Построения производственного процесса во времени
Сущность и значение построения производственного процесса во времени
Оптимальное построение производственного процесса во времени предполагает такое взаимное упорядочивание отдельных его составляющих, при котором выполняются основные принципы производственного менеджмента и минимизируются общие затраты по выпуску продукции. От принимаемых форм и методов построения производственного процесса во времени напрямую зависит степень непрерывности и параллельности производства и как следствие – уровень отдачи основных производственных ресурсов; величина оборотных средств, связанных в незавершенном производстве; расходы по ремонту и техническому обслуживанию оборудования и другие экономические параметры производства.
Понятие производственного цикла изготовления изделия. Общая структура
производственного цикла
При преобразовании предметов производства в конкретное изделие они проходят через множество основных, вспомогательных и обслуживающих процессов, протекающих во времени параллельно, параллельно-последовательно или последовательно в зависимости от сложившейся на предприятии производственной структуры, типа производства, уровня специализации производственных подразделений, форм организации производственных процессов и других факторов. Совокупность этих процессов, обеспечивающих изготовление изделия, принято называть производственным циклом, основными характеристиками которого являются его продолжительность и структура.
Продолжительность производственного цикла изготовления продукции (независимо от числа одновременно изготавливаемых деталей или изделий) - это календарный период времени, в течение которого сырье, основные материалы, полуфабрикаты и готовые комплектующие изделия превращаются в готовую продукцию, или, другими словами, это отрезок времени от момента начала производственного процесса до момента выпуска готового изделия, партии деталей или сборочных единиц. Производственный цикл простого процесса начинается с запуска в производство заготовки (партии заготовок) и заканчивается выпуском готовой детали (партии деталей). Производственный цикл сложного процесса состоит из совокупности простых процессов и начинается с запуска в производство первой заготовки детали, а заканчивается выпуском готового изделия или сборочной единицы.
Продолжительность производственного цикла, как правило, выражается в календарных днях или часах (при малой трудоемкости изделий).
Знание продолжительности производственного цикла изготовления всех видов продукции (от изготовления заготовок, деталей до сборки изделий) необходимо:
1. для составления производственной программы предприятия и его подразделений;
2. для определения сроков начала производственного процесса (запуска) по данным сроков его окончания (выпуска);
3. для расчетов нормальной величины незавершенного производства.
Продолжительность производственного цикла зависит от времени трудовых и естественных процессов, а также от времени перерывов в производственном процессе. В рамках формирующих производственный цикл трудовых процессов выполняются технологические и нетехнологические операции.
К технологическим относятся операции, в результате которых изменяются внешний вид и внутреннее содержание предметов труда, а также подготовительно-заключительные работы. Их продолжительность зависит от типа производства, его технической оснащенности, прогрессивности технологии, приемов и методов труда и других факторов. Время выполнения технологических операций в производственном цикле составляет технологический цикл. Время выполнения одной операции, в течение которого изготавливается одна деталь, партия одинаковых деталей или несколько различных деталей, называется операционным циклом.
К нетехнологическим относятся операции по транспортировке предметов труда и контролю качества продукции.
Естественными считаются такие процессы, в рамках которых процессы труда временно приостанавливаются, а процесс производства продолжается. Примером такого рода процессов могут служить охлаждение деталей после термообработки, сушка после окраски или других видов покрытия, естественное старение металла и т.п.
Включающиеся в структуру производственного цикла перерывы в зависимости от вызвавших их причин могут быть подразделены на межоперационные (внутрицикловые), межцеховые и междусменные.
Межоперационные перерывы обусловлены временем партионности и ожидания и зависят от характера обработки партии деталей на операциях. Перерывы партионности происходят потому, что каждая деталь, поступая на рабочее место в составе партии аналогичных деталей, пролеживает дважды: один раз до начала обработки, а второй раз по окончании обработки, пока вся партия не пройдет через данную операцию. Перерывы ожидания вызываются несогласованной продолжительностью смежных операций технологического процесса. Эти перерывы возникают в тех случаях, когда предыдущая операция заканчивается раньше, чем освобождается рабочее место, предназначенное для выполнения следующей операции.
Межцеховые перерывы обусловлены тем, что сроки окончания производства составных частей деталей сборочных единиц в разных цехах различны и детали пролеживают в ожидании комплектности. Это пролеживание (перерывы комплектования) происходит при комплектно-узловой системе планирования, т.е. тогда, когда готовые заготовки, детали или узлы должны «пролеживать» в связи с незаконченностью других заготовок, деталей, узлов, входящих совместно с первыми в один комплект. Как правило, такие перерывы возникают при переходе продукции от одной стадии производства к другой или из одного цеха в другой.
Междусменные перерывы обусловлены режимом работы предприятия и его подразделений. К ним относятся выходные и праздничные дни, перерывы между сменами (при двухсменном режиме - третья смена) и обеденные перерывы.
Структура и продолжительность производственного цикла зависят от типа производства, уровня организации производственного процесса и других факторов. Для изделий машиностроения характерна высокая доля технологических операций в общей продолжительности производственного цикла. Сокращение последней имеет большое экономическое значение. Как правило, продолжительность производственного цикла определяется для одной детали, партии деталей, одной сборочной единицы или партии единиц, одного изделия. При этом изделием называется любой предмет или набор предметов, подлежащих изготовлению на предприятии или в его подразделениях.
При расчете продолжительности производственного цикла изготовления изделия учитываются лишь те затраты времени на транспортные и контрольные операции, естественные процессы и перерывы, которые не перекрываются операционным циклом.
. Основные пути сокращения длительности производственного цикла
На практике производственный цикл сокращается одновременно по трем основным направлениям:
1. уменьшается время трудовых процессов;
2. сокращается время естественных процессов;
3. полностью ликвидируются или сводятся к минимуму различные перерывы.
Практические мероприятия по сокращению длительности производственного цикла строятся на основе принципов оптимального построения производственного процесса (принципов пропорциональности, параллельности и непрерывности).
Сокращение времени трудовых процессов в части операционных циклов достигается путем совершенствования технологических процессов, а также повышения технологичности конструкции изделия. Под совершенствованием технологических процессов понимается их комплексная механизация и автоматизация, внедрение скоростных режимов (например, скоростного и силового резания, скоростного нагрева под ковку и штамповку), замену технологических процессов (например, замена свободной ковки штамповкой, замена литья в песчаные формы литьем в кокиль и литьем под давлением и т.д.), а также концентрацией операций. Последняя может заключаться в многоинструментальной и многопредметной обработке, либо в совмещении в одном рабочем цикле нескольких различных технологических операций (например, при объединении скоростного индукционного нагрева со штамповкой заготовки в одном рабочем цикле ковочной машины).
Повышение технологичности конструкций изделий заключается в максимальном приближении последних к требованиям технологического процесса. В частности, рациональное расчленение конструкции изделия на узлы и мелкие сборочные единицы является важным условием для параллельной их сборки, а следовательно, и для сокращения продолжительности производственного цикла сборочных работ.
Продолжительность транспортных операций может быть значительно уменьшена в результате перепланировки оборудования на основе принципа прямоточности, механизации и автоматизации подъема и перемещения продукции с помощью различных подъемно-транспортных средств.
Сокращение времени контрольных операций достигается путем их механизации и автоматизации, внедрения передовых методов контроля, совмещения времени выполнения технологических и контрольных операций. Входящее в этот период цикла время подготовительно-заключительной работы, особенно время наладки оборудования, также подлежит уменьшению. Наладку оборудования, как правило, необходимо выполнять в нерабочие смены, в обеденные и другие перерывы.
Продолжительность естественных процессов может быть уменьшена за счет замены их соответствующими технологическими операциями. Например, естественная сушка некоторых окрашенных деталей может быть заменена индукционной сушкой в поле токов высокой частоты со значительным (в 5-7 раз) ускорением процесса. Вместо естественного старения отливок ответственных деталей, длящегося 10-15 суток и более, во многих случаях может быть применено искусственное старение в термических печах в течение нескольких часов.
Время межоперационных перерывов может быть значительно уменьшено в результате перехода от последовательного к последовательно-параллельному и далее к параллельному виду движений предметов труда. Оно также может быть сокращено за счет организации цехов и участков предметной специализации. Обеспечивая территориальное сближение различных стадий производства, предметное строение цехов и участков позволяет значительно упростить внутризаводские и внутрицеховые маршруты движения и тем самым уменьшить время, затрачиваемое на межцеховые и внутрицеховые передачи.
Величина междусменных перерывов может быть снижена в рамках принятого режима работ предприятия, цеха, участка. Одним из направлений такого снижения может выступать организация трехсменной работы по выпуску ведущих деталей к изделиям, имеющих длительный цикл обработки, и деталей, определяющих продолжительность цикла изделия.
Для вскрытия резервов сокращения производственного цикла в практике прибегают к фотографии производственного цикла. Анализируя данные фотографии, можно выявить резервы сокращения продолжительности производственного цикла по каждому его элементу.
Основные конфигурации производственных циклов
и нормативные расчеты их длительности
В организационном отношении производственные процессы условно подразделяются на простые и сложные.
Простыми называются те производственные процессы, которые не предполагают выполнения каких-либо сборочных операций. Построение таких процессов во времени основывается на сочетании двух базовых принципов: принципа непрерывности и принципа параллельности. В зависимости от степени выполнения таких принципов, производственный цикл простого процесса может иметь три основные конфигурации: последовательную; параллельную; последовательно-параллельную.
Последовательный способ построения простого производственного процесса во времени отличается тем, что здесь предметы труда передаются между операциями всей партией сразу, и обработка такой партии на каждой последующей операции начинается только после окончания обработки последней детали на предыдущей операции. Наиболее распространен данный способ в мелкосерийном и единичном производстве. Основным его достоинством является непрерывная загрузка рабочих мест на каждой операции. Основным недостатком выступает максимальная длительность производственного цикла, и, следовательно, - увеличение объема оборотные средств предприятия, связываемых в незавершенном производстве.
Продолжительность операционного технологического цикла обработки партии деталей при последовательном виде движения определяется по формуле:
 ;
| (4.1) |
где n – число деталей в обрабатываемой партии, шт.;
m – число операций технологического процесса;
ti – штучное время выполнения i-операции для одной детали партии, мин.
Если на одной или нескольких операциях обработка деталей ведется одновременно на нескольких рабочих местах, то зависимость (4.2.1) принимает более общую форму:
 ;
| (4.2) |
где Срмi – число рабочих мест на i-й операции.
Производственный цикл всегда продолжительнее технологического цикла, так как кроме выполнения технологических операций в него включается время на выполнение контрольных и транспортных операций, время, затрачиваемое на естественные процессы, и время различных перерывов. Однако, на практике не все виды затрат времени из-за их незначительной величины учитываются при расчете продолжительности производственного цикла. Как правило, учитывают три основные его составляющие: продолжительность технологического цикла (с учетом перерывов партионности), время естественных процессов и время перерывов, не перекрываемых технологическим циклом, т.е.:
 ;
| (4.3) |
где tмо – средняя продолжительность одного межоперационного перерыва, мин.;
Те – длительность естественных процессов, мин.
Параллельный способ построения простого производственного процесса во времени ориентирован на максимальное выполнение принципа параллельности, однако, в первоначальном своем виде не позволяет в полной мере обеспечить непрерывность производственного процесса. При данном способе сочетания операций движение предметов труда происходит не всей партией сразу, а ее отдельными частями (передаточными партиями), обработка каждой из которых на каждой из последующих операций начинается сразу же после окончания ее обработки на предыдущей операции. Основным достоинством данного способа является возможность минимизации длительности производственного цикла и высвобождения части оборотных средств предприятия. Основной же недостаток заключается в снижении отдачи основных производственных ресурсов за счет появления перерывов в работе отдельных рабочих мест. Для устранения данного недостатка используется два основных метода:
1. изменение фронта работ на наиболее трудоемких операциях;
2. синхронизация длительности отдельных операций за счет изменения технологических режимов их выполнения.
Основной сферой применения параллельного способа сочетания операций является крупносерийное и массовое производство, условия которых благоприятны для синхронизации работы смежных рабочих мест и устранения перерывов.
Продолжительность операционного технологического цикла изготовления партии деталей при параллельной форме движения предметов труда можно рассчитать по формуле:
 ;
| (4.4) |
где p – размер транспортной партии (т.е. количество одновременно передаваемых по операциям деталей), шт.
Если на отельных операциях работа выполняется одновременно на нескольких рабочих местах, то формула (4.2.4) принимает вид:
 ;
| (4.5) |
Продолжительность производственного цикла при параллельном способе движения деталей по операциям определяется по формуле:
 ;
| (4.6) |
Последовательно-параллельный способ сочетания операций является результатом логического объединения двух предыдущих способов и ориентирован на то, чтобы одновременно обеспечить выполнение как принципа непрерывности, так и принципа параллельности. При данном способе предметы труда передаются между операциями передаточными партиями, однако, обработка таких партий начинается не сразу же после их поступления на рабочие места, а только тогда, когда на данном рабочем месте будет накоплен необходимый запас незавершенного производства, позволяющий обеспечить непрерывность загрузки оборудования. Основной сферой применения данного способа является серийное производство. Основными достоинствами последовательно параллельного способа сочетания операций являются непрерывный производственный процесс и относительно небольшой производственный цикл. Основной же недостаток данного способа сочетания операций состоит в определенном увеличении длительности производственного цикла по сравнению с параллельным способом.
Продолжительность операционного технологического цикла изготовления партии деталей при последовательно-параллельном виде движения можно определить по формуле:
 ;
| (4.7) |
где tmin(i,i+1) – продолжительность наименее трудоемкой из пары рассматриваемых технологических операций (i-й операции и (i+1)-й операции), мин.
Если на отдельных операциях обработка деталей ведется одновременно на нескольких рабочих местах, то зависимость (4.2.7) принимает следующую общую форму:
 ;
| (4.8) |
Продолжительность производственного цикла при последовательно-параллельном способе движения деталей по операциям определяется по формуле:
 ;
| (4.9) |
Сложный производственный процесс отличается наличием сборочных операций. В структуру такого процесса входят частные процессы изготовления всех необходимых деталей, процессы сборки всех узлов и подузлов, генеральная сборка конечного изделия, его контрольное испытание и наладка, а также операции упаковки и подготовки к реализации. В единичном производстве в структуру производственного цикла сложного процесса принято также включать операции по проектированию и технической подготовке производства соответствующего изделия.
В общем случае производственный цикл сложного процесса включает в себя множество структурных элементов, распределенных между различными подразделениями предприятия (цехами) и выполняемых во времени как последовательно, так и параллельно. Выполнение отдельных элементов сложного процесса нуждается в определенной координации, целями которой являются:
1. минимизация общей длительности производственного цикла изготовления изделия;
2. обеспечение максимально полной загрузки всех подразделений и рабочих мест;
3. завершение всего производственного процесса к установленным срокам.
Непосредственному построению сложного производственного процесса во времени предшествует расчет основных календарно-плановых нормативов производства, к числу которых относятся:
1. размеры партий обрабатываемых предметов труда по каждому их наименованию и каждому производственному подразделению;
2. ритмы чередования партий предметов труда различного вида;
3. длительность цикла обработки партий каждого вида в каждом из подразделений;
4. нормативные величины межоперационных и межцеховых перерывов.