Производственного процесса

Т еорией и практикой выработаны принципы организации производственного процесса, предопределяющие его эффективность, которая проявляется в высоком уровне производительности труда, в минимальном при прочих равных условиях уровне себестоимости продукции и ее высоком качестве, в минимальных сроках изготовления изделий и др.

Организация производственного процесса на любом машиностроительном предприятии, в цехе или на участке базируется на рациональном сочетании во времени и в пространстве всех основных, вспомогательных и обслуживающих процессов. Это позволяет выпускать продукцию при минимальных затратах живого и овеществленного труда. Особенности и методы такого сочетания различны в разных производственных условиях. Однако при всем их многообразии организация производственных процессов подчинена некоторым общим принципам: дифференциации, концентрации и интеграции, специализации, пропорциональности, прямоточности, непрерывности, параллельности, ритмичности, автоматичности, профилактики, гибкости, оптимальности, избыточности, стандартизации и др. Рассмотрим их более подробно.

Принцип дифференциации предполагает разделение производственного процесса на отдельные технологические процессы, которые в свою очередь подразделяются на операции, переходы, приемы и движения, причем анализ особенностей каждого элемента позволяет выбрать наилучшие условия для его осуществления, обеспечивающие минимизацию суммарных затрат всех видов ресурсов.

К примеру, поточное производство многие годы развивалось за счет все более глубокой дифференциации технологических процессов. Выделение непродолжительных по времени выполнения операций позволяло упрощать организацию и технологическое оснащение производства, совершенствовать навыки рабочих, увеличивать производительность их труда. Однако чрезмерная дифференциация повышает утомляемость рабочих на ручных операциях за счет монотонности и высокой интенсивности процессов производства. Большое число операций приводит к излишним затратам на перемещение предметов труда между рабочими местами, установку, закрепление и снятие их с рабочих мест после окончания операций.

При использовании современного высокопроизводительного гибкого оборудования (станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, роботы и т. д.) принцип дифференциации переходит в принцип концентрации операций и интеграции производственных процессов. Принцип концентрации предполагает выполнение нескольких операций на одном рабочем месте (например, на многошпиндельных многорезцовых автоматах с ЧПУ). Операции становятся более объемными, сложными и выполняются в сочетании с бригадным принципом организации труда. Принцип интеграции состоит в объединении основных, вспомогательных и обслуживающих процессов.

Принцип специализации представляет собой форму разделения общественного труда, которая, развиваясь планомерно, обусловливает выделение на предприятии цехов, участков, линий и отдельных рабочих мест. Они изготавливают продукцию ограниченной номенклатуры и отличаются особым производственным процессом.

Сокращение номенклатуры выпускаемой продукции, как правило, приводит к улучшению всех экономических показателей, в частности к повышению уровня использования основных фондов предприятия, снижению себестоимости продукции, улучшению качества продукции, механизации и автоматизации производственных процессов. Специализированное оборудование при всех прочих равных условиях работает производительнее.

Уровень специализации рабочего места определяется коэффициентом закрепления операций К _{сп i}, выполняемых на одном рабочем месте за определенный промежуток времени (месяц, квартал):

где С _пр – число рабочих мест (единиц оборудования) производственной системы; – число операций, выполняемых на i -м рабочем месте в течение единицы времени (месяца, года).

При коэффициенте К _cп = 1 обеспечивается узкая специализация рабочего места, создаются предпосылки для эффективной организации производства. Для полной загрузки одного рабочего места одной операцией необходимо, чтобы соблюдалось условие

где – объем запуска деталей j -го наименования за единицу времени, например шт./мес.; – трудоемкость операции на i -м рабочем месте, мин; F _эф – эффективный фонд времени рабочего места, например мин/мес.

Принцип пропорциональности предполагает равную пропускную способность всех производственных подразделений, выполняющих основные, вспомогательные и обслуживающие процессы. Нарушение этого принципа приводит к возникновению узких мест в производстве или, наоборот, к неполной загрузке отдельных рабочих мест, участков, цехов, а также к снижению эффективности функционирования всего предприятия. Поэтому для обеспечения пропорциональности проводятся расчеты производственной мощности как по стадиям производства, так и по группам оборудования и производственным площадям. Например, если известны объем выпуска деталей N _з и норма штучного времени t _шт, то можно определить загрузку определенной i -й группы оборудования по формуле

Далее определяется пропускная способность этой группы оборудования:

после чего сопоставляется загрузка и пропускная способность i -й группы оборудования и определяется коэффициент его загрузки по формуле

Предпочтительным вариантом является такой, когда и Q_i = Р_i.

Таким образом, под пропорциональностью производственного процесса понимается такое его состояние, при котором все производственные подразделения предприятия, участвующие в нем, работают с одинаковой производительностью, обеспечивающей выполнение производственной программы, которая предусмотрена планом, в установленные сроки. Пропорциональность должна обеспечиваться не только между основными производственными процессами, но и между основными, вспомогательными и обслуживающими процессами.

Принцип пропорциональности – это принцип, выполнение которого обеспечивает равную пропускную способность разных рабочих мест одного процесса, пропорциональное обеспечение рабочих мест необходимыми ресурсами (материальными, кадровыми и др., в зависимости от процесса).

Рассмотрим пример. Первоначальная мощность рабочих мест по изготовлению партии деталей из четырех операций была следующей:

М ₁ = 10 М ₂ = 15 М ₃ = 6 М ₄ = 10 шт./смена

Пропускная способность (мощность) технологической цепочки составила в смену 6 штук. 3-е рабочее место является узким местом. Мощность 2-го рабочего места используется на 6 · 100 / 15 = 40 %. Мощности 1-го и 4-го рабочих мест используются на 60 %.

Для того чтобы повысить пропорциональность процесса, необходимо выполнить следующие действия:

1) пересмотреть конструкцию детали для обеспечения пропорциональности операций по трудоемкости;

2) пересмотреть технологический процесс, режимы обработки;

3) разработать и реализовать организационные мероприятия по замене оборудования, перепланировке участка;

4) дозагрузить рабочие места другими аналогичными деталями.

В реальной практике первый пункт реализуется крайне редко, второй пункт может приниматься чаще, но при более совершенной организации производства и изменении масштабов производства.

Вернемся к нашему примеру. Примем как исходное условие, что потребность в деталях составляет 10 штук в смену. Тогда для реализации четвертого пункта 3-е рабочее место требует установки еще одного аналогичного станка с такой же производительностью. В этом случае мощность 3-го рабочего места станет 12 штук в смену. Следовательно, на 2 единицы (около 80 мин) это рабочее место надо будет дозагрузить изготовлением другой детали. Второе рабочее место будет необходимо дозагрузить на 12 / 15 · 100 = 20 %. Если найдутся аналогичные детали для дозагрузки 2-го и 3-го рабочих мест, то линия по мощности будет отвечать требованиям пропорциональности.

Коэффициент пропорциональности определяется по формуле

Рассмотрим пример оценки пропорциональности по разряду работ:

Анализ данной таблицы показывает, что на 1-м рабочем месте разряд рабочего меньше разряда работы по технологии, на основании этого мы можем сделать вывод, что имеется вероятность брака. На 3-м рабочем месте, наоборот, разряд рабочего больше, чем разряд работы, и, следовательно, существует перерасход заработной платы, так как рабочему нужно платить по его разряду. На последнем рабочем месте выполняется финишная, чистовая операция 5-го разряда, и эту работу выполняет рабочий 3-го разряда. Экономия на заработной плате здесь противопоставляется значительному риску появления брака.

По фактическим данным пропорциональность технологической цепочки по наиболее узкому месту равна 60 %. Этот пример позволяет сделать вывод, что необходимо выработать и реализовать организационные мероприятия по обеспечению соответствия разрядов работ и рабочих.

Сущность принципа прямоточности состоит в том, чтобы при организации производственного процесса обеспечить кратчайший путь прохождения изделия по всем стадиям и операциям от запуска в производство исходных материалов до выхода готовой продукции. Поток материалов, полуфабрикатов и сборочных единиц должен быть поступательным и кратчайшим, без встречных и возвратных движений. Это обеспечивается соответствующей планировкой расстановки оборудования по ходу технологического процесса. Классическим примером такой планировки является поточная линия.

Принцип прямоточности — это принцип, характеризующий оптимальность пути прохождения предмета труда.

Коэффициент прямоточности определяется по формуле

где Д_опт – длина пути прохождения предмета труда, исключающая лишние звенья, возвраты на прежнее место, нерациональные маршруты; Д_факт – фактическая длина пути прохождения предмета труда.

Основным способом соблюдения требований принципа прямоточности является рациональное расположение зданий и сооружений на территории предприятия и технологического оборудования в цехах и на участках в соответствии с ходом технологического процесса.

Одной из характерных форм реализации принципа прямоточности является генеральный план предприятия.

Принцип непрерывности означает, что рабочий трудится без простоев, оборудование работает без перерывов, предметы труда не пролеживают на рабочих местах. Наиболее полно этот принцип проявляется в массовом или крупносерийном производстве при организации поточных методов производства, в частности при организации одно- и многопредметных непрерывно-поточных линий. Этот принцип обеспечивает сокращение цикла изготовления изделия и тем самым способствует повышению интенсификации производства.

Сущность данного принципа состоит в том, что производственный процесс должен организовываться так, чтобы в нем либо вовсе отсутствовали перерывы, либо они были минимальными. В машиностроении реализация этого принципа связана с большими трудностями и полностью достигается лишь тогда, когда при производстве какого-либо изделия все технологические операции по продолжительности равны или кратны друг другу. Это обеспечивает одновременную передачу деталей с одного рабочего места на другое, а следовательно, и непрерывность производственного процесса в целом.

Соблюдение принципа непрерывности производственного процесса позволяет сократить перерывы, повысить удельное значение технологического времени и уменьшить общую продолжительность изготовления изделия. Полностью требования данного принципа реализуются на непрерывно-поточных линиях, а особенно в автоматическом производстве.

Принцип непрерывности – это принцип рациональной организации процесса, определяемый отношением рабочего времени к общей продолжительности процесса.

Коэффициент непрерывности определяется по формуле

К_непр = Т_раб / Т_цикл,

где Т _раб – рабочее время; Т _цикл – общая продолжительность процесса, включающая простои или пролеживания предмета труда между рабочими местами, на рабочих местах и т. д.

Принциппараллельности предполагает одновременное выполнение частичных производственных процессов и отдельных операций над аналогичными деталями и частями изделия на различных рабочих местах, т. е. создание широкого фронта работы по изготовлению данного изделия. Параллельность в организации производственного процесса применяется в различных формах: в структуре технологической операции (многоинструментальная обработка на многошпиндельных многорезцовых полуавтоматах или параллельное выполнение основных и вспомогательных элементов операций); в изготовлении заготовок и обработке деталей (в цехах заготовки и детали находятся на разных стадиях готовности); в узловой и общей сборке. Принцип параллельности обеспечивает сокращение продолжительности производственного цикла и экономии рабочего времени.

Принцип параллельности – это принцип, который заключается в обеспечении максимально возможного одновременного выполнения частичных производственных процессов в их общем комплексе при изготовлении изделий.

В сложных машинах сотни и тысячи деталей обрабатываются одновременно, прежде чем они будут направлены на окончательную сборку. Одновременно (параллельно) могут не только обрабатываться отдельные детали, но и выполняться технологические операции на одной детали, например на многопозиционных агрегатных станках карусельного и барабанного типа, на многошпиндельных многорезцовых полуавтоматах и др. Принцип параллельности характеризует степень совмещения операции одного процесса во времени.

Принцип ритмичности непосредственно связан с принципом непрерывности. Сущность принципа ритмичности заключается в обеспечении выпуска в равные промежутки времени одного и того же или равномерно возрастающего количества продукции с повторением через определенные интервалы времени производственного процесса на всех его стадиях и операциях.

Принцип ритмичности – это принцип, характеризующий равномерность выполнения процессов во времени.

Коэффициент ритмичности рассчитывается по формуле

где V_{i ф} – фактический объем работ за анализируемый период (декада, месяц, квартал) в пределах плана (сверхплановые показатели не учитывается); V_{i п i} – плановые значения за соответствующий период. Предположим, что фактические и плановые объемы работ следующие:

Подставим данные таблицы в формулу расчета коэффициента ритмичности:

К _ритм = (5 + 10 + 20) / (20 + 20 + 20) = 0, 58.

Анализ данных таблицы показывает следующее: несмотря на то что за месяц план перевыполнен на 8 %, коллектив все равно работал плохо, поскольку 84 % плана было сделано в последнюю декаду. Следовательно, имела место штурмовщина и возможно появления брака.

Соблюдение ритма выпуска продукции является гарантией выполнения производственной программы в установленные сроки. Ритмичность работы на основном производстве зависит от равномерной (в соответствии с графиком) работы всех основных производственных цехов, включая вспомогательные и обслуживающие производства. Поэтому задача организации ритмичной работы является комплексной и сложной.

Требование принципа автоматичности состоит в том, чтобы в наибольшей мере освободить рабочего (оператора), других исполнителей от затрат ручного малопроизводительного труда при выполнении технологических операций и других работ.

Принципавтоматичности – это принцип, который предполагает максимальное выполнение операций производственного процесса автоматически, т. е. без непосредственного участия в нем рабочего либо под его наблюдением и контролем.

Автоматизация процессов приводит к увеличению объемов выпуска деталей, изделий, повышению качества работ, сокращению затрат живого труда, замене непривлекательного ручного труда более интеллектуальным трудом высококвалифицированных рабочих (наладчиков, операторов), к исключению ручного труда на работах с вредными условиями, замене рабочих роботами. Особенно важна автоматизация обслуживающих процессов. Автоматизированные транспортные средства и склады не только выполняют функции по передаче и хранению объектов производства, но и могут регламентировать ритм всего производства. Общий уровень автоматизации процессов производства определяется долей работ, выполняемых автоматически на основном, вспомогательном и обслуживающем производствах, в общем объеме работ предприятия. Уровень автоматизации определяется по формуле

У_авт = Т_авт / Т_общ,

где Т_авт – трудоемкость работ, выполняемых автоматическим или автоматизированным способом; Т_общ – общая трудоемкость работ на предприятии (цехе) за определенный период времени.

Уровень автоматизации может быть рассчитан как суммарно по всему предприятию, так и по каждому подразделению отдельно.

Использование в современном производстве средств вычислительной техники (в том числе компьютеров) и робототехники позволяет в значительной мере сократить затраты ручного труда и соединить производственный процесс с процессом управления им.

Принциппрофилактики предполагает организацию обслуживания оборудования, направленную на предотвращение аварий и простоев технических систем. Это достигается с помощью системы планово-предупредительных ремонтов (ППР).

Принципгибкости обеспечиваетэффективную организацию работ, дает возможность мобильно перейти на выпуск другой продукции, входящей в производственную программу предприятия, или на выпуск новой продукции при ее освоении. Он обеспечивает сокращение времени и материальных затрат на переналадку оборудования при выпуске деталей и изделий широкой номенклатуры. Наибольшее развитие этот принцип получает в условиях высокоорганизованного производства, где используются станки с ЧПУ, обрабатывающие центры (ОЦ), переналаживаемые автоматические средства контроля, складирования и перемещения объектов производства.

Особое значение принцип гибкости приобретает в условиях единичного и мелкосерийного производства. Реализация этого принципа наиболее эффективно осуществляется на основе применения электронной и микропроцессорной техники, позволяющей при заданных программах осуществлять переход от обработки одних деталей на обработку других за весьма короткие промежутки времени. Основанные на этом принципе гибкие производственные системы в последнее время получают широкое распространение в машиностроении.

Одним из путей улучшения перечисленных показателей рациональной организации производственных процессов является увеличение повторяемости процессов и операций. В свою очередь в качестве метода увеличения повторяемости процесса используются унификация и типизация разнохарактерных частичных процессов. Преимущество увеличения повторяемости процесса будет проиллюстрировано далее, в п. 5.2 «Типы производства».

Принципоптимальности состоит в том, что выполнение всех процессов по выпуску продукции в заданном количестве и в заданные сроки осуществляется с наибольшей экономической эффективностью или с наименьшими затратами трудовых и материальных ресурсов.

Приорганизации производства продукции всегда предполагается наличие у производственной системы некоторых оправданных (минимальных) резервов и страховых запасов, которые необходимы для сохранения управляемости и устойчивости системы. Дело в том, что различные нарушения нормального течения производственного процесса, возникающие в результате действия многих факторов, ряд из которых трудно или невозможно предвидеть, можно устранить методами управления, но они требуют затрат дополнительных производственных ресурсов. Поэтому, организуя производственную систему, необходимо предусмотреть такие запасы и резервы, например страховые (гарантийные) запасы сырья и резервы мощности предприятия и отдельных его подразделений. В каждом конкретном случае необходимая избыточность производственной системы устанавливается на основании практического опыта, статистических закономерностей или минимизируется на основе использования в экономике математических методов.

Принципстандартизации предполагает широкое использование стандартизации, унификации, типизации и нормализации при создании и освоении новой техники и новой технологии, что позволяет избежать необоснованного многообразия в материалах, оборудовании, технологических процессах и резко сократить продолжительность цикла создания и освоения новой техники (СОНТ).

При проектировании производственного процесса или производственной системы следует исходить из рационального использования изложенных выше принципов.

Контрольные вопросы и задания

1. Сформулируйте понятие производственного процесса.

2. Какие разновидности и структуры производственного процесса в машиностроении существуют?

3. Назовите научные принципы организации производственных процессов.

4. Раскройте понятие организации производственных процессов в пространстве.

5. Раскройте понятие организации производственных процессов во времени.

6. В чем состоит сущность и форма проявления принципа пропорциональности?

7. Дайте понятие и охарактеризуйте значение принципа ритмичности.

8. Каковы сущность и значение принципа гибкости?