Методы организации производственных процессов; предметно-замкнутые участки как первичная форма организации производства поточными методами

Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами Модуль 3. Организация производственного процесса на предприятии Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами Лекция 15. Методы организации производственных процессов; предметно-замкнутые участки как первичная форма организации производства поточными методами участок цех рабочее место предметы оснащения рабочих мест планировка рабочих мест технологическая форма специализации предметная форма специализации сходные технологические маршруты групповая обработка предметно-замкнутый участок (ПЗУ) закрепление предметов производства за ПЗУ показатели использования оборудования списочная численность рабочих явочная численность рабочих совокупная длительность цикла операционная партия наладка оборудования 15.1. Формы организации участков, цехов На небольших предприятиях при бесцеховой производственной структуре участок – это главный структурообразующий элемент. На крупных предприятиях участки входят в состав цехов, цехи могут объединяться в пролеты, комплексы и т. д. Рассмотрим формы и методы организации производства на примере создания участка. 1 Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами Участок представляет собой относительно обособленную группу рабочих мест, компактно расположенную на производственных площадях. Обособление происходит, в первую очередь, по организационно-производственным признакам, среди которых ведущую роль играет форма специализации. Однако продолжим сначала более подробное рассмотрение рабочих мест, начатое в предыдущих темах. Рабочее место – часть производственной площади, оснащенная всем необходимым для выполнения отдельных операций производственного процесса одним или группой рабочих. Классификация рабочих мест показана на рис. 15.1. Рабочие места а) по уровню автоматизации ручного труда механизированного труда автоматизированные б) по количеству единиц оборудования с несколькими единицами оборудования (рабочая зона) с одной единицей оборудования без оборудования в) по числу основных рабочих индивидуальные бригадные г) по уровню специализации специальные специализированные универсальные д) по степени подвижности стационарные передвижные е) по условиям труда с нормальными условиями с тяжелыми и вредными условиями с особотяжелыми и опасными для жизни условиями Рис. 15.1. Схема классификации рабочих мест К предметам оснащения рабочих мест относятся: технологическое оборудование, средства механизации и автоматизации, технологическая оснастка и организационная оснастка. Все элементы оснащения рабочих мест делятся на постоянные, т. е. не зависящие 2 Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами от выполняемой операции, и переменные, специфичные для одной отдельно взятой операции или группы однотипных операций. К постоянным предметам относятся, естественно, оборудование, средства механизации и автоматизации, оргоснастка и производственная мебель, системы связи и управления, частично – техники безопасности. К переменным – технологическая оснастка, партии деталей или сборочных единиц, поступивших на обработку или сборку, частично – средства техники безопасности. Согласно действующему ГОСТу, «технологическое оборудование» – это средства производства, предназначенные для выполнения некоторой части технологического процесса. При этом, «технологическая оснастка» добавляется к технологическому оборудованию для выполнения на нем определенных технологических операций. Оснастка делится на две составляющие: инструмент (нормальный и специальный) и приспособления (чаще специальные). Процесс подготовки оборудования и оснастки к выполнению конкретной технологической операции носит название «наладка». Операционная партия – группа предметов производства одного названия и типоразмера, поступающая на рабочее место для выполнения одной технологической операции с однократной наладкой оборудования. Время выполнения наладки бывает достаточно велико, поэтому с одной наладки экономически выгодно обработать (собрать) как можно большую операционную партию. Но, как Вам уже известно из предыдущих тем, рост размера партии увеличивает длительность производственного цикла, что ведет к экономическим потерям. Налицо противоречие. Снять его помогает сокращение времени наладки, достигаемое путем проведения комплекса инженерных мероприятий, направленных на повышение переналаживаемости оборудования. Переналаживаемость оборудования – важнейшая составляющая гибкости производства, так необходимой в условиях мелкосерийного и единичного типов производства. Предметы оснащения и имеющиеся в наличии производственные площади являются объектами планировки рабочих мест. Планировка должна обеспечивать оптимальное сочетание вещественных элементов трудового процесса и его непосредственного исполнителя – человека. При этом требуется обеспечить высокую производительность труда рабочего, соблюдение требований технологии, поддержание работоспособности рабочего на длительный период и безопасность его труда. Серийный и мелкосерийный типы производства продукции (стратегия, ориентированная на процесс) сегодня наиболее распространены в машиностроении. Они представлены на 75-80% предприятий, где обеспечивается необходимый уровень гибкости производства и 3 Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами загрузки производственных мощностей в условиях частого изменения номенклатуры выпускаемой продукции или производства ее «на заказ». Кроме того, существует тенденция увеличения его доли, которая определяется таким явлением, как кастомизация бизнеса. Об этом уже говорилось в начале курса. Наиболее характерной организационной единицей в производственной структуре предприятий, принявших стратегию, ориентированную на процесс, является технологический участок. В такие участки объединены рабочие места, где выполняются сходные технологические операции и установлено однотипное оборудование. Это участки с технологической формой специализации. Однако сегодня общепринято мнение, что более эффективно использование предметной формы специализации участка, при которой за ним закрепляется группа однотипных изделий, обрабатываемых на рабочих местах, где выполняются разнообразные технологические операции. Если изделия проходят здесь полный цикл обработки, то такой участок называется предметно-замкнутым (ПЗУ). Наряду с большими преимуществами создания в цехах предприятий ПЗУ, существует и ряд сложностей. Главная – подбор и закрепление за ПЗУ номенклатуры деталей, обеспечивающей экономически достаточную загрузку оборудования участка в условиях серийного типа производства. Создание ПЗУ связано с установкой оборудования и созданием рабочих мест в некоей последовательности, заданной технологией обработки деталей или сборки сборочных единиц. Этим ПЗУ близок поточным линиям. Но известно, что основная проблема создания линий, а значит и ПЗУ, это низкая гибкость, связанная с фиксированной расстановкой оборудования. Низкая гибкость не является проблемой в условиях массового типа производства. Там и создаются поточные линии. А как быть в условиях серийного производства? Решение проблемы в том, чтобы, организуя ПЗУ в многономенклатурном производстве, прежде всего, отбирать изделия с одинаковыми технологическими маршрутами изготовления, а, если таковых не хватает, – со сходными маршрутами, что значительно расширяет возможности поиска. К изделиям со сходными технологическими маршрутами относятся такие, которые имеют различное число операций, выполняемых на одних и тех же рабочих местах в одной и той же последовательности. Число всех возможных вариантов сходных технологических маршрутов Iс.м , для одной определенной последовательности выполнения операций составляет I с.м  2 Коп  1 , где Коп – наибольшее число операций по данной группе предметов со сходными технологическими маршрутами. 4 Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами Если, например, детали с одинаковыми технологическими маршрутами проходят три операции, выполняемые в такой последовательности: токарная (Ток), фрезерная (Фр) и шлифовальная (Шл), то при этой последовательности возможны следующие варианты сходных технологических маршрутов: 1. Ток — Фр — Шл 2. Ток — Фр — — 3. Ток — — — Шл 4. — — Фр — Шл 5. Ток — — — — 6. — — Фр — — 7. — — — — Шл Как видим, их число соответствует рассчитанному по формуле: 7 = 23 – 1. Ясно, что для рациональной загрузки ПЗУ со сходными технологическими маршрутами должна существовать устойчивая номенклатура однотипных изделий, повторяющихся в производстве. Это определяет область применения ПЗУ, как крупносерийное, реже – серийное производство. Таким образом, предметно-замкнутые участки представляют собой первичную форму организации поточных линий и имеют, поэтому, ряд преимуществ по сравнению с технологическими участками. С другой стороны, большое количество закрепленных за ними изделий, а, следовательно, большие разнообразие и неопределенность в организации работы, приближают их к технологическим участкам. Предметно-замкнутые участки могут быть специализированы по сборочным единицам или деталям. При организации сборочных ПЗУ, специализированных по сборочным единицам, признаками классификации для них являются применяемость, масштабы и повторяемость их выпуска, конструктивная и технологическая однородность, габариты или вес. При организации предметно-замкнутых участков, специализированных по деталям, прежде всего, должны быть произведены классификация деталей по конструктивно-технологическим признакам, определяющим условия их обработки, затем – подбор и закрепление деталей за определенными рабочими местами. При групповой обработке деталей по методу С. П. Митрофанова в одну группу включаются детали, обрабатываемые при одной настройке соответствующего оборудования на рабочем месте. Если для одной и той же детали некоторые операции выполняется при различных групповых настройках, то включение детали в ту или иную группу производится по ведущей, наиболее трудоемкой операции. 5 Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами Окончательный выбор варианта закрепления предметов за какой-либо группой рабочих мест определяется загрузкой последних. При организации предметно-замкнутых участков необходимо стремиться к максимальной однородности закрепляемых за ними деталей или сборочных единиц по всем классификационным признакам, что приведет к улучшению использования оборудования и загрузки рабочих, упрощению организации и планирования на участке и по цеху в целом. При недостаточной загрузке рабочих мест изготовлением предметов одной классификационной группы за предметно-замкнутым участком закрепляются предметы нескольких групп со сходными классификационными признаками, а сам ПЗУ, таким образом, организационно приближается к технологическому участку. Степень (коэффициент) загрузки рабочих мест определяется путем деления расчетного (потребного) их количества для выполнения заданной программы на принятое или фактически имеющееся количество. Для определения потребного количества оборудования и рабочих мест используются, так называемые «объемные расчеты», т. е. расчеты, выполняемые в статике, не учитывающие ни возможного изменения номенклатуры и объема выпуска, ни динамики самого процесса изготовления. Объемные расчеты являются логическим продолжением расчетов производственной мощности участка (группы однотипного оборудования). Очевидно, что такие расчеты достаточно условны, однако ввиду их простоты и наглядности они находят очень широкое применение на практике. Обычно область применения объемных расчетов – проектирование цехов и участков. Лучшие результаты они дают в условиях стабильного выпуска продукции. 15.2. Методы расчета необходимого количества оборудования и численности рабочих на ПЗУ Объемные расчеты участков (цехов) базируются на выполненном закреплении за ними предметов производства и включают определение необходимых для выполнения производственной программы ресурсов. Как правило, это ключевые ресурсы: количество оборудования (рабочих мест) и численность рабочих. В свою очередь, выполненные объемные расчеты инициируют решение задачи размещения оборудования (рабочих мест) на имеющихся производственных площадях, т. е. задачи планировки участка (цеха). Очевидно, что все расчеты должны быть охвачены обратной связью для контроля степени загрузки оборудования и рабочих и степени использования производственных площадей предприятия. По сути, объемные расчеты являются частью расчета производственной мощности по основным произ- 6 Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами водственным ресурсам предприятия и требуют постоянной балансировки с производственной программой. Необходимое (расчетное) количество одинаковых рабочих мест или установленного на них однотипного оборудования qр рассчитывается по формуле: qр  Т пл , Fд где Тпл – время работы данного типа оборудования, необходимое для изготовления заданного на период количества предметов производства; Fд – действительный фонд времени работы единицы оборудования за период расчета с учетом планируемого коэффициента его загрузки – kзпл. Требуемое для выполнения плана количество единиц оборудования q получается округлением расчетного qр до ближайшего большего целого: q = e[qр ] + 1. Фактический коэффициент загрузки группы оборудования: kзф = kзпл (q / qф ), где qф – фактически установленное на участке число единиц оборудования. При определении числа единиц фактически имеющегося оборудования в группе должно учитываться его выбытие из-за физического и морального износа, а также установка новых единиц оборудования. Основными показателями использования оборудования являются следующие. 1. Коэффициент экстенсивного использования kэкст: kэкст = Fд / Fк , где Fисп – действительный фонд времени работы оборудования (плановый или фактический) с учетом планируемых потерь; Fк – календарный (или режимный) фонд времени работы оборудования. 2 . Коэффициент интенсивного использования kинт: kинт = tтехн/ tпл , где tтехн – минимально возможная трудоемкость операций, закрепленных за данной группой оборудования; tпл – средняя нормативная трудоемкость операций, закрепленных за данной группой оборудования. 3 . Интегральный коэффициент использования kи: kи = kэкст kинт . 4 . Коэффициент загрузки kз был рассмотрен ранее. 7 Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами 5 . Коэффициент сменности kсм: kсм = kз s, где s – полное количество смен работы предприятия. 6. Коэффициент использования технической мощности kтех: kтех = Мср / Мmax , где Мср – средняя мощность, потребная для обработки по технологическому процессу, кВт; Мmax – паспортная мощность оборудования, кВт. 7. Коэффициент интегральной загрузки kиз: kиз = kи kтех. Расчет численности рабочих выполняется с учетом разделения труда. Конкретные формы разделения труда на предприятии определяются структурой производственного процесса и выражаются в распределении работ и расстановке рабочих. Разделение труда рабочих идет по трем направлениям: 1) по характеру участия рабочих в производственном процессе они делятся на основных и вспомогательных; 2) по технологической характеристике выполняемых работ рабочие делятся по профессиям и по специальностям; 3) по сложности выполняемых работ рабочие подразделяются по уровням их квалификации (по разрядам). Основные принципы распределения работ. 1. Квалификация рабочего должна соответствовать сложности выполняемых работ. 2. Необходимо обеспечивать максимальную однородность выполняемых рабочим работ, соответствующих его профессиональной подготовке. 3. Для повышения специализации следует разделять функции основных и вспомогательных рабочих. 4. Следует учитывать, какие операции может выполнять один рабочий, а какие целесообразнее поручать бригаде. Основой создания бригад является общность выполняемых работ, ответственности за их выполнение и стимулирования труда. Очевидно, что в каждом конкретном случае необходимо находить оптимальный уровень разделения труда, обеспечивающий его максимальную производительность. Различают расчеты списочной и явочной численности основных производственных рабочих. 8 Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами Среднегодовая списочная численность Чсп j показывает, сколько рабочих в среднем в течение года должны находиться в штате участка (цеха) для выполнения установленного объема однородных по профессионально-квалификационным характеристикам работ. Она рассчитывается следующим образом: Ч сп j  Тр j Fэф.р j  Т рj pпр Fнр j (1  ) 100 , j= 1,…,Кр , где Трj – годовая трудоемкость работ участка (цеха) в разрезе j-й профессиональноквалификационной группы (чаще – операции); Кр – число профессионально- квалификационных групп на участке (в цехе); Fэф.рj – эффективный годовой фонд времени одного рабочего, Fнрj – годовой номинальный фонд времени рабочего, рпр – процент времени невыходов рабочих на работу по отношению к номинальному фонду времени. Годовая трудоемкость работ в объемных расчетах обычно получается умножением годовой станкоемкости программы Тпл на коэффициент многостаночного обслуживания kмо , показывающий уровень занятости рабочих обслуживанием оборудования: = 1 при обслуживании оборудования с ручным управлением, kмо  1 при обслуживании полуавтоматического оборудования,  1 в случае бригадного обслуживания оборудования. При обслуживании оборудования с ручным управлением трудоемкость и станкоемкость практически совпадают, а при работе на полуавтоматическом оборудовании реальная трудоемкость уменьшается за счет организации многостаночного обслуживания. Норма обслуживания, т. е. количество станков, обслуживаемых одним рабочим, и коэффициент многостаночного обслуживания связаны соотношением: kмо  1 , hмо где hмо – норма многостаночного обслуживания оборудования. Годовой номинальный фонд времени одного рабочего практически совпадает с номинальным фондом работы оборудования в односменном режиме. Отличия могут наблюдаться только в случае обслуживания рабочих мест с тяжелыми, вредными и опасными для жизни условиями труда, где устанавливается особый режим труда рабочих. Годовой эффективный фонд несколько меньше, т. к. учитывает тот факт, что часть рабочих может отсутствовать на работе по следующим причинам: а) очередные отпуска, б) временная нетрудоспособность, 9 Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами в) отпуска за свой счет, г) учебные отпуска, д) отпуска по беременности и родам, е) выполнение государственных обязанностей, ж) нахождение в командировках, з) прочие. В совокупности эти причины определяют значение рпр . Явочная численность Чявj показывает, сколько рабочих должны каждый день являться на работу, чтобы обслуживать установленное оборудование в режиме, необходимом для выполнения производственной программы. В объемных расчетах явочная численность должна быть меньше списочной на ту часть рабочих, которая отсутствует на работе по указанным выше причинам. Она определяется по формуле: Ч яв j  Тр j Fнр j  рпр ) 100  Чсп j (1  рпр ) , j= 1,…,К . р Fэф.р j 100 Т (1  рj Очевидно, что явочная численность постоянно меняется. На нее оказывают влияние такие факторы, как характер и объем выполняемых каждую смену работ (т.е. спрос), а также эпидемии гриппа, экзаменационные сессии в учебных заведениях, сезоны отпусков и пр. Поэтому расчетная величина явочной численности лишь в среднем отражает реальную величину этого параметра. Реальная потребная явочная численность может быть только целым числом. В каждом конкретном периоде она может быть определена на основе задействованного для выполнения производственной программы числа рабочих мест и установленных значений коэффициентов многостаночного и бригадного обслуживания. Ясно, что согласование ее с фактической явкой рабочих на работу требует от менеджера высокого искусства руководства. 15.3. Методы расчета совокупной длительности цикла обработки партий деталей на ПЗУ Участки создаются на основе использования последовательного вида движения партии предметов производства по операциям (рабочим местам). Если учесть, что на участке в расчетном периоде должна быть изготовлена не одна, а несколько партий изделий, то становится ясно, что партии будут обрабатываться на участке параллельно друг другу (см. рис. 15.2). Очевидно, что наложение различных по длительности времен обработки партий на операциях в общем случае будет приводить к возникновению простоев рабочих мест или, 10 Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами наоборот, – пролеживаний партий перед началом их обработки ввиду занятости рабочих мест обработкой предыдущих партий. Суммарное время обработки всех партий на ПЗУ, или, так называемая, совокупная длительность цикла (Тсц ) зависит, таким образом, от времен простоев и пролеживаний и может быть определена путем построения графической, либо аналитической модели процесса обработки. Из приведенных выше рассуждений следует также и то, что: a)в общем случае невозможно довести загрузку всех рабочих мест на ПЗУ до 100 %; b) коэффициенты загрузки рабочих мест зависят от организации процесса обработки партий на ПЗУ. Исходные данные, используемые как для аналитического, так и для графического расчета Тсц , сводятся в матрицу длительностей обработки партий деталей на операциях, т. е. в матрицу следующего вида: j 1,...,Коп Т ij 100tшк ij ni j 1,...,Kоп i 1,...,Кд = . qпр j pвj i 1,...,Кд Рассмотрим сначала аналитический метод расчета. Цепной (аналитический) метод расчета совокупной длительности цикла. Ш а г 1. Строки исходной матрицы расставляются в порядке запуска соответствующих им партий в обработку. j 1,...,Kоп Ш а г 2. Строится матрица оценок  ij i1,...,K д той же размерности, что и исходная, где номера i соответствуют новой нумерации строк; строится она по следующим правилам: 11=t11n1 (первый элемент); 1j=1j-1+ t1jn1, j=2,..., Коп (первая строка, начиная со второго элемента); i1=i-11+ ti1ni , i=2,...,Кд (первый столбец, начиная со второго элемента); ij= max{i-1j; ij-1}+ tijni , i=2,...,Кд ,; j=2,...,Коп (все остальные элементы). Ш а г 3. Для данной последовательности Тсц=КдКоп (последний элемент матрицы). Расчеты дают разное совокупное время цикла для разных последовательностей запуска партий в обработку. Действительно, при заданных временах выполнения деталеопераций, принятом количестве рабочих мест, известных размерах партий запуска, установленных сходных технологических маршрутах и выполненном закреплении операций за рабочими 11 Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами местами совокупная длительность цикла обработки может зависеть лишь от такого фактора, как порядок запуска партий в обработку. Для обеспечения большей поточности и ритмичности работы участка необходимо соблюдать одинаковую последовательность обработки предметов на всех рабочих местах. Число вариантов последовательности запуска и обработки предметов на рабочих местах, может быть очень большим и рассчитывается так: Iз = Кд! = 123… Кд где Kд — число наименований предметов производства, закрепленных за участком. Учитывая сказанное, можно поставить задачу нахождения такой последовательности, которая бы минимизировала Тсц . (далее будем называть ее оптимальной). Доказано, что для оптимальной последовательности наименьшими являются и простои оборудования, и пролеживание партий в ожидании обработки. Определение оптимального порядка запуска партий деталей в обработку на ПЗУ в общем случае относится к задачам оперативного планирования производства, и будет рассмотрено в модуле 4. Графический метод расчета совокупной длительности цикла. Другим методом расчета величины Тсц является графический метод. Согласно ему, строится график обработки всех партий деталей на ПЗУ и по графику определяется искомое время. График представляет собой ленточный график или временной график Ганта. Рассмотрим его построение на примере. Пусть исходные данные для построения заданы в табл. 15.1. График обработки партий в последовательности А-B-C-D изображен на рис. 15.2. Таблица 15.1 Типоразмер детали A B C D Время обработки партии деталей на операциях 1÷4, ч 1 2 3 4 6 4 – 3 – 3 – 7 – 5 4 3 8 2 9 10 12 Тема 8. Организация производственных процессов непоточными методами Операции 1 ТА1 ТВ1 ТD1 ТВ2 ТD2 2 tпрол ТВ3 ТС3 ТD3 3 4 ТцА ТА4 ТВ4 ТС4 tпр ТD4 t ТцВ ТцС ТцD Тсц Рис. 15.2. График обработки четырех партий деталей на ПЗУ. Здесь: ТА1 – время обработки партии А на 1-й операции, ТцА – длительность цикла обработки партии А на ПЗУ, Тсц – совокупная длительность цикла обработки, tпр – время простоя 4-й операции между обработкой партий А и В, tпрол – время пролеживания партии D перед началом обработки на 4-й операции ввиду ее занятости, время транспортировки партий между рабочими местами на графике не показано. 13