Производственные процессы: классификация и принципы организации

ГЛАВА 7. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ: КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ 7.1. Классификация производственных процессов Основой деятельности предприятия является производственный процесс (ПП), т.е. производство определенных видов продукции. ПП – это целенаправленное постадийное превращение исходного сырья и материалов в готовый продукт, заданного свойства, пригодный к потреблению или дальнейшей обработке. ПП определяет технический уровень производства, структуру предприятия и отдельных цехов. От его совершенства зависит все технико-экономические показатели – размер производственных площадей, количество оборудования, число работающих, количество потребляемого сырья и материалов и, наконец, рентабельность предприятия. Организация ПП – это совокупность мероприятий и действий персонала предприятия по выбору и обеспечению наиболее рациональных вариантов производства продукции, повышению эффективности производства при высоком качестве выпускаемой продукции. ПП складывается из совокупности разнонаправленных технологических процессов. Технологический процесс состоит из целенаправленных воздействий на предмет труда в целях его изменения. Составной частью технологического процесса является технологическая операция, которая выполняется рабочим или группой рабочих на одном рабочем месте при неизменных орудиях и предметах труда. Технологическая операция определяет объект и характер обработки, необходимые оборудования и инструмент, закрепленные для ее исполнения. Все ПП в зависимости от их назначения в изготовлении продукции делятся на основные, вспомогательные и обслуживающие. К основным процессам относятся процессы изготовления продукции, соответствующей специализации предприятия. Они обеспечивают производство продукции путем переработки сырья и материалов при участии остальных факторов производства. Совокупность основных производственных процессов образует основное производство, которое состоит из трех стадий: 1. Заготовительная. 2. Обрабатывающая. 3. Сборочная. В заготовительной стадии протекают процессы получения заготовок – литых, кованных, штампованных. В обрабатывающей – процессы механической, термической, химической обработки и др. В сборочной – процессы сборки механизмов, узлов и машин, а также их испытание, консервация и упаковка для отправления потребителю. К вспомогательным процессам относятся обычно процессы, связанные с изготовлением продукции, потребляемой в основном производстве предприятия (изготовление инструментов, штампов, ремонты, выработка всех видов энергии). Совокупность вспомогательных процессов образует вспомогательное производство – инструментальное, энергетическое, ремонтное. К обслуживающим процессам относятся процессы, связанные с оказанием услуг основному и вспомогательному производствам (транспортировка; складирование; выдача материалов, полуфабрикатов, инструмента; лабораторные испытания; контроль). Совокупность обслуживающих процессов называется обслуживающим хозяйством, например, транспортное, складское. По степени автоматизации ПП делятся на ручные, машинно-ручные, механизированные, автоматизированные. Ручные ПП осуществляются с минимальным участием механизированного инструмента. Ручные процессы практически вытеснены из производства. Машинно-ручные ПП предлагают использования механизмов и машин при непосредственном участии работника, например перевозка грузов. Механизированные ПП осуществляются машинами и механизмами при ограниченном участии работника, которое заключается в установке – съема деталей и контроле над прохождением операции. Автоматизированные ПП осуществляются с использованием робототехники в часто повторяющихся видах деятельности. Автоматы в первую очередь освобождают рабочих от монотонного утомительного труда. Структурой ПП называется состав и взаимосвязь основных, вспомогательных и обслуживающих процессов. В организационном отношении основные и вспомогательные процессы разделены на: простые и сложные. Простыми называются процессы изготовления простых предметов труда, а также отдельно взятых сборочных единиц. Сложный процесс – совокупность скоординированных во времени простых процессов, т.е. это весь процесс изготовления машины и ее испытание. Эффективное протекание ПП требует рациональной их организации, в основу которой заложены общие принципы его организации. 7.2. Основные принципы организации производственного процесса К основным принципам организации ПП относятся: специализация и кооперирование; пропорциональность; параллельность; прямоточность; непрерывность; ритмичность, гибкость, автоматичность, комплектность и системность. Специализация процесса – это минимизация разнообразия работ и операций, а также режимов обработки. Уровень специализации и кооперирования основных процессов зависит от размера предприятия, массовости производства, номенклатуры продукции, закрепленных за одним производственным подразделением (цехом, участком и др.). Количественно уровень специализации процесса характеризуется коэффициентом специализации (Ксп), который выражает количество детале-операции (ni), выполненных в среднем на одном рабочем месте за плановый период, т.е.: Kcп = ni/c, где с – число единиц оборудования, занятых в процессе производства продукции. Пропорциональность – это согласованность всех элементов ПП и, прежде всего, по производительности и производственной мощности. Количественно пропорциональность по мощности м.б. выражена равенством производственной мощности участков или коэффициентов загрузки оборудования, т.е. одинаковая пропускная способность цехов, участков, рабочих мест. Нарушение пропорциональности приводит к образованию «узких мест» в производстве, вследствие чего ухудшается использование оборудования, рабочего времени, удлиняется производственный цикл и др. Параллельность работ означает одновременность выполнения операций и частей ПП. Параллельность выражается в одновременной работе нескольких станков на операции. В многопредметной обработке - на станках, в совмещении машинно-автоматической обработки с выполнением рабочим ручных, вспомогательных элементов операции. Возможность параллельного протекания частичных процессов во многом зависит от степени унификации и взаимозаменяемости элементов конструкции, позволяющих независимое их изготовление. Прямоточность означает пространственное сближение операций, стадий процесса исключающее возвратное движение предметов труда. Для этого операции пространственно располагают в порядке следования операций технологического процесса. Непрерывность – выражается в непрерывности движения предметов труда в производстве без пролеживания их в ожидании обработки, а также в непрерывности работы рабочих и станков. Обеспечение непрерывности – основной фактор сокращения продолжительности производительного цикла, а следовательно ускорения оборачиваемости оборотных средств. Принцип непрерывности предполагает сведения к минимуму всех видов перерывов в производстве продукции, внутриоперационных, межоперационных, межлинейных, межцеховых. При соблюдении принципа пропорциональности создается предпосылка к непрерывности процесса, т.к. равная производительность по операциям исключает межоперационные ожидания обработки. Ритмичность – означает выпуск одинакового объема продукции за равные интервалы времени (смены, декады, месяцы и др.). Ритмичность необходима для обеспечения максимального использования производственных мощностей предприятия и каждого его подразделения. 7.3. Типы производства и их технико-экономическая характеристика Типом производства называется классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска продукции. Тип производства в значительной степени определяет следующие основные организационные характеристики: формы специализации цехов и участков; поточность производства; способы автоматизации производственных процессов; организацию обслуживания рабочих мест инструментом, транспортом и ремонтом, методы нормирования труда, систему оперативного планирования. Различают следующие типы производства: массовое, серийное, единичное и смешанное. В свою очередь серийное производство делится на мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное. Отнесение предприятия к какому-либо типу производства носит несколько условный характер. На предприятии возможна организация производственного процесса по различным типам (например, изготовление оснастки м.б. организованно одновременно по серийному и единичному типу). В этом случае тип производства будет смешанный. Применение современных средств автоматизации на базе производственных модулей с числовым программным управлением позволяет организовать массовый безостановочный выпуск небольшими партиями различной продукции. Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовления продукции и малым объемом ее выпуска. Для изготовления продукции используется универсальное, быстропереналаживаемое оборудование различаемое по однотипным группам. Имеет место относительно большой удельный вес ручных операций и большая продолжительность производственного цикла. Рабочие требуются высокой квалификации. К продукции единичного типа относится уникальные станки, турбины, прокатные станки и др. Серийное производство характеризуется выпуском периодически повторяющихся партий (серий). Для него характерна ограниченная номенклатура продукции и сравнительно больший объем выпуска. Как правило, изготовление значительной части продукции (в отличие от единичного производства) периодически повторяется в течение года или ряда лет, это дает возможность организовать этот выпуск на технологически специализированных участках. Это в первую очередь относится к организации среднесерийного и крупносерийного производства. Для мелкосерийного производства характерны черты единичного производства. К серийному типу относится производство отливок, горячих паковок и штамповок. Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска продукции, непрерывно изготовляемых в течении продолжительного времени. На большинстве рабочих мест выполняется одна - две постоянно повторяющаяся деталь – операция, применяется специальное производительное оборудование и автоматические системы машин. Используется труд узкоспециализированных рабочих невысокой квалификации. Основной недостаток такого типа узкоспециализированного производства – технологическая невосприимчивость к требованиям изменяющегося рынка продукции. Этот недостаток можно устранить применением оборудования на базе обрабатывающих центров и с числовым программным управлением. Но в этом случае увеличиваются стоимость оборудования и текущие затраты на его обслуживание. Массовое производство создается условно для углубления специализации, резкого роста производительности труда, высокой загрузки оборудования, установления четкого ритма работы. Все это ведет к повышению эффективности производства: снижению себестоимости продукции, повышения ее качества. 7.4. Длительность и структура производственного цикла Важнейшими факторами, влияющими на организацию ПП, являются длительность и структура производственного цикла (ПЦ). Длительностью ПЦ называется календарный период времени изготовления определенного вида продукции. Его протяженность определяется с момента запуска сырья и материалов в производство до выхода готовой продукции (единицы или партии). Продолжительность цикла измеряется в днях, часах, минутах в зависимости от вида продукции и стадии обработки, по которой рассчитывается цикл. Продолжительность ПЦ зависит от ряда факторов: - факторы, на которые менеджмент не может непосредственно влиять (это вид экономической деятельности предприятия, степень сложности продукции); - факторы, на которые менеджмент может оказывать косвенное влияние (это массовость производства, определяемая потребность рынка и уровнем стандартизации и унификации выпускаемой продукции); - факторы, непосредственно обусловленные менеджментом (прогрессивность оборудования и технологических процессов, формы специализации производственных подразделений, особенности его организации, в частности параллельность осуществления операций технологического процесса). Под структурой ПЦ понимается распределение работы и перерывов по всем этапам основного и вспомогательного ПП изготовления машины, узла, детали. Структура ПЦ в общем виде изображена на рис. 10. Продолжительность ПЦ (Тц) в укрупненном виде рассчитывается по следующей формуле: где - суммарное время осуществления i-го количества технологических операций, включая подготовительно-заключительные работы, ч; - суммарное время осуществления i-го количества транспортных операций, ч; - суммарное время проведения i-го количества контрольных операций, ч; - суммарное время осуществления i-го количества естественных процессов, ч; - суммарное время осуществления i-го количества межсменных и межоперационных перерывов, ч. n1, n2, n3, n4, n5 – соответственно число технологических, транспортных, контрольных операций, естественных процессов (остывание, старение) и перерывов. Необходимо различать ПЦ детали и машины. ПЦ изготовления детали включает все технологические, вспомогательные операции и время перерывов. ПЦ изготовления машины кроме цикла изготовления отдельных деталей включает ПЦ сборки, регулировки, обкатки и испытания. Основой организации и совершенствования ПП является сокращение ПЦ за счет совершенствования технологии оборудования, экономии рабочего времени, сведение к минимуму различных перерывов. Эти задачи решаются путем унификации деталей, повышения технологичности, совершенствования технологического процесса и др. мероприятий. Рисунок 9 – Структура производственного цикла 7.5. Движение партии деталей в процессе производства продукции Длительность ПЦ во многом зависит от порядка движения продукции в ходе ее обработки. В зависимости от типа производства м.б. применен один из следующих видов движения партии деталей: последовательный, параллельно-последовательный или параллельный. Последовательный вид движения характеризуется наибольшей продолжительностью ПЦ и отличается относительно простой организацией. Длительность цикла изготовления партии деталей по всем операциям равна сумме операционных циклов: , где n - количество деталей в передаточной обрабатывающей партии, шт.; m - количество операций; t – длительность операции, мин. Этот вид движения характеризуется тем, что каждая последовательная операция над партией деталей начинается только после ее обработки на предыдущей операции. При этом партия не дробится, а передается в полном размере. Каждая отдельная деталь пролеживает в ожидании обработки всей заданной партии деталей (см. рис. 10). Рисунок 10. – Последовательный вид движения изготовления партии деталей Такой вид движения деталей целесообразен при небольших партиях деталей и при невысокой трудоемкости операций, что свойственно мелкосерийному и единичному типу производства. При параллельно-последовательном виде движения партии деталей передаются в порядке, при котором достигается наибольшая одновременность выполнения операционных циклов. Причем вся партия (n) разбивается на передаточные партии (nn). Все операции ПП рассматриваются попарно, выделяя из них более производительную (короткую) операцию. Детали с короткой операции передаются на следующую операцию сразу после обработки первой передаточной партии. (1) – время параллельной работы на двух смежных операциях. Если же более производительная операция (N3), то на второй операции деталь обрабатывают непрерывно и передают передаточными партиями на третью операцию. Обработку на третьей операции начинают с таким расчетом, чтобы обработка последней транспортной партии со второй операции уложилась в период обработки всей партии (n) на третьей операции (см. рис. 11). Рисунок 11. – Параллельно-последовательный вид движения изготовления партии деталей Длительность цикла изготовления партии деталей при этом движении рассчитывается по следующей формуле: , где t – время обработки одной детали на короткой операции, мин.; n – число деталей в партии; nn – число деталей в транспортной партии Такой вид движения, при обработке крупных партий деталей, применяется для серийного и крупносерийного типа производства. При параллельном виде движения детали передаются с одной операции на др. независимо от длительности смежных операционных циклов. В этом случае детали на операциях не пролеживают, однако оборудование загружено не полностью и простаивает (см. рис. 12). Применяется при массовом типе производства. Параллельный вид движения обеспечивает наименьшую длительность цикла по сравнению с другими видами движения. Рисунок 12. – Параллельный вид движения изготовления партии деталей Длительность цикла изготовления партии деталей при этом движении рассчитывается по следующей формуле: . где tmax – время на обработку самой трудоемкой (максимальной) операции, мин. Расчет цикла сложного производственного процесса Для анализа сложного процесса во времени необходимо представить процесс в виде циклового графика, т.е. линейной сборки, выполненной в масштабе календарного времени. Цикл сложного процесса определяется наибольшей суммой циклов, последовательно связанных между собой простых процессов и времени межцикловых перерывов. Часто в циклах сложного процесса расчет проводится в соответствии с производственной и организационной структурой. В каждом цехе из комплекта деталей или сборочных единиц данной машины выбирают деталь с наибольшим ПЦ, затем учитывают время комплектования, сборки, испытания, упаковки и резервное время. 7.6. Пути и резервы сокращения длительности цикла Сокращение ПЦ возможно по двум направлениям: • уменьшение времени (связано с выполнением технологических операций); - сведение к min всех видов перерывов в процессе изготовления продукции. Мероприятия по сокращению ПЦ: 1) совершенствование конструкции выпускаемой продукции; 2) совершенствование технологии, т.е. внедрение прогрессивных технологических процессов; 3) внедрение более совершенного планирования производства; 4) рациональная планировка рабочих мест и совершенствование организации транспортировки; 5) улучшение обслуживания рабочих мест и организации наладочных работ; 6) повышение степени параллельности работ; 7) уплотнение режима работы цехов и предприятия.