Технологическая подготовка производства

ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА 1. Сущность понятия технологии. Уровень технологий 2. Технологическая подготовка производства. Технико-экономические показатели подготовки производства нового продукта и сетевое управление 3. Технико-экономическое обоснование выбора ресурсосберегающего технологического процесса 1. Сущность понятия технологии. Уровень технологий Существуют различные определения понятия технология. Технология (от греч. techne искусство, мастерство, умение) – совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния сырья или проведения работ. К перерабатывающим средам, объектам воздействия технологии относятся материальные ресурсы (металл, химические вещества, растительные продукты, пластмассы, стекло, минеральное сырье) и нематериальные ресурсы (информации, финансы, знания) [13]. Технология – это искусство организованно и осмысленно объединять и реализовывать комплексный набор знаний, ноу-хау, информации, методов, финансовых средств и технических ресурсов. Технология включает теоретические знания, оборудование, инструмент, ноу-хау и практический опыт. Таким образом, технология – это определенная совокупность и последовательность способов (методов, приемов) соединения средств труда и рабочей силы в процессе изготовления продукции или выполнения работ. Система технологий должна иметь определенную организационную форму, характеризующуюся: – комплексами машин, оборудования, линий, цехов, предприятий; – организационными формами осуществления технологических процессов (на уровне бригад, участков, предприятий, отраслей). Любая технология характеризуется: – номенклатурой и качеством производимой продукции; – используемыми материалами и топливно-энергетическими ресурсами; – составом оборудования; – продолжительностью производственного цикла. Технологии как большая система могут быть 1 классифицированы: по историческим стадиям развития (использование, преобразование или создание вещества природы); – по формированию потоков жизнедеятельности (технологии материального производства, энергетических потоков, информационных потоков); – по выраженности теоретических основ (эмпирические, теоретические, смешанные); – по использованию форм движения материи (механические, физические, химические, биологические, социальные); – по степени загрязнения окружающей среды (безотходные, загрязняющие). На протяжении многих веков преобладающей была технология применения вещества природы в его натуральной форме на основе использования прежде всего механических свойств природных материалов (дерева, камня). Однако постепенно получили развитие технологии, связанные с их преобразованием и изменением не только механических, но и физико-химических, биологических свойств материалов. Сравнительно недавно стали применяться технологии создания таких материалов, которые в виде вещества природы не существуют (новые синтезированные химические соединения, неметаллические соединения, сверхчистые вещества). Высокие технологии – это наукоемкие в разработке технологии, характеризующиеся следующими признаками: использованием новейших материалов и способов производства; обеспечением скачкообразного улучшения результатов; высокой долей затрат на НИОКР; коротким жизненным циклом продукции; высокими темпами морального старения и обновления продукции; высоким риском. Высокие технологии – это особый объект для управления. Они требуют специфического подхода при экономической оценке, своеобразных методов для управления разработкой и внедрением. Подобные технологии нуждаются в существенной экономической поддержке на первых стадиях, поскольку именно в этот период они не выдерживают экономической конкуренции с традиционными способами производства. Только последующие стадии показывают эффективность ранее принятых решений. Открытие – даже очень крупное, само по себе еще не 2 оказывает решающего влияния на развитие человечества. Влияние это становится решающим, когда оно входит в производство. С этого момента открытие превращается в материальную силу. 2000 лет • Энергия пара 100 лет • Электричество 100 лет • Фотография 55 лет • Пластмассы 50 лет • Телефон 35 лет • Радио 12 лет • Антибиотики 9 лет • Синтетические волокна 5 лет • Транзистор 3 года • Интегральные схемы Рис.9.1. Интервал времени между открытием и его практическим использованием «Научные исследования рассматриваются теперь как месторождения золота, и вывод … о невероятной прибыльности научного исследования теперь усвоен. Экономика современных государств рассматривается уже не как экономика колеблющегося равновесия, а как экономика роста. Темп роста общего национального продукта берется теперь за показатель способности страны выжить среди других развитых индустриальных стран. А достижение хотя бы приемлемого роста национального дохода (скажем, 4%) зависит в первую очередь от количества научных исследований в прошлом, результаты которых можно использовать в настоящем. И темп роста в будущем зависит от объема исследований в настоящем» Дж. Д. Бернал Нововведения с технологической доминантой изменяют физические свойства товара (например, флотационное стекло), обеспечивают применение новой компоненты (стальной корд в покрышках), создают принципиально новый продукт 3 (композиционные материалы) или новые изделия (телевизор высокой четкости), обеспечивают новое физическое состояние (растворимый кофе) или новые комплексные системы (высокоскоростные поезда). Подобные нововведения рождаются в лабораториях. Некоторые из них требуют вложения крупных капиталов (атомная и космическая промышленность). В составе новых технологий выделяют особую группу – критические технологии, которые имеют универсальные технические характеристики, делающие возможным их применение во многих отраслях. Такая технология создает существенные предпосылки для развития многих технических областей, для решения многих общественно-экономических проблем. Преимущество в технологической сфере является важнейшим фактором обеспечения национальной безопасности страны. Отставание в развитии базовых технологий ведет к отставанию в процессе общечеловеческого развития. Можно отметить как целые отрасли, по которым российские разработчики завоевали мировое лидерство, так и отдельные передовые технологии. Федеральная целевая программа «Национальная технологическая база» выделяет в качестве приоритетных группу технологий и группу технических систем. К технологиям, имеющим высокий уровень развития, отнесены: технология новых материалов; оптоэлектронные и лазерные технологии; радиоэлектронные технологии; биотехнологии; технологии перспективных двигательных установок; технологии спецхимии и энергонасыщенных материалов. К важнейшим техническим системам отнесены воздушный, морской и наземный транспорт; связь, телекоммуникации; космическая техника; медицинское оборудование. Сравнение уровня развития критических базовых технологий России США свидетельствует о наличии отставания от мирового уровня практически по всем технологиям. Вместе с тем в половине технологических направлений имеются значительные или приоритетные достижения в отдельных областях. Российские специалисты считают, что в области технологий новых материалов, оптико-электроники и лазерной техники Россия почти не уступает США, но заметно отстает в сфере микроэлектроники, радиоэлектроники, компьютерной и информационной технологий, биотехнологий, энергетике и энергосбережении, экологической безопасности. Доля технологий, соответствующих мировому 4 уровню, – 72%; доля электронных технологий, соответствующих мировому уровню, – 59%. В соответствии с указом президента РФ 1 о приоритетных направлениях развития науки и техники были утверждены восемь направлений, имеющих первостепенную важность для России: 1) безопасность и противодействие терроризму; 2) индустрия наносистем; 3) информационно-телекоммуникационные системы; 4) науки о жизни; 5) перспективные виды вооружения, военной и специальной техники; 6) рациональное природопользование; 7) транспортные и космические системы; 8) энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика. Рост затрат на технологические инновации должен сопровождаться соответствующим улучшением результатов инновационной деятельности (табл.9.1). Таблица 9.1 Характеристика технологической системы (ТС) предприятия Экономическая – цена продукции – издержки потребления – цена исходных ресурсов Технологическая Социальная РЕЗУЛЬТАТ – твердость – – насыщение износостойкость – спроса – жаропрочность – качество надежность послепродажног о обслуживания РЕСУРСЫ – обрабатываемость –дефицитность –технологичность ресурсов используемых материалов 1 Экологическая – безопасность эксплуатации – возможность утилизации отходов продукции – химический состав – изоляционные свойства Указ Президента РФ от 07.07.2011 N 899 (ред. от 16.12.2015) "Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации" 5 Продолжение таблицы 9.1 Экономическая – экономический ущерб от загрязнения окружающей среды – затраты на её восстановление штрафы за нарушение экологических норм – издержки производства – прибыль – рентабельность – эффективность – ликвидность – объем продаж – производительно сть труда Технологическая Социальная ЭКОЛОГИЯ – характеристики – влияние ТС, отходов отходов производства как производства на вторичных ресурсов социальное равновесие общества ПРЕДПРИЯТИЕ – технологический – престижность уровень – комфортность производства производствен – конкретные ных условий параметры – культура оборудования и производствен технологии ных – уровень брака отношений – невыходы на работу Экологическая – характеристики выбросов технологии в окружающую среду – температура – влажность – запыленность – освещенность рабочих мест – потери времени от травмы Технология промышленного производства превратилась в самостоятельную отрасль знаний. Это наука о физическом и химическом воздействии на сырье и материалы с целью выработки продукции с требуемыми свойствами и при меньших затратах. Современные представления о значимости технологий постепенно меняются. Технологии базовых отраслей все более становятся зависимыми от других областей знаний и кардинально изменяются. Современный менеджмент исходит из представления, что не существует технологии, принадлежащей только одной отрасли. Теоретически технологии оказывают взаимное влияние друг на друга и тем самым способствуют их развитию. 6 2. Технологическая подготовка производства. Технико-экономические показатели подготовки производства нового продукта и сетевое управление Технологическая подготовка производства(ТПП)– это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия к выпуску нового продукта в установленные сроки, с заданными параметрами качества, объемом производства и уровнем затрат. В рамках ТПП решаются следующие основные задачи проектирования производства нового продукта на предприятии:  обеспечение технологической конструкции изделия;  выбор и расстановка технологических процессов по всем стадиям производства и составным элементам нового продукта;  проектирование и изготовление средств технологического оснащения производственных процессов;  управление процессами технологической подготовки производства[2]. На российских предприятиях при осуществлении технологической подготовки производства пользуются 2 рекомендациями стандартов системы ЕСТПП (Единая система технологической подготовки производства): ГОСТ 14.301 – 73 «Общие правила разработки технологических процессов и выбора средств технологического оснащения», ГОСТ 14.301 – 72 «Виды технологических процессов» и др. Технологические процессы делятся на единичные (предназначены для изготовления продукта одного наименования, назначения или типоразмера), типовые (применяется для совокупности однородных по технологическим и конструктивным признакам деталей) и групповые (применяется для изготовления предметов с различными конструктивными, но общими технологическими признаками). Технологический маршрут (межцеховой и внутрицеховой) – это последовательность прохождения заготовки, детали или сборочной единицы по цехам и производственным участкам предприятия. 2 ГОСТы и стандарты. https://standartgost.ru/ 7 Состав работ по технологической подготовке производства Общий порядок работ по технологической подготовке производства нового продукта представлен на рис.9.2. Рис.9.2.Общий порядок работ по технологической подготовке производства нового продукта 8 По формам организации различают внутризаводскую и внезаводскую технологическую подготовку производства. На предприятии технологическое обеспечение производства осуществляют службы главного технолога. К ним относятся отдел главного технолога, конструкторские бюро по оснастке, инструментальные производства, нормативно-плановые службы. Планирование и координация всех работ по подготовке производства новых продуктов осуществляет, как правило, специальная служба – бюро планирования подготовки производства, находящаяся в подчинении главного инженера предприятия. Планирование и управление комплексом работ представляет собой сложную и, как правило, противоречивую задачу. Оценка временных и стоимостных параметров функционирования системы, осуществляемая в рамках этой задачи, может быть произведена разными методами. Среди существующих хорошо зарекомендовал себя метод сетевого планирования и управления (СПУ)[7]. Основным плановым документом в системе СПУ является сетевой график (сетевая модель или сеть), представляющий собой информационно-динамическую модель, в которой отражаются взаимосвязи и результаты всех работ, необходимых для достижения конечной цели разработки. Простейший пример одноцелевой сетевой модели на небольшом комплексе работ показан на рис.9.3. Рис. 9.3. Пример сетевого графика небольшого комплекса работ [7] 9 Сетевая модель изображается в виде сетевого графика (сети), состоящего из стрелок и кружков. Стрелками в сети изображаются отдельные работы, а кружками – события. Над стрелками указывается ожидаемое время выполнения работ. Этапы разработки и управления ходом работ с помощью сетевого графика имеют следующую последовательность основных операций: 1) составление перечня всех действий и промежуточных результатов (событий) при выполнении комплекса работ и графическое их отражение; 2) оценка времени выполнения каждой работы, а затем расчет сетевого графика для определения срока достижения поставленной цели; 3) оптимизация рассчитанных сроков и необходимых затрат; 4) оперативное управление ходом работ путем периодического контроля и анализа получаемой информации о выполнении заданий и выработка корректирующих решений. Работа– это любые процессы (действия), приводящие к достижению определенных результатов (событий). Понятие "работа" может иметь следующие значения: а) действительная работа– работа, требующая затрат времени и ресурсов; б) ожидание – процесс, требующий затрат только времени (сушка, старение, релаксация); в) фиктивная работаили зависимость – изображение логической связи между работами (изображается пунктирной стрелкой, над которой не проставляется время или проставляется ноль). События (кроме исходного) являются результатами выполненных работ. Событие не является процессом и не имеет продолжительности. Наступление события соответствует моменту начала или окончания работ (моменту формирования определенного состояния системы). Событие в сетевой модели может иметь следующие значения: а) исходное событие – начало выполнения комплекса работ; б) завершающее событие – достижение конечной цели комплекса работ; в) промежуточное событие (или просто событие) – результат одной или нескольких входящих в него работ; 10 г) граничное событие – событие, являющееся общим для двух или нескольких первичных, или частных сетей. В верхнем ставится номер события i, в левом – наиболее раннее из возможных время свершения события tp(i), в правом – наиболее позднее из допустимых время свершения события tп(i), в нижнем – резерв времени данного события R(i)Б как показано на рис.9.4. а) обозначения в вершине графика б) сетевой график. Рис.9.4. Графический способ расчета параметров Путь– это любая последовательность работ в сети, в которой конечное событие каждой работы этой последовательности совпадает с начальным событием следующей за ней работы. Путь (L) от исходного до завершающего события называется полным. Путь от исходного до данного промежуточного события называется путем, предшествующим этому событию. Путь, соединяющий какие-либо два события i и j, из которых ни одно не является исходным или завершающим, называется путем между этими событиями. Параметры сетевой модели. К основным параметрам сетевой модели относятся: а) критический путь; б) резервы времени событий; в) резервы времени путей и работ. Критический путь – наибольший по продолжительности путь сетевого графика (Lкр, на рис.9.4 показан двойной линией). 11 Изменение продолжительности любой работы, лежащей на критическом пути, соответствующим образом меняет срок наступления завершающего события. При планировании комплекса работ критический путь позволяет найти срок наступления завершающего события. В процессе управления ходом комплекса работ внимание управляющих сосредотачивается на главном направлении – на работах критического пути. Это позволяет наиболее целесообразно и оперативно контролировать ограниченное число работ, влияющих на срок разработки, а также лучше использовать имеющиеся ресурсы. Резерв времени события – это такой промежуток времени, на который может быть отсрочено наступление этого события без нарушения сроков завершения комплекса работ в целом. Резерв времени события определяется как разность между поздним Тпi и ранним Трi сроками наступления события: Ri  Tпi  Tpi . Поздний из допустимых сроков Тпi– это такой срок наступления события, превышение которого вызовет аналогичную задержку наступления завершающего события, то есть если событие наступило в момент Тпi, оно попало в критическую зону и последующие за ним работы должны находиться под таким же контролем, как и работы критического пути. Ранний из возможных сроков наступления события Трi– это срок, необходимый для выполнения всех работ, предшествующих данному событию. Это время находится путем выбора максимального значения из продолжительности всех путей, ведущих к данному событию. Полный резерв времени пути R(Li) – это разница между длиной критического пути t(Lк) и длиной рассматриваемого пути t(Li): R(Li) = t(Lк) – t(Li). Он показывает, насколько в сумме может быть увеличена продолжительность всех работ, принадлежащих путиLi, то есть предельно допустимое увеличение продолжительности этого пути. Полный резерв времени пути может быть распределен между отдельными работами, находящимися на этом пути. 12 Полный резерв времени работы – это максимальный период времени, на который можно увеличить продолжительность данной работы, не изменяя при этом продолжительности критического пути. Экономическое обоснование проектируемого технологического процесса Оценка эффективности проектируемого технологического процесса основывается на тех же методах, что и при использовании новой техники. Сравнительному экономическому анализу могут быть подвергнуты процессы, обеспечивающие одинаковые конечные результаты – качество и степень завершенности обработки. В круг сопоставимых затрат при сравнительном анализе вариантов технологии должны входить лишь те затраты, которые непосредственно связаны с технологическим процессом и существенно разнятся в сравниваемых вариантах. Номенклатура этих затрат не однозначна для различных процессов и условий их внедрения[2]. Для процессов механической обработки, как правило, в круг сопоставимых затрат включаются: а) пропорциональные, рассчитываемое на обрабатываемое изделие (основной материал (заготовка); технологическое топливо; технологическая энергия; тарифная заработная плата основных рабочих; расходы по эксплуатации оборудования и инструмента; амортизация универсального оборудования и др.); б) постоянные, рассчитываемые на планируемый период (затраты, связанные с наладками оборудования; содержание и износ оснастки и др.). 3. Технико-экономическое обоснование выбора ресурсосберегающего технологического процесса В круг сопоставимых затрат при сравнительном анализе вариантов технологии должны входить лишь те затраты, которые непосредственно связаны с технологическим процессом и существенно разнятся в сравниваемых вариантах. Номенклатура этих затрат не однозначна для различных процессов и условий их внедрения, и поэтому первым этапом анализа вариантов является отбор сопоставимых затрат, приведенным к сравнимым условиям. Часть этих затрат на обработку (bN) изменяется примерно пропорционально количеству обрабатываемых изделий (N), другая часть (a) не зависит от количества обрабатываемых изделий и в 13 течение года (планируемого периода) остается почти неизменной, постоянной[2]. Таким образом, технологическая себестоимость обработки изделия определяется по формуле: a S тизд   b. N Себестоимость обработки всех изделий определяется по формуле: S тN  a  b  N . Для процессов механической обработки в круг сопоставимых затрат включаются: а) постоянные (b), рассчитываемые на одно обрабатываемое изделие: основной материал, технологическое топливо и энергия, заработная плата основных рабочих, расходы по эксплуатации оборудования и др.; б) постоянные (a), рассчитываемые на программу изделий (N) на год: амортизационные отчисления, проценты за кредит, арендная плата, оклады управленческих работников, административные расходы и др. Для анализа необходимо определить пределы экономически целесообразного применения процесса обработки изделий. Это возможно выполнить графическим методом, как показано на рис.9.5, и аналитическим расчетом. При аналитическом решении вопроса об экономичности варианта технологии рассчитывают технологическую себестоимость годового задания ( S тN ) по вариантам: N N  a2  b2  N . S т1  a1  b1  N , S т2 Решая эти уравнения в отношении N при условии равенства N N S т1  S т2 , получаем программное задание, при котором анализируемые процессы экономически равнозначны: a a N кр  2 1 . b1  b2 Если планируемый объем производства N пл  N кр , то целесообразно внедрить первый вариант технологии. 14 Если N пл  N кр то целесообразнее внедрить второй вариант. Рис. 9.5. График изменения годовых затрат при различных вариантах технологического процесса Методы перехода на выпуск новой продукции Эффективность процесса освоения во многом определяется выбранным методом перехода на производство новых изделий, т. е. замещения конструкций, освоенных в производстве, новыми. При многообразии процессов обновления продукции машиностроения можно выделить три характерных метода перехода на новую продукцию: последовательный, параллельный, параллельно-последовательный. При последовательном методе перехода производство новой продукции начинается после полного прекращения выпуска продукции, снимаемой с производства. Можно выделить прерывнопоследовательный (рис.9.6 (1)) и непрерывно-последовательный (рис.9.6 (2)) варианты этого метода. 15 1) прерывно-последовательный; 2) непрерывно-последовательный. Рис. 9.6. Последовательный метод перехода на производство нового изделия Параллельный метод перехода (рис.9.7) характеризуется постепенным замещением снимаемой с производства продукции вновь осваиваемой. Рис. 9.7. Параллельный метод перехода на выпуск нового изделия 16 В этом случае одновременно с сокращением объемов производства старой модели происходит нарастание выпуска новой. Основное преимущество его по сравнению с последовательным методом состоит в том, что удается значительно сократить либо даже исключить потери в суммарном выпуске продукции при освоении нового изделия. Параллельно-последовательный метод перехода (рис.9.8) широко применяется в условиях массового производства при освоении новой продукции, существенно отличающейся по конструкции от продукции, снимаемой с производства. Рис. 9.8. Параллельно-последовательный метод перехода на выпуск нового изделия На предприятии создаются дополнительные участки, на которых начинается освоение нового изделия; организуется выпуск первых партий новой продукции. Затем кратковременная остановка (∆Т) производства, в течение которой осуществляется перепланировка оборудования и организуется выпуск новой продукции в основном производстве. 17