой операции процесса (Сj); средней продолжительности выполнения одной технологической операции над деталями комплекта на каждой j-й комплектооперации (Re). Этой формулой определяется связь между количеством номенклатурных позиций в плане, плановым сроком выполнения работ и нормативным размером партии деталей.
Синхронизация циклов изготовления деталей
Календарная синхронизация циклов изготовления деталей имеет явный характер. Так, если детали имеют одинаковое количество операций, то их циклы выравниваются вследствие выравнивания длительностей их операций. Детали в производственных подразделениях изготавливаются, как правило, комплектами, а это означает, что длительность цикла изготовления каждой детали комплекта равна длительности цикла изготовления рассматриваемого комплекта деталей.
Синхронизация длительности комплектооперации процесса
изготовления комплектов деталей
В настоящее время многие плановики производства сталкиваются с проблемой: какой фронт рабочих мест того или иного участка следует выделять для выполнения работ по конкретному изделию (заказу)? Проблема, как правило, усложняется тем, что одновременно нужно вести работы над несколькими заказами. Оказывается, и здесь спасает закон синхронизации - надо добиваться синхронизации комплектооперации, и тогда автоматически сокращается длительность циклов изготовления комплектов деталей. Рассмотрим простые примеры взаимосвязи комплектооперации.(рис. 5.3).
Условные обозначения:
<-> длительность комплектооперации
<----> опережения между комплектооперациями
Рис. 5.3. Иллюстрация синхронизации длительности комплектооперации:
Тц - совокупный цикл изготовления комплекта деталей
на трех операциях
Из рисунка видно, что при нарушениях синхронизации длительностей комплектооперации происходит удлинение совокупного цикла. Удлинение второй комплектооперации на 50 ед. (рис. 5.3,б) и уменьшение длины второй комплектооперации на 50 ед. (рис. 5.3, в) дают одинаковый результат - удлинение совокупного цикла на 50 ед.
На предприятиях по ходу движения материального потока с ним осуществляются различные логистические операции, которые в совокупности представляют сложный процесс превращения сырья, материалов, полуфабрикатов и других предметов труда в готовую продукцию.
Основу производственно-хозяйственной деятельности предприятия составляет производственный процесс, который представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов труда и естественных процессов, направленных на изготовление определенных видов продукции.
Организация производственного процесса состоит в объединении людей, орудий и предметов труда в единый процесс производства материальных благ, а также в обеспечении рационального сочетания в пространстве и во времени основных, вспомогательных и обслуживающих процессов.
Производственные процессы на предприятиях детализируются по содержанию (процесс, стадия, операция, элемент) и месту осуществления (предприятие, передел, цех, отделение, участок, агрегат).
Множество производственных процессов, происходящих на предприятии, представляет собой совокупный производственный процесс. Процесс производства каждого отдельного вида продукции предприятия называют частным производственным процессом. В свою очередь в частном производственном процессе могут быть выделены частичные производственные процессы как законченные и технологически обособленные элементы частного производственного процесса, не являющиеся первичными элементами производственного процесса (он, как правило, осуществляется рабочими разных специальностей с использованием оборудования различного назначения).
В качестве первичного элемента производственного процесса следует рассматривать технологическую операцию - технологически однородную часть производственного процесса, выполняемую на одном рабочем месте. Обособленные в технологическом отношении частичные процессы представляют собой стадии производственного процесса.
Частичные производственные процессы могут классифицироваться по нескольким признакам: по целевому назначению; характеру протекания во времени; способу воздействия на предмет труда; характеру применяемого труда.
По целевому назначению выделяют процессы основные, вспомогательные и обслуживающие.
Основные производственные процессы - процессы превращения сырья и материалов в готовую продукцию, являющуюся основной, профильной продукцией для данного предприятия. Эти процессы определяются технологией изготовления данного вида продукции (подготовка сырья, химический синтез, смешение сырья, фасовка и упаковка продукции).
Вспомогательные производственные процессы направлены на изготовление продукции или выполнение услуг для обеспечения нормального протекания основных производственных процессов. Такие производственные процессы имеют собственные предметы труда, отличные от предметов труда основных производственных процессов. Как правило, осуществляются они параллельно с основными производственными процессами (ремонтное, тарное, инструментальное хозяйство).
Обслуживающие производственные процессы обеспечивают создание нормальных условий для протекания основных и вспомогательных производственных процессов. Они не имеют собственного предмета труда и протекают, как правило, последовательно с основными и вспомогательными процессами, перемежаются с ними (транспортировка сырья и готовой продукции, их хранение, контроль качества).
Основные производственные процессы в основных цехах (участках) предприятия и образуют его основное производство. Вспомогательные и обслуживающие производственные процессы - соответственно во вспомогательных и обслуживающих цехах - образуют вспомогательное хозяйство. Различная роль производственных процессов в совокупном производственном процессе определяет различия в механизмах управления различными видами производственных подразделений. В то же время классификация частичных производственных процессов по целевому назначению может проводиться только применительно к конкретному частному процессу.
Объединение основных, вспомогательных, обслуживающих и других процессов в определенной последовательности образует структуру производственного процесса.
Основной производственный процесс представляет процесс производства основной продукции, который включает естественные процессы, технологический и рабочий процессы, а также межоперационное пролеживание.
Естественный процесс - процесс, который приводит к изменению свойств и состава предмета труда, но протекает без участия человека (например, при изготовлении некоторых видов химической продукции). Естественные производственные процессы можно рассматривать как необходимые технологические перерывы между оп рациями (остывание, сушка, вызревание и т. д)
Технологический процесс представляет собой совокупность процессов, в результате которых происходят все необходимые изменения в предмете труда, т. е. он превращается в готовую продукцию.
Вспомогательные операции способствуют выполнению основных операций (транспортировка, контроль, сортировка продукции и т. д.).
Рабочий процесс - совокупность всех трудовых процессов (основных и вспомогательных операций). Структура производственного процесса изменяется под воздействием технологии применяемого оборудования, разделения труда, организации производства и др.
Межоперационное пролеживание - перерывы, предусмотренные технологическим процессом.
По характеру протекания во времени выделяют непрерывные и периодические производственные процессы. В непрерывных процессах нет перерывов в процессе производства. Выполнение операций по обслуживанию производства происходит одновременно или параллельно с основными операциями. В периодических процессах выполнение основных и обслуживающих операций происходит последовательно, в силу чего основной производственный процесс оказывается прерванным во времени.
По способу воздействия на предмет труда выделяют механические, физические, химические, биологические и другие виды производственных процессов.
По характеру применяемого труда производственные процессы классифицируются на автоматизированные, механизированные и ручные.
Принципы организации производственного процесса представляют собой исходные положения, на основе которых осуществляются построение, функционирование и развитие производственного процесса.
Существуют следующие принципы организации производственного процесса:
Дифференциация - разделение производственного процесса на отдельные части (процессы, операции, стадии) и их закрепление за соответствующими подразделениями предприятия;
Комбинирование - объединение всех или части разнохарактерных процессов по изготовлению определенных видов продукции в пределах одного участка, цеха или производства;
Концентрация - сосредоточение определенных производственных операций по изготовлению технологически однородной продукции или выполнению функционально-однородных работ на отдельных рабочих местах, участках, в цехах или производствах предприятия;
Специализация - закрепление за каждым рабочим местом и каждым подразделением строго ограниченной номенклатуры работ, операций, деталей и изделий;
Универсализация - изготовление деталей и изделий широкого ассортимента или выполнение разнородных производственных операций на каждом рабочем месте или производственном подразделении;
Пропорциональность - сочетание отдельных элементов производственного процесса, которое выражается в их определенном количественном отношении друг с другом;
Параллельность - одновременная обработка разных деталей одной партии по данной операции на нескольких рабочих местах и т. д.;
Прямоточность - осуществление всех стадий и операций производственного процесса в условиях кратчайшего пути прохождения предмета труда от начала до конца;
Ритмичность - повторение через установленные периоды времени всех отдельных производственных процессов и единого процесса производства определенного вида продукции.
Приведенные принципы организации производства на практике действуют не изолированно друг от друга, они тесно переплетаются в каждом производственном процессе. Принципы организации производства развиваются неравномерно - в тот или иной период тот или иной принцип выдвигается на первый план либо приобретает второстепенное значение.
Если пространственное сочетание элементов производственного процесса и всех его разновидностей реализуется на основе формирования производственной структуры предприятия и входящих в него подразделений, организация производственных процессов во времени находит выражение в установлении порядка выполнения отдельных логистических операций, рациональном совмещении времени выполнения различных видов работ, определении кален-дарно-плановых нормативов движения предметов труда.
Основой построения эффективной системы производственной логистики является производственное расписание, сформированное исходя из задачи удовлетворения потребительского спроса и отвечающего на вопросы: кто, что, где, когда и в каком количестве будет выпускать (производить). Производственное расписание позволяет установить дифференцированные по каждому структурному производственному подразделению объемные и временные характеристики материальных потоков.
Методы, применяемые для составления производственного расписания, зависят от типа производства, а также характеристик спроса и параметров заказов.
Тип производства может быть единичным, мелкосерийным, серийным, крупносерийным, массовым.
Характеристику типа производства дополняет характеристика производственного цикла - это период времени между моментами
Начала и окончания производственного процесса применительно к конкретной продукции в рамках логистической системы (предприятия).
Производственный цикл состоит из рабочего времени и времени перерывов при изготовлении продукции. В свою очередь, рабочий период складывается из основного технологического времени, времени выполнения транспортных и контрольных операций и времени комплектации.
Время перерывов подразделяется на время межоперационных, межучастковых и других перерывов.
Длительность производственного цикла во многом зависит от характеристики движения материального потока, которое бывает последовательным, параллельным, параллельно-последовательным.
Кроме того, на длительность производственного цикла влияют также формы технологической специализации производственных подразделений, система организации самих производственных процессов, прогрессивность применяемой технологии и уровень унификации выпускаемой продукции.
Производственный цикл включает также время ожидания - это интервал с момента поступления заказа до момента начала его выполнения, для минимизации которого важно изначально определить оптимальную партию изделий - партия, при которой затраты в расчете на одно изделие составляют минимальную величину.
Для решения задачи выбора оптимальной партии принято считать, что себестоимость продукции складывается из прямых затрат на изготовление, затрат на хранение запасов и затрат на переналадку оборудования и его простои при смене партии.
На практике часто оптимальная партия определяется прямым счетом, но при формировании логистических систем более эффективным является применение методов математического программирования.
Во всех сферах деятельности, но особенно в производственной логистике, важнейшее значение имеет система норм и нормативов. В нее включаются как укрупненные, так и детальные нормы расхода материалов, энергии, использования оборудования и т. д.
Нормы расхода материальных ресурсов - это максимально допустимое количество сырья, материалов, топлива, расходуемое на изготовление единицы продукции определенного качества и выполнение технологических операций, в том числе логистических.
Нормы расхода в общем виде выражаются как сумма чистого веса изготовленной продукции или веса материала, входящего в ее состав, и величины приемлемых отходов производства, а также других потерь. На практике нормы расхода классифицируются по различным признакам, например по степени детализации (сводные и специфицированные); по объекту нормирования (пооперационные, подетальные, поиздельные, поузловые) и т. п.
На основании норм расхода и производственной программы в логистике прогнозируются потребности производства и разрабатываются все логистические аспекты по формированию и управлению материальными потоками. Наличие нормативной базы является обязательным для функционирования логистических систем и подсистем, особенно для производственной логистики. Важнейшими нормативными показателями являются:
Удельный расход сырья и материалов;
Коэффициент использования материалов;
Расходный коэффициент;
Полезный расход сырья и материалов.
Нормативный полезный расход материала - это масса (объем) материальных ресурсов, образующих готовую продукцию. Определяют его по чертежу изделия и расчетной массе (объему) материала.
Коэффициентом использования материмое называют отношение полезного расхода материала к норме расхода. Данный критерий является одним из показателей эффективности материальных ресурсов, так как чем больше искомый коэффициент, тем полнее использование того или иного материала и меньше соответственно отходов производства.
Расходный коэффициент - показатель, обратный коэффициенту использования материалов.
Важную роль играет также показатель удельного расхода, который представляет собой количество фактически израсходованного материала на единицу продукции (работ). Определяется делением количества израсходованного материала на объем произведенной из него продукции.
На практике в логистике встречаются даже такие нормы, как нормы времени оформления документов, нормы времени принятия решений и др.
От качества норм, от их обоснованности и точности зависит экономическое состояние предприятия. В условиях рынка система норм и нормативов является не инструментом административного вмешательства в производственно-хозяйственные интересы структурных подразделений логистической системы и системы производства, а необходимым элементом внутренней организации процесса производства и регулятором внешних взаимоотношений.
