Основные принципы организации и функционирования производства на машиностроительном предприятии

1 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА

1.1 РОДОВЫЕ ФУНКЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ

Последовательность осуществляемых действий на предприятии, связанных с производством продукции, характеризует организованность производственной системы во времени. Эти действия имеют определенные целевые установки. Однородные действия, объединенные по их назначению или роли в организации, называются внутренними функциями. Эти функции выполняются специализированными подразделениями предприятия, которые расположены на территории предприятия не хаотично, а упорядочено, что свидетельствует о пространственной организации системы. Например, операция сборки узла следует после операций изготовления деталей этого узла. Поэтому сборочный участок располагают после участков механообработки, а, например, литейный участок — перед участками механообработки. Каждый из этих участков имеет свое назначение, играет определенную роль в процессе производства продукции.

Функции, выполняемые внутренними подразделениями предприятия, можно разделить на три взаимосвязанные группы.

Специальные функции Основные функции процесса производства на машиностроительном предприятии реализуются основными цехами предприятия в следующей последовательности:

Заготовительная функция выполняется литейным, кузнечным цехами, участками резки металла. Обработочная реализуется в механическом, термическом, гальваническом цехах. Сборочная — в механосборочных и сборочных цехах.

Если на предприятии выполняются все три функции, то его относят к предприятиям с полным циклом изготовления изделий. Если завод осуществляет только заготовительные операции, то он имеет технологическую специализацию. Например, центролит — это завод, специализирующийся на литье разного размера, веса и сорта. На механических заводах, например, инструментальном или заводе поршневых колец выполняют заготовительные операции и механообработку. Обработочная и сборочная функция реализуются на механосборочных заводах, например, на заводе подшипников скольжения.

Такие заводы специализируются на выпуске отдельных сборочных узлов или комплектующих изделий.

Сборочные предприятия имеют предметную специализацию и обычно их относят к массовому или крупносерийному типу производства. Например, ВАЗ, КАМАЗ и т. д.

Вспомогательные функции выполняют цехи и службы предприятия, которые обеспечивают основные цехи техническими услугами (ремонт оборудования, транспортировка и складирование материалов и продукции), а также энергией (например, электроподстанция), горячей водой (котельная) и инструментом (инструментальный цех). Предприятие не обязательно располагает полным перечнем всех вспомогательных цехов и служб; с экономической точки зрения, это не всегда целесообразно. Однако, любое машиностроительное предприятие имеет свою ремонтную службу (ремонтно-механический цех — РМЦ) и складское хозяйство.

Специальные функции управления производством осуществляет заводоуправление, а также линейные руководители в цехах основного производства (начальник цеха, мастер участка). Заводоуправление, как правило, выполняет следующие специальные функции управления производством:

1) техническая подготовка производства к выпуску новых изделий;

2) планирование объемов работ и календарных сроков их выполнения по подразделениям предприятия;

3) учет затрат по видам продукции и подразделениям предприятия;

4) диспетчирование, т. е. устранение отклонений от разработанных планов и графиков и другие специальные функции.

Специальные функции являются следствием специализации работников подразделений предприятия на том или ином виде работы, виде деятельности. Закрытый перечень специальных функций невозможно составить. Это связано с тем, что в деловой среде организации происходят определенные перемены, изменения и предприятие реагирует на них возникновением специальных функций. Например, в связи с бурным развитием глобальных компьютерных сетей, предприятия, работающие в таких сетях, вынуждены пресекать несанкционированные проникновения внешних пользователей в собственную базу данных. Функция защиты своей базы данных — это относительно новый и важный вид деятельности работников предприятия, специализирующихся в этой области знаний. Однако, для одних организаций эта функция чрезвычайно актуальна, а для других — нет. Или, например, для государственного вуза маркетинговая деятельность имеет второстепенное значение, а для частного вуза она очень важна, поскольку его существование зависит от набора абитуриентов.

Таким образом, без тех или иных специальных функций организация может существовать, однако, имеются родовые функции системы, без которых она уже не является таковой. Существование промышленного предприятия обеспечивают три родовые функции (рис. 1.2).

Очевидно, что если будет отсутствовать, например, вторая родовая функция — преобразование ресурсов, то это будет не промышленное предприятие, а например, оптовая база, где товары складируются, но не подвергаются переработке или преобразованию. Эти три родовые функции реализуются каждым рабочим местом, производственным участком, цехом предприятия, предприятием, как целостной системой. Родовые функции присущи любому технологическому процессу. Однако, они не всегда выполняются в той последовательности, в какой они изображены на рис. 1.2. Например, на непрерывно движущемся рабочем конвейере сборка изделия осуществляется в процессе перемещения последнего в пределах рабочей зоны операции. На роторно-конвейерной линии преобразование материалов также происходит в процессе их транспортировки с операции на операцию. В этих случаях функции ввода-вывода реализуются параллельно, т. е. одновременно с функцией преобразования предметов труда. Родовые функции — это удобная абстракция, позволяющая формально описать любой производственный процесс. Однако, эти функции выполняют вполне определенные транспортные средства, станки и рабочие.

Скорость ввода ресурсов, например, материалов и скорость вывода продукции из производственной системы должны в среднем совпадать со скоростью преобразования ресурсов внутри этой системы. Например, поставки металла на предприятие осуществляются повагонно — по 80 т через каждые 10 дней, а механический цех перерабатывает по 8 т металла в день. Таким образом, средняя скорость обеспечения предприятия металлом 80/10 = 8 т в день совпадает с производительностью станков механического цеха также — 8 т деталей в день. В этом случае на складе будет поддерживаться средняя величина запаса 40 т (рис. 1.3).

Производительность второй родовой функции (преобразование ресурсов) характеризуется тангенсом угла наклона «гамма» отрезков прямых АВ, А1В1 и А2В2 к оси абсцисс. Чем меньше угол наклона, тем меньше производительность второй родовой функции, тем больше будет интервал времени поставки материалов на предприятие. Чем больше будет угол, тем быстрее идет преобразование ресурсов, тем чаще следует завозить материал на предприятие.

Если бы скорость ввода ресурсов и скорость их преобразования существенно отличались бы, то запас металла на складе предприятия, либо возрастал бы через каждые 10 дней, либо производство простаивало бы в конце этого периода из-за недостатка металла. Аналогичным образом должны быть согласованы объемы и интервалы поставок заготовок и деталей одних цехов предприятия другим.

В Японии получила распространение техника работы предприятий, получившая название «точно в срок». В этом случае, например, при производительности станков механического цеха 8 т деталей в день, поставки осуществлялись бы на предприятие ежедневно восьмитонным грузовиком. Запаса материала на предприятии вообще бы не было, однако, существенно выросли бы транспортные расходы, при отсутствии расходов на хранение материала.

Техника работы «точно в срок» возможна только в случае очень надежных поставщиков материалов, расположенных на небольшом расстоянии от предприятия. В случае ненадежных поставщиков материалов предприятие формирует страховые запасы материалов и комплектующих изделий на случай срыва очередной поставки. Следовательно, появляются дополнительные затраты на хранение страхового запаса, ухудшаются показатели оборачиваемости запасов. На рис. 1.4 показана ситуация, когда первая партия материалов величиной 80 т поступила с опозданием и предприятию пришлось расходовать страховой запас. Вторая поставка материалов должна быть увеличена на «дельта» n т, с тем, чтобы обеспечить текущий запас в 80 т и пополнить страховой запас в 40 т.

Если поставщики материалов и комплектующих изделий надежны, однако расстояния перевозки грузов большие, то, как правило, предприятию выгоднее формировать текущий запас материалов и комплектующих изделий, а не использовать технику работы «точно в срок». Оптимальный размер поставки материалов на предприятие можно рассчитать по формуле Вильсона

n 0 ="корень" ((2*N*a)/(P*" бета"))

где n 0 — оптимальная величина партии поставки материала, т; N — годовая потребность в материалах, т; a — расходы на обслуживание одной партии поставки, р.; P — цена материалов, р./т; «бета» — коэффициент, учитывающий затраты на хранение материалов на складе.

Графическая интерпретация формулы Вильсона дана на рис. 1.5. Из рисунка видно, что с ростом количества материала в партии поставки, количество этих поставок N/n в течение года уменьшится.

Следовательно, уменьшаются и годовые затраты, связанные с обслуживанием поставок (размещение заказа на материал, приемка материала, контроль прохождения платежей и т. д.). С другой стороны, с увеличением n растет требуемая площадь склада и, следовательно, увеличиваются и затраты на хранение партии материала. Складывая ординаты кривых 1 и 2 получим величину суммарных затрат, изображенных на рис. 1.5 кривой 3. Минимум на кривой 3 соответствует оптимальной величине партии n0 поставки материала.

П р и м е р. Годовая потребность предприятия в материале 800 т. Цена материала 9000 р./т; затраты на обслуживание одной поставки 300 р., независимо от ее величины; затраты на хранение партии принимаются равными 5% от среднегодовой стоимости материалов, хранящихся на складе. Определить рациональную величину партии поставки материала.

Р е ш е н и е. По формуле Вильсона определяем

n 0 ="корень" ((2*800*300)/(9000*0,05))=33 т.

Однако, 33 т не равны и не кратны годовой потребности предприятия в материалах, равной 800 т. Поэтому принимаем величину партии такой, чтобы количество поставок в течение года было бы целым числом. Очевидно, что при 40 т количество поставок будет равно 800/40 = 20. Окончательно величину партии поставок материалов принимаем равной 40 т, как наиболее близкую к оптимальной.

Формулу Вильсона также можно использовать и для расчета оптимальной величины партии отгрузки готовой продукции.

Укажем на некоторые полезные следствия, вытекающие из формулы Вильсона. Для этого рассмотрим внутризаводские поставки заготовок и деталей, которые осуществляются основными цехами предприятия. Введем в формулу Вильсона некоторые изменения. Будем считать, что P — это цеховая себестоимость одной заготовки или детали, произведенной цехом; a — затраты на переналадку оборудования в цехе при переходе с одного наименования деталей на другое. Очевидно, что при прочих равных условиях себестоимость деталей из цветных металлов будет больше чем из черных; себестоимость крупных деталей будет больше себестоимости мелких; по ходу технологического процесса себестоимость детали будет увеличиваться. Принимая во внимание вышесказанное можно прийти к следующим выводам:

1) для деталей из цветных металлов партия n 0 будет меньше, чем для деталей из черных металлов;

2) для мелких деталей n 0 будет больше, чем для крупных;

3) для заготовительных цехов величина n 0 будет больше, чем для сборочных.

1.2 ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА В ПРОСТРАНСТВЕ

Основные, вспомогательные и специальные функции управления производством взаимосвязаны (см. рис. 1.1). Эта взаимная связь и взаимообусловленность функций особенно четко просматривается на генеральном плане предприятия. Генеральный план — это вычерченное в определенном масштабе графическое изображение территории предприятия с расположением всех зданий, сооружений, складов, коммуникаций, дорог, зеленых насаждений и ограждений. Генеральный план разрабатывается на основе определенных принципов. Эти принципы позволяют рационально организовать процесс производства продукции на территории предприятия (т.е. в пространстве) и тем самым минимизировать затраты на строительство и эксплуатацию предприятия.

Основные принципы организации производства в пространстве (на территории предприятия) следующие.

1 Здания основных цехов, складов сырья и материалов, а также готовой продукции должны располагаться по ходу производственного процесса, обеспечивая минимальное значение грузооборота на предприятии. Внутри производственных подразделений также должен выполняться принцип прямоточности, т. е. путь прохождения изделием всех стадий и операций производственного процесса — от запуска в производство исходных материалов и до выхода готовой продукции — должен быть минимальным.

2 Склады сырья и основных материалов должны размещаться на границе территории предприятия со стороны ввоза грузов, около заготовительных цехов. Склады готовой продукции располагаются око-ло сборочных цехов в месте вывоза грузов с предприятия.

3 Вспомогательные цехи должны быть по возможности расположены ближе к основным цехам, потребляющим их продукцию.

4 Должна быть обеспечена компактность застройки за счет: рационального зонирования территории (зона основных цехов, энергетических подстанций, зона общезаводских служб и учреждений, зона складов); минимальных разрывов между зданиями и сооружениями; объединения отдельных цехов в одном здании — блоке цехов.

5 Взаимное расположение зданий должно удовлетворять всем правилам и нормам пожарно-технической безопасности, экологическим, санитарно-гигиеническим и другим требованиям.

Свое дальнейшее развитие генеральный план получает в планировке (размещении) оборудования и рабочих мест в пространстве цеха и производственного участка. На планировке цеха (участка) показываются: строительные элементы (стены, колонны); технологическое оборудование и производственный инвентарь (станки, машины, верстаки, стенды); подъемно-транспортные устройства (краны, транспортеры, рольганги); кладовые, конторские помещения, санитарные узлы, вспомогательные помещения, расположенные на площади цеха. Рациональная планировка должна обеспечивать благоприятные условия труда, наименьшую продолжительность производственного цикла и наилучшие условия для управления работниками и материальными факторами производства.

Взаимное расположение рабочих мест и оборудования определяется характером технологического Процесса и общей компоновкой цеха.

Применяются два основных способа расположения оборудования — по типам оборудования (цехи и участки технологической специализации) и по ходу технологического процесса (цехи и участки предметной специализации).

Первый способ характерен для единичного и мелкосерийного производства. Оборудование группируется по признаку однородности — участки токарных, фрезерных, шлифовальных станков и т. д. В механических цехах при обработке деталей, имеющих форму тел вращения, участки располагаются в следующем порядке: токарные, фрезерные, поперечно-строгальные, радиальнои вертикально-сверлильные станки и т. д. Учитывается также использование подъемно-транспортного оборудования. С этой целью это оборудование распределяется на группы в зависимости от веса обрабатываемых деталей и потребности в кранах и транспортных средствах соответствующей грузоподъемности.

При размещении оборудования по второму способу, характерному для цехов серийного и массового производства, руководствуются рядом правил:

* длина линий станков не должна превышать 60 м с учетом требований нормального обслуживания производственного процесса;

* линии станков следует размещать вдоль проходов; при передаче предметов труда из одного пролета в другой не должна нарушаться прямоточность движения;

* проходы и проезды должны пересекаться под прямыми углами во избежание излишних потерь площади;

* при расположении каждой отдельной единицы в линии учитывается удобство размещения станков относительно транспортных устройств.

На машиностроительных предприятиях часто проводятся перепланировки оборудования на участках и в цехах. Выбор рациональной планировки оборудования определяется тем, что она влияет на прямоточность, непрерывность и ритмичность производственного процесса, на величину транспортных расходов, себестоимость продукции, капиталовложения, уровень организации труда и т. д.

Для участка или цеха с ограниченной номенклатурой изготовляемых деталей и, следовательно, с небольшим числом различных технологических маршрутов нахождение рациональной планировки оборудования достаточно просто решается методами классического анализа. Для участков, на которых обрабатывается широкая номенклатура деталей при большом числе различных технологических маршрутов изготовления (например, свыше 100) нахождение оптимальной планировки оборудования является многовариантной задачей.

В общем случае число всех возможных вариантов расположения оборудования на участке определяется числом перестановок станков, которое может быть очень большим (например, для участка из шести станков число вариантов планировок оборудования составляет 720). Поэтому и возникает задача нахождения оптимального варианта планировки оборудования на многономенклатурном участке.

Наиболее обобщенным критерием, позволяющим получить количественную оценку влияния планировки оборудования производственного участка на результаты работы, является себестоимость продукции. Себестоимость продукции изменяется за счет следующих факторов: изменения затрат на перемещение материала в процессе производства на участке; изменение размеров производственной площади участка; повышения коэффициента загрузки оборудования. Влияние двух последних факторов на себестоимость продукции незначительно, поэтому основным фактором, влияющим на себестоимость продукции, является изменение затрат на перемещение материала в процессе производства. Затраты на перемещение, в свою очередь, зависят от объема грузооборота на участке. (Под грузооборотом понимается общий объем транспортных работ на участке.)

Таким образом, критерием количественной оценки того или иного варианта планировки может быть объем грузооборота. В таком показателе отражено влияние важнейших факторов: номенклатуры деталей, закрепленных за предметно-замкнутым участком; программы выпуска, веса деталей, маршрута обработки.

В процессе изготовления, в зависимости от вариантов планировки участка, детали проходят раз личный путь Lij, где Lij — общая длина транспортного пути за весь цикл изготовления i-го наименования детали при j-ом варианте.

Суммарный путь определяется по формуле Суммарный грузооборот участка зависит от плана расположения рабочих мест на участке Задача формулируется следующим образом. Требуется разместить рабочие места на площади участка или цеха так, чтобы свести к минимуму грузооборот участка, т. е. найти такую планировку рабочих мест, чтобы был обеспечен минимум величины Qi. Для решения сформулированной задачи можно применить метод направленного перебора — метод перестановок, основанный на приближении к оптимуму с помощью транспозиций матриц. Решение этой задачи возможно также с помощью метода Монте-Карло, метода с применением теории графов, а также с помощью «булевой» алгебры.

1.3 ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ВО ВРЕМЕНИ

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 может быть охарактеризована величиной отклонения пропускной способности (мощности) каждого технологического передела от запланированной величины выпуска продукции.

П р и м е р. Имеются три последовательно выполняемые операции с нормами времени: t1 = 6 мин/ед.; t2 = 4 мин/ед.; t3 = 2 мин/ед. Каждая операция выполняется на одном рабочем месте. Определить часовую производительность этой цепи рабочих мест.

Р е ш е н и е. Определим часовую пропускную способность каждого рабочего места. Первое рабочее место: 60/6 = 10 ед./ч; второе — 60/4 = 15 ед./ч и третье — 60/2 = 30 ед./ч. Следовательно, «узким местом» в технологическом процессе будет первое рабочее место и производительность всей цепи рабочих мест составит 10 ед./ч. Принцип пропорциональности в данном случае не выполняется. Второе и третье рабочее место будут недогружены и рабочие, выполняющие эти операции, будут заняты на (10/15) 100% = 67% и на (10/30) 100% = 33%, соответственно. Рабочий на первом рабочем месте будет занят на 100%.

Пропорциональность производства исключает перегрузку одних рабочих мест, т. е. возникновение «узких мест», и недоиспользование мощностей в других звеньях и является предпосылкой равномерной работы предприятия т. е. 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 увеличивают число 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. Вернемся к предыдущему примеру. Длительность изготовления 1 ед. продукции в этом случае составит:

t1 + t2 + t3 = 6 + 4 + 2 = 12 мин. Введем параллельные рабочие места на этих операциях c1 = 3, c2 = 2, c3 = 1 так, чтобы среднее время выполнения каждой операции было бы одинаковым: t1 / c1 = t2 / c2 = t3 / c3 = 2 мин. Очевидно, что в этом случае будет выполняться принцип пропорциональности («узкие места» будут отсутствовать), а длительность изготовления 1 ед. продукции сократится до 2 + 2 + 2 = 6 мин. Часовая производительность увеличится с 10 ед./ч до 60/2 = 30 ед./ч за счет введения параллельных рабочих мест.

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 и съема деталей, контрольных промеров, загрузки и выгрузки аппарата с основным технологическим процессом и т. п. Параллельное выполнение основных процессов реализуется в многопредметной обработке деталей, одновременном выполнении сборочно-монтажных операций над одинаковыми или различными объектами. Уровень параллельности производственного процесса может быть охарактеризован при помощи коэффициента параллельности исчисляемого как соотношение длительности производственного цикла при последовательном движении предметов труда Tp и фактической его длительности T «альфа» = Tp / T.

Коэффициент параллельности показывает во сколько раз данный производственный цикл короче последовательно организованного цикла.

Пропорциональности реализуемых технологических операций можно также достичь посредством перекомпоновки технологических переходов.

П р и м е р. Имеются три последовательно выполняемые ручные операции с нормами времени: t1 = 6 мин/ед.; t2 = 4 мин/ед.; t3 = 5 мин/ед. Каждая операция выполняется на одном рабочем месте. Разбить операции на технологические переходы и перекомпоновать их так, чтобы выполнялся принцип пропорциональности.

Р е ш е н и е. «Узким местом» является первая операция. Часовая производительность всей цепи ра;

бочих мест составит 60/6 = 10 ед./ч. Разделим первую операцию на два технологических перехода

t11 = 5 и

t12 = 1 мин/ед. и затем объединим t12 и t2. В результате получим t11 = 5, t12 + t2 = 1 + 4 = 5 и t3 = 5 мин/ед. Производительность процесса повысится: 60/5 = 12 ед./ч.

Перекомпоновка технологических переходов осуществима только в тех случаях, когда на смежных операциях установлено взаимозаменяемое оборудование, либо эти операции выполняют взаимозаменяемые рабочие.

В условиях сложного многозвенного процесса изготовления продукции все большее значение приобретает непрерывность производства, что обеспечивает ускорение оборачиваемости оборотных 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; сведения 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. Одними из предпосылок сокращения межоперационных перерывов являются 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, исчисляемым как соотношение длительности технологической части производственного цикла продолжительности тех и продолжительности полного производственного цикла Т «бета» = Ттех / Т.

Непрерывность производства рассматривается в трех аспектах: непрерывного участия в процессе производства предметов труда — сырья и полуфабрикатов; непрерывной загрузки оборудования; рационального использования рабочей силы (рабочего времени исполнителей). 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 быстро переналаживаемого оборудования (станков с программным управлением), копировальных станков и т. д.

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, который определяется отношением фактических объемов выпуска продукции nf, но не больше планового задания, к плановому выпуску продукции n

" сигма" = nf / n.

П р и м е р. Имеются следующие месячные показатели работы производственного участка:

Объем выпуска продукции, % Первая декада Вторая декада Третья декада Плановый n 33 33 34

Фактический nf 10 10 80

Определить коэффициент ритмичности работы участка в течение месяца по декадным данным. Решение.

" сигма" =(10+10+10)/(33+33+34)=0,54

Производственное задание на участке было выполнено, но участок работал неритмично — план был выполнен за счет объема продукции, произведенного в третьей декаде.

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 обеспечиваются 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.

ТРЕНИРОВОЧНЫЕ ЗАДАНИЯ З, а д, а н и е 1. Рассчитать величину грузооборота на производственном участке для данного варианта размещения станков на этом участке.

Вес детали, кг 3 2,5 0,80

Количество деталей, ед. 100 200 100

Расстояние перемещения, м 20 12 18

З, а д, а н и е 2. Имеются три последовательно выполняемые ручные операции с нормами времени: t1 = 4 мин/ед.; t2 = 5 мин/ед.; t3 = 3 мин/ед. Каждая операция выполняется на одном рабочем месте. Разбить операции на технологические переходы и перекомпоновать их так, чтобы выполнялся принцип пропорциональности. Определить часовую производительность цепи рабочих мест до и после перекомпоновки технологических переходов.

З, а д, а н и е 3. Выяснить выполняется ли принцип пропорциональности для различных групп оборудования. Перераспределить производственную программу так, чтобы этот принцип соблюдался. По технологии производства можно перераспределять производственную программу между группами токарных (ТК) и револьверных (РВ) станков. «Узкие места» определяются с точностью 5%.

Группа оборудования Токарные станки (ТК) Револьверные Фрезерные станки

(ФР) станки

(РВ) Производственная программа, ч 16 526 8163 2080

Пропускная способность группы, ч 15 024 8800 2000

РЕШЕНИЯ ТРЕНИРОВОЧНЫХ ЗАДАНИЙ Р е ш е н и е з, а д, а н и я 1 Величина грузооборота на участке определяется по формуле

Qi=$ ni*gi*Lig,=100*3*20 + 200*2,5*12 + 100*0,8*18 = 13 440 кг*м.

i=1

Р е ш е н и е з, а д, а н и я 2. «Узким местом» является вторая операция. Часовая производительность всей цепи рабочих мест до перекомпоновки составит 60/5 = 12 ед./ч. Разделим вторую операцию на два технологических перехода t21 = 4 и t22 = 1 мин/ед. и затем объединим t22 и t 3. В результате получим t 1 = 4, t21 = 4, t 22 + t 3 = 1 + 3 = 4 мин/ед. Производительность процесса после перекомпоновки технологических переходов повысится: 60/4 = 15 ед./ч.

Р е ш е н и е з, а д, а н и я 3. Определим коэффициенты загрузки различных групп оборудования:

ТК = 16 526 / 15 024 = 1,1; РВ = 8163 / 8800 = = 0,93; ФР = 2080 / 2000 = 1,04. Очевидно, что «узким местом» являются станки группы ТК, а недогруженной группой — станки РВ. Загрузка станков ФР находится в пределах нормы. Обозначим через х трудоемкость производственной программы, которую нужно передать со станков ТК на станки РВ так, чтобы загрузка станков ТК понизилась, например, до 1,04. Имеем: (16 526 — х) / 15 024 = 1,04, отсюда х = 901 ч. После перераспределения загрузка станков РВ увеличится: (8163 + 901) / 8800 = 1,03, но будет в пределах нормы (допустимая перегрузка 5%). Окончательно: для станков ТК трудоемкость производственной программы 16 526 — 901 = 15 625 ч, а для станков РВ 8163 + 901 = 9064 ч.

ТЕСТ

1 Основной производственный процесс состоит из следующих стадий:

а) заготовительной, обработочной и реализующей;

б) обрабатывающей, транспортной, складской;

в) заготовительной, обработочной и сборочной;

г) обработочной, складской и сборочной.

2 Если производственные участки располагаются по ходу технологического процесса, то выполняется принцип:

а) согласованности;

б) пропорциональности;

в) прямоточности;

г) комплексности.

3 Если производительность смежных производственных участков одинакова, то выполняется принцип:

а) равномерности;

б) ритмичности;

в) пропорциональности;

г) согласованности.

4 К основным цехам предприятия относят:

а) механический;

б) ремонтный;

в) инструментальный;

г) транспортный.

5 Оптимальную величину партии поставок материалов определяют исходя из следующих затрат:

а) на транспортные расходы и затраты на обработку материалов;

б) на хранение материалов и стоимость их приобретения;

в) на возобновление заказа и хранение материалов;

г) на переналадку оборудования и транспортные расходы.

6 Генеральный план предприятия это:

а) годовой план производства и реализации продукции;

б) план подготовки производства к выпуску новых видов продукции;

в) годовой финансовый план предприятия;

г) чертеж, на котором показано размещение на местности всех цехов и служб предприятия.

7 На участке технологической специализации установлено:

а) оборудование одного и того же функционального назначения, но разных типоразмеров;

б) оборудование различного функционального назначения, предназначенного для выпуска определенной продукции;

в) самое различное оборудование не предназначенное для выпуска определенной продукции;

г) оборудование для массового производства продукции.

8 При расчете коэффициента ритмичной работы предприятия учитывают объемы производства, а) которые были получены сверх установленного плана;

б) полученные фактически, но не превышающие планового задания;

в) только полученные фактически, независимо от плана производства;

г) максимальные и минимальные объемы производства.

9 Для непрерывного хода производственного процесса необходимо выполнение следующих принципов:

а) параллельности и комплексности;

б) прямоточности и ритмичности;

в) пропорциональности и ритмичности;

г) пропорциональности и прямоточности.

10 Производственная структура предприятия это а) совокупность цехов и служб предприятия и устойчивых взаимосвязей между ними;

б) совокупность служб, осуществляющих управление предприятием;

в) совокупность основных и вспомогательных цехов предприятия;

г) совокупность основных цехов, связанных между собой взаимными поставками полуфабрикатов.

2 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ВО ВРЕМЕНИ

2.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА

Производственным циклом изготовления той или иной машины или ее отдельного узла (детали) называется календарный период времени, в течение которого этот предмет труда проходит все стадии производственного процесса — от первой производственной операции до сдачи (приемки) готового продукта включительно. Сокращение цикла дает возможность каждому производственному подразделению (цеху, участку) выполнить заданную программу с меньшим объемом незавершенного производства. Это значит, что предприятие получает возможность ускорить оборачиваемость оборотных средств, выполнить установленный план с меньшими затратами этих средств, высвободить часть оборотных средств.

Производственный цикл состоит из двух частей: из рабочего периода, т. е. периода, в течение которого предмет труда находится непосредственно в процессе изготовления, и из времени перерывов в этом процессе Tпер.

Рабочий период состоит из времени выполнения технологических Tтех и нетехнологических операций Tн/тех; к числу последних относятся все контрольные и транспортные операции с момента выполнения первой производственной операции и до момента сдачи законченной продукции.

Структура производственного цикла (соотношение образующих его частей — Tтех, Tн/тех, Tпер) в различных отраслях машиностроения и на разных предприятиях неодинакова. Она определяется характером производимой продукции, технологическим процессом, уровнем техники и организации производства. Однако, несмотря на различия в структуре возможности сокращения длительности производственного цикла заложены как в сокращении рабочего времени, так и в сокращении времени перерывов. Опыт передовых предприятий показывает, что на каждой стадии производства и на каждом производственном участке могут быть обнаружены возможности дальнейшего сокращения длительности производственного цикла. Оно достигается проведением различных мероприятий как технического (конструкторского, технологического), так и организационного порядка. Особое внимание следует обращать на сокращение времени перерывов Tпер, на долю которых в структуре производственного цикла в се-рийном производстве может приходиться до 60% и только 40% на долю (Tтех + Tн/тех).

В общем виде продолжительность производственного цикла рассчитывается по формуле

T = Tтех + Tн/тех + Tпер, где (Tтех + Tн/тех) — продолжительность рабочего периода, состоящего из времени технологических операций и времени нетехнологических операций соответственно.

Время нетехнологических операций обычно не учитывают при расчете продолжительности производственного цикла, поскольку при изготовлении деталей партиями контрольные и транспортные операции перекрываются временем технологических процессов. Другими словами, пока изготавливается очередная партия деталей, предыдущая (уже изготовленная партия) контролируется и перемещается на следующую операцию. В единичном производстве в продолжительность производственного цикла обязательно следует включать время нетехнологических операций, а в серийном — нет. Далее будем рассматривать проблему расчета продолжительности производственного цикла для условий серийного производства.

Время перерывов, в основном, состоит из времени перерывов между операциями. Эти перерывы возникают из-за того, что принцип пропорциональности невозможно выдержать абсолютно для всех выпускаемых на предприятии деталей и узлов. В течение этого времени детали пролеживают около станков в ожидании обработки на следующем рабочем месте. Упрощенно полагают, что Tпер = mTmo, где m — количество технологических операций в производственном процессе, Tmo — среднее время перерыва между двумя операциями.

Время выполнения технологических операций (технологический цикл) зависит от вида движения предметов труда в процессе их обработки или сборки, то есть от того каким образом организован технологический процесс во времени. Различают три основных вида организации производственных процессов во времени.

1 Последовательный Tp, характерный для единичной или партионной обработки или сборки изделий.

2 Параллельно-последовательный Tpp, используемый в условиях прямоточной обработки или сборки изделий.

3 Параллельный Tpr, применяемый в условиях поточной обработки или сборки.

При последовательном виде движения производственный заказ — одна деталь, или одна собираемая машина, или партия деталей (серия машин) — в процессе их производства переходит на каждую последующую операцию процесса только после окончания обработки (сборки) всех деталей (машин) данной партии (серии) на предыдущей операции. В этом случае с операции на операцию транспортируется вся партия деталей одновременно. При этом каждая деталь партии машины (серии) пролеживает на каждой операции сначала в ожидании своей очереди обработки (сборки), а затем в ожидании окончания обработки (сборки) всех деталей машин данной партии (серии) по этой операции.

Партией деталей n называется количество одноименных деталей, одновременно запускаемых в производство (обрабатываемых с одной наладки оборудования). Серией машин называется количество одинаковых машин, одновременно запускаемых в сборку.

На рис. 2.1 показана диаграмма технологического цикла, состоящего из четырех операций различной продолжительности. Если на рисунке было бы показано и время перерывов между операциями — то это была бы уже диаграмма производственного цикла. Каждая операция выполняется на одном станке. После окончания обработки рабочим всей партии деталей n на предыдущей операции. она вся целиком передается на следующую операцию.

Параллельно-последовательный вид движения предметов труда характеризуется тем, что процесс обработки деталей (сборки машин) данной партии (серии) на каждой последующей операции начинается раньше, чем полностью заканчивается обработка всей партии деталей (сборки машин) на каждой предыдущей операции. Детали передаются с одной операции на другую частями, транспортными (передаточными) партиями величиной k. Накопление некоторого количества деталей на предыдущих операциях перед началом обработки партии на последующих операциях (производственный задел) позволяет избежать возникновения простоев.

Параллельно-последовательный вид движения предметов труда позволяет значительно уменьшить продолжительность производственного процесса обработки (сборки) по сравнению с последовательным видом движения. Применение параллельно-последовательного вида движения экономически целесообразно в случаях изготовления трудоемких деталей, когда длительности операций процесса значительно колеблются, а также в случаях изготовления малотрудоемких деталей крупными партиями (например, нормалей мелких унифицированных деталей и т. д.). На рис. 2.2, а представлена диаграмма параллельно-последовательного технологического цикла изготовления партии деталей величиной n, разбитой на три транспортные (передаточные) партии, каждая из которых содержит k единиц деталей. Время запуска каждой передаточной партии на следующую операцию подбирается так, чтобы на этой следующей операции обработка всех передаточных партий осуществлялась бы без простоев станков. Время межоперационных перерывов Tmo на графике не показано.

При параллельном виде движения обработка (сборка) каждой передаточной партии k на каждой последующей операции начинается немедленно после окончания предыдущей операции. Этим параллельный технологический цикл отличается от параллельно-последовательного, в котором передаточная партия может некоторое время пролеживать до запуска на следующую операцию. Общая продолжительность процесса обработки (сборки) партии деталей (серии машин) значительно уменьшается по сравнению с тем же процессом, выполняемым последовательно, а в некоторых случаях и параллельно-последовательно. В этом заключается существенное преимущество параллельного вида движения, позволяющего значительно сократить продолжительность производственного процесса.

График параллельного цикла изготовления партии деталей показан на

2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ПРОИЗВОДСТВА, СООТВЕТСТВУЮЩИХ РАЗЛИЧНЫМ ВИДАМ ДВИЖЕНИЯ ПРЕДМЕТОВ ТРУДА

Предположим, что процесс технологической обработки или сборки изделия состоит из i операций, каждая из которых имеет продолжительность ti мин. (i = 1, 2, …, m). Для производства n изделий можно организовать последовательный, параллельно-последовательный и параллельный производственный циклы. Известны следующие формулы для расчета продолжительности этих циклов.

Последовательный производственный цикл

m

Tp=Tтех+Tпер=n $ ti+mTmo ;

i=1

(2.1)

параллельно-последовательный

m m-1

Tp=Tтех+Tпер=(n $ ti + (n-k)$tsi) + mTmo ;

i=1 i=1

параллельный

m

Tpr=Tтех +Tпер=[k$ti + (n-k)tg) + mTmo, (2.3)

i=1

где k — передаточная (транспортная) партия, ед.; tsi — более короткая по продолжительности операция из двух смежных в технологическом цикле; tg — главная операция (самая продолжительная) в технологическом цикле; Tmo — среднее время одного межоперационного перерыва; m — количество технологических операций.

Самый короткий по продолжительности и, следовательно, самый производительный — это параллельный цикл. Наиболее продолжительный и наименее производительный — это последовательный цикл.

Пример. Рассчитать продолжительность последовательного, параллельно-последовательного и параллельного производственного циклов. Исходные данные: t 1 = 6, t2 = 3, t 3 = 4, t4 = 1 мин, n = 12 ед., k = 4 ед. Среднее межоперационное время перерыва Tmo = 2 мин.

Р е ш е н и е. По (2.1) определяем продолжительность последовательного производственного цикла:

Tp = 12 (6 + 3 + 4 + 1) + 4 *2 = 168 + 8 = 176 мин.

По (2.2) определяем продолжительность параллельно-последовательного производственного цикла:

Tpp = [12 (6 + 3 + 4 + 1) — (12 — 4) (3 + 3 + 1)] + 4? 2 =

= [168 — 56] + 8 = 120 мин.

Более короткая по продолжительности операция tsi из двух смежных в технологическом цикле выбирается следующим образом из операций

t 1 = 6 и t 2 = 3 более короткая — 3 мин; из операций t 2 = 3 и t 3 = 4 более короткая — 3 мин; из операций t 3 =

4 и t 4 = 1 более короткая — 1 мин. Итак, имеем (n — k)? tsi = (12 — 4) (3 + 3 + 1) = 56 мин.

По (2.3) находим продолжительность параллельного производственного цикла, имея в виду, что продолжительность главной операции

tg = 6 мин: Tpr = 4 (6 + 3 + 4 + 1) + (12 — 4) 6 + 4? 2 = 56 + 48 + 8 = 112 мин.

Из всех циклов самый короткий по продолжительности — параллельный. Однако, он имеет один недостаток — это простои станков и рабочих на всех операциях, кроме главной, в данном случае — это первая операция технологического цикла (рис. 2.2, б). Параллельно-последовательный цикл имеет большую продолжительность за счет того, что обработку некоторых передаточных партий приходится сдвигать на более поздние сроки с целью ликвидации простоев станков при выполнении технологических операций (рис. 2.2, а). Самый продолжительный и самый простой по организации — это параллельный производственный цикл.

Степень параллельности работ в технологическом цикле обычно характеризуют коэффициентом параллельности «альфа» = Tp / T, где Т — продолжительность того технологического цикла, длительность которого оценивается относительно последовательного цикла Tp.

Например, используя данные предыдущего примера, определяем, что продолжительность последовательного цикла будет длиннее продолжительности параллельно-последовательного цикла в 176 / 120 = 1,46 раза, параллельного в 176 / 112 = 1,57 раза.

Чем короче производственный цикл, тем большее количество продукции n можно произвести в течении планового периода времени F, тем выше производительность производства продукции n / F. Поскольку Tpr < Tpp < Tp, то за период времени F наибольшие объемы производства npr будут соответствовать параллельному производственному циклу, наименьшие np — последовательному, а средние объемы nppпараллельно-последовательному производственному циклу. Каждый вид движения предметов труда характеризуется определенной величиной переменных производственных затрат (рис. 2.3). Из рисунка видно, что в интервале небольших объемов производства (0 — np) целесообразно организовать последовательный производственный цикл; в среднем интервале (np — npp) — параллельно-последовательный и в интервале наибольших объемовот объемов производства n: