Методи організації виробництва
Виробничий процес здійснюється в часі і просторі. Організацію виробничого процесу в часі було вже розглянуто вище. Просторова організація виробничого процесу передбачає розміщення робочих місць і їхніх груп (дільниць, цехів) на території підприємства та забезпечення пересування предметів праці по операціях за найкоротшими маршрутами. Поєднання цих двох аспектів побудови виробничого процесу здійснюється застосуванням відповідного методу організації виробництва. Є два методи організації виробництва: непотоковий і потоковий.
| Організація непотокового виробництва |
Непотоковому виробництву властиві такі ознаки: на робочих місцях обробляються різні за конструкцією і технологією виготовлення предмети праці, бо кількість кожного з таких є невеликою й недостатньою для нормального завантаження устаткування; робочі місця розміщуються за однотипними технологічними групами без певного зв’язку з послідовністю виконання операцій, наприклад групи токарних, фрезерних, свердлильних та інших верстатів; предмети праці переміщуються у процесі обробки за складними маршрутами, унаслідок чого є великі перерви між операціями. Після окремих операцій предмети праці часто поступають на проміжні склади і чекають звільнення робочого місця для виконання наступної операції.
Непотоковий метод застосовується переважно в одиничному і серійному виробництвах. Залежно від номенклатури виробів і їхньої кількості він може мати різні модифікації. За умов одиничного виробництва непотоковий метод здійснюється переважно у формі одинично-технологічного, коли окремі предмети праці одиницями або невеликими партіями, які не повторюються, проходять обробку згідно з наведеним вище порядком. У серійному виробництві цей метод набирає форми партіонно-технологічного або предметно-групового.
Партіонно-технологічний метод відрізняється від одинично-технологічного тим, що предмети праці проходять обробку партіями, які періодично повторюються. Партія предметів праці є важливим календарно-плановим нормативом організації партіонного виробництва і її величина істотно впливає на його ефективність, причому цей вплив не однозначний. З одного боку, збільшення величини партії забезпечує зменшення кількості переналагоджувань устаткування, унаслідок чого поліпшується його використання, зменшуються витрати на підготовчо-заключні роботи (переналагоджування, одержання і здача роботи, ознайомлення з технічною документацією і т. п.). Крім цього, спрощується оперативне планування і облік виробництва. З іншого боку, обробка предметів великими партіями збільшує обсяг незавершеного виробництва, потребує більших складських приміщень, а це призводить до додаткових витрат. Зменшення величини партії предметів справляє на ефективність виробництва протилежний вплив. Відтак дуже важливо визначити величину оптимальної партії. Оптимальною є така партія предметів, коли загальні витрати на її виготовлення будуть мінімальними. Вона обчислюється у процесі оперативного управління виробництвом.
Одинично- і партіонно-технологічні методи виробництва організаційно є досить складними. Їхні недоліки трохи послаблюються застосуванням предметно-групового методу. Суть останнього полягає в тім, що вся сукупність предметів праці розподіляється на технологічно подібні групи. Обробка предметів кожної групи здійснюється за приблизно однаковою технологією і потребує однакового устаткування. Це дає змогу створювати для обробки предметів групи предметно спеціалізовані дільниці, підвищувати рівень механізації та автоматизації виробництва. Предметно-групові методи створюють передумови для переходу до потокового виробництва.
Кількість устаткування в непотоковому виробництві обчислюється окремо для кожної групи однотипних, технологічно взаємозамінних верстатів:
, (11.11)
де М — кількість верстатів (машин) у технологічній групі;
n — кількість найменувань предметів, які обробляються на даному устаткуванні;
Ni — кількість предметів і-го найменування, які обробляються за розрахунковий період (звичайно рік);
ti — норма часу на обробку i-го предметa, год;
Tp — плановий фонд часу роботи одиниці устаткування за розрахунковий період, год;
kн — коефіцієнт виконання норм часу.
Устаткування в непотоковому виробництві є переважно універсальним, а робітники — універсалами високої кваліфікації. Вищий рівень спеціалізації устаткування, як зазначалося, використовується за застосування предметно-групових методів, оскільки за певною предметно спеціалізованою дільницею закріплюється менша кількість предмето-операцій. Для непотокових методів характерне послідовне (рідкопослідовно-паралельне) поєднання операцій, що поряд зі складними маршрутами обробки збільшує тривалість виробничого циклу. Проте непотокове виробництво має свою сферу застосування, воно широко використовується у промислових дискретних процесах. За невеликих обсягів виготовлення окремих виробів непотоковий метод забезпечує ліпше використання устаткування, більш повне його завантаження в часі та за потужністю, оскільки обробку предметів можна розподіляти між верстатами групи з урахуванням їхніх параметрів.
| Загальна характеристика потокового виробництва |
Потокове виробництво — високоефективний метод організації виробничого процесу. За умов потоку виробничий процес здійснюється в максимальній відповідності до принципів його раціональної організації. Потокове виробництво має такі ознаки:
— за групою робочих місць закріплюється обробка або складання предмета одного найменування або обмеженої кількості найменувань конструктивно та технологічно подібних предметів;
— робочі місця розміщуються послідовно за ходом технологічного процесу;
— технологічний процес має високу поопераційну диференціацію, на кожному робочому місці виконується одна або кілька схожих операцій;
— предмети праці передаються з операції на операцію поштучно або невеликими транспортними партіями згідно з ритмом роботи, що забезпечує високий ступінь паралельності та безперервності процесу. Широко застосовується спеціальний міжопераційний транспорт (конвеєри), який виконує не тільки функції переміщення предметів, але й завдання ритму роботи.
Потокові методи застосовуються для виготовлення продукції у значних обсягах і протягом тривалого часу, тобто у масовому й великосерійному виробництві.
Основною структурною ланкою потокового виробництва є потокова лінія — технологічно та організаційно виокремлена група робочих місць, яка виготовляє один або кілька подібних типорозмірів виробів. Потокові лінії бувають різними, тому їх класифікують за певними ознаками.
За номенклатурою виробів потокові лінії поділяють на одно- і багатопредметні. Однопредметною називається лінія, на якій обробляється або складається виріб одного типорозміру протягом тривалого часу. Для переходу на виготовлення виробу іншого типорозміру потрібна перебудова лінії (перестановка устаткування, його заміна тощо). Застосовуються ці лінії в масовому виробництві. Багатопредметною є потокова лінія, на якій одночасно або послідовно виготовляється кілька типорозмірів виробів, схожих за конструкцією й технологією виробництва. Сфера застосування — серійне виробництво.
За ступенем безперервності процесу потокові лінії поділяються на безперервні та перервні. Безперервною є лінія, на якій предмети праці переміщуються по операціях безперервно, тобто без міжопераційного чекання (паралельне поєднання операцій). Перервною, або прямоточною, вважається лінія, що не може забезпечити безперервної обробки предметів через несинхронність операцій. Між операціями з різною продуктивністю предмети праці чекають своєї черги на обробку, утворюючи періодично оборотні запаси.
За способом підтримування ритму відрізняють лінії з регламентованим і вільним ритмом. На лінії з регламентованим ритмом предмети праці передаються з операції на операцію через точно фіксований час, тобто за заданим ритмом, який підтримується за допомогою спеціальних засобів (переважно конвеєра). Регламентований ритм застосовується на безперервних лініях. На лініях з вільним ритмом предмети з операції на операцію можуть передаватися з відхиленням від розрахункового ритму. Загальний ритм у цьому разі забезпечується стабільною продуктивністю робітника на першій операції лінії або ритмічною сигналізацією (звуковою, світловою).
Залежно від місця виконання операцій лінії поділяють на лінії з робочим конвеєром і конвеєром зі зняттям предметів для їхньої обробки. Робочий конвеєр, крім транспортування й підтримування ритму є безпосереднім місцем виконання операцій. Це передусім складальні конвеєри. Конвеєри зі зняттям предметів характерні для процесів, операції яких виконуються на технологічному устаткуванні.
За способом переміщення виокремлюють конвеєри з безперервним та пульсуючим рухом. Конвеєр з безперервним рухом має постійну швидкість і під час роботи не зупиняється. Конвеєр з пульсуючим рухом під час виконання операцій стоїть нерухомо. Він приводиться в дію періодично через проміжок часу, що дорівнює такту лінії. Такі конвеєри застосовуються тоді, коли за технологічними умовами виконання операції потребує нерухомого стану предмета праці.
Переміщувати самі предмети не завжди можливо й доцільно (наприклад за складання великогабаритних машин). У цьому разі організується так званий стаціонарний потік, коли вироби встановлюються нерухомо на складальних стендах, а переміщуються спеціалізовані групи (бригади) робітників, які виконують певні операції. Кількість груп (бригад) робітників дорівнює кількості стендів.
| Особливості організації і параметри потокових ліній |
Запровадження потокового виробництва потребує певних умов. Основні з них такі:
— достатній за обсягом і тривалістю випуск продукції;
— висока стабільність і технологічність конструкції виробу;
— можливість раціонального розміщення робочих місць і чітка організація їхнього обслуговування;
— застосування прогресивної технології, механізація та автоматизація процесів.
На підставі аналізу продукції, її обсягу, стану технологічного процесу, можливостей його вдосконалення, маси та габаритів виробу вибирається певний різновид потокової лінії та обчислюються основні її параметри: такт, ритм, кількість робочих місць, довжина робочих зон, швидкість руху конвеєра.
Такт потокової лінії — це інтервал часу, за який сходять з лінії вироби, що пересуваються один за одним:
, (11.12)
де r — такт потокової лінії, хв.;
Tp — плановий фонд часу роботи лінії за розрахунковий період, хв.;
N — обсяг виробництва продукції за той самий період у натуральному вимірі.
За обчислення часу роботи безперервних потокових ліній треба передбачати періодичні короткочасні перерви в роботі конвеєра для відпочинку робітників.
Якщо предмети праці передаються не поштучно, а транспортними партіями (nm), то вони сходять з лінії за інтервал часу, що називається ритмом лінії:
, (11.13)
де R — ритм лінії, хв.
У разі, коли організується безперервна потокова лінія, після обчислення такту проводять синхронізацію операцій. Операції вважають синхронізованими, коли тривалість кожної з них дорівнює або є кратною такту лінії. Синхронізація операцій досягається вживанням низки технологічних і організаційних заходів: диференціацією, концентрацією операцій, скороченням їхньої тривалості за рахунок певних удосконалень тощо.
Кількість робочих місць обчислюється для кожної операції за формулою
, (11.14)
де Мрі — розрахункова кількість робочих місць на і-й операції. Вона заокруглюється до більшого цілого числа М, після чого обчислюється коефіцієнт завантаження робочих місць (kз) для кожної операції:
. (11.15)
Швидкість руху конвеєра залежить від його такту й відстані між виробами:
, (11.16)
де V — швидкість руху конвеєра, м/хв.;
l — відстань між центрами двох суміжних виробів на конвеєрі, м.
Швидкість конвеєра, що рухається безперервно, обмежується раціональним режимом праці. На пульсуючому конвеєрі, який включається періодично, вона встановлюється максимальною з урахуванням правил безпеки праці.
На робочому конвеєрі з безперервним рухом за виконання операції робітник пересувається за ходом конвеєра в межах відведеної йому робочої зони. Після закінчення операції робітник повертається до початку зони і виконує операцію над наступним виробом, який на цей момент має підійти до неї. Довжина робочої зони обчислюється за формулою
, (11.17)
де αі — довжина робочої зони на і-й операції, м.
За обробки або складання невеликих виробів і малої швидкості руху конвеєра робітник може перебувати (сидіти) на одному місці. Наприклад, складання годинників, монтаж радіоапаратури та ін.
Просторове розміщення потокових ліній може бути різним залежно від кількості робочих місць, типу транспортних засобів, площі дільниці (цеху). Найпростішим і найпоширенішим є прямолінійне розміщення робочих місць за ходом технологічного процесу. Але це не завжди можливо, тому буває дворядне, кільцеве, зигзагоподібне їхнє розміщення. Суміжні потокові лінії треба розміщувати так, щоб було зручно транспортувати предмети праці між ними. За організації потокової обробки і складання виробів допоміжні лінії, що забезпечують складальний конвеєр, розміщують перпендикулярно до нього.
| Тенденції розвитку потокового виробництва |
Потокове виробництво внаслідок високої спеціалізації, механізації та чіткої організації виробничого процесу є високоефективним. Його ефективність проявляється у високій продуктивності праці, скороченні виробничого циклу і незавершеного виробництва, ліпшому використанні основних фондів. Усе це забезпечує зменшення витрат на виробництво. Водночас потокове виробництво має й помітні недоліки.
Найбільшим недоліком потокового виробництва є примітивізація праці робітників, обмеження її виконанням елементарних механічних операцій, що є наслідком високої диференціації технологічного процесу. Це робить працю на потоковій лінії малозмістовною, суперечить загальній тенденції підвищення освітнього і кваліфікаційного рівня працівників. Крім того, є непривабливими для людини жорсткий ритм роботи на потокових лініях, брак будь-яких творчих елементів у праці. Цей недолік потокового виробництва усувається його автоматизацією і створенням автоматичних потокових ліній, коли всі технологічні операції і транспортування предметів праці здійснюються автоматично. Автоматичні лінії широко застосовуються в масовому виробництві.
Істотним недоліком потокового виробництва в його традиційній вузькоспеціалізованій формі є суперечність між його тяжінням до конструктивно-технологічної стабільності (тобто між його консервативністю) і вимогою динамічності виробництва, постійного оновлення продукції відповідно до науково-технічного прогресу і потреб ринку. Вузька спеціалізація робочих місць, їхня жорстка прив’язка до ходу технологічного процесу створюють труднощі за переходу на випуск нової продукції. Виникає необхідність у заміні устаткування, його переміщенні, створенні нового оснащення, перекваліфікації робітників, що зв’язано з великими витратами часу й коштів. Ця негативна сторона потокового виробництва поступово нейтралізується підвищенням гнучкості технологічних систем, застосуванням машин із числовим програмним керуванням (ЧПК), запровадженням автоматичних багатофункціональних маніпуляторів-роботів.
Об’єднання верстатів з ЧПК, роботів, автоматичних транспортних засобів і складів під загальним керуванням ЕОМ дає можливість створювати гнучкі автоматизовані системи (ГАС) з дальшим залученням до них автоматизованого проектування продукції. Такі системи поєднують переваги потокового (висока продуктивність) і непотокового (гнучкість) виробництва, можуть застосовуватись в усіх його типах, і є особливо ефективними в серійному виробництві. Вони швидко і без істотних витрат часу й коштів переналагоджуються на випуск іншої продукції (в межах технічних можливостей). Для цього потрібно змінити програму виробничого процесу, записану на машинному носії. Гнучкі автоматизовані системи — це стратегічний напрямок розвитку техніки та організації виробництва.
Підготовка виробництва
Виробничий процес як сукупність певних операцій і засобів їхнього здійснення залежить від особливостей продукції та обсягів її виготовлення. Тому зміна видів чи типорозмірів продукції, її модернізація зумовлюють відповідні зміни у виробничому процесі. Взагалі виробництву нової (модифікованої старої) продукції передує комплекс робіт, який називають підготовкою (технічною підготовкою) виробництва. За виготовлення складних виробів до таких робіт належать:
● науково-дослідні роботи, у процесі яких з’ясовуються можливості, принципи та методи створення нової або модернізації старої продукції. Це здійснюється в тісному зв’язку з маркетинговими дослідженнями;
● конструкторська підготовка виробництва — створення нової або вдосконалення продукції, що виготовляється, відповідно до вимог науково-технічного прогресу і перспектив ринкової кон’юнктури. У процесі конструкторської підготовки виробництва створюється комплект конструкторської документації, необхідної для виготовлення та експлуатації виробу (виробів);
● технологічна підготовка виробництва, яка охоплює сукупність робіт із забезпечення технологічної готовності підприємства до виготовлення продукції належної якості і в належному обсязі;
● організаційно-планова підготовка виробництва, а саме: адаптація виробничої та організаційної структур підприємства до умов виготовлення нової продукції, забезпечення потрібним обладнанням, перепланування технологічних схем і розміщення устаткування в підрозділах, розробка календарно-планових нормативів (серій виробів, партій деталей, виробничих циклів тощо), обгрунтування методу переходу на випуск нових виробів.
Підготовку виробництва нової продукції за наведеним переліком у повному обсязі можуть самостійно здійснити лише великі підприємства з розвинутою науковo-дослідною та конструкторською базою. На більшості підприємств основними складовими є технологічна й організаційно-планова підготовка виробництва.
Для організації виробничого процесу визначальною можна вважати технологічну підготовку виробництва. Головне її завдання — розробка технологічних процесів, що забезпечують мінімальні витрати на виготовлення певного обсягу продукції належної якості.
За своїм змістом технологічна підготовка виробництва включає комплекс робіт такого функціонального призначення: а) забезпечення технологічності конструкції виробу; б) розробка технологічних процесів і методів контролю; в) проектування та виготовлення чи купівля технологічного оснащення; г) наладка і впровадження запроектованих технологічних процесів.
Технологічність конструкції виробу — це така її властивість, яка дає змогу виготовляти, монтувати, обслуговувати та ремонтувати виріб з оптимальними витратами часу й коштів. Для цього в процесі конструювання враховуються технологічні вимоги до конструкції виробу, проводиться технологічний контроль конструкторської документації, що передбачає відповідну участь технологів у процесі конструювання нових виробів.
Розробка технологічних процесів починається з визначення технологічних маршрутів деталей і складальних одиниць у процесі їхнього виготовлення. Після цього опрацьовуються технологічні процеси виготовлення заготівок, обробки деталей, складання вузлів і виробу в цілому, а також обчислюються норми витрат часу на всі види технологічних операцій.
Залежно від типу виробництва розробка технологічного процесу має різну деталізацію. Так, в одиничному виробництві детальне опрацювання технологічного процесу є економічно недоцільним унаслідок високої трудомісткості цих робіт. За таких умов здебільшого обмежуються розробкою маршрутної технології, що в ній зазначають основні операції без їхнього поділу на окремі складові. У маршрутній карті, що є основним технологічним документом в одиничному та дрібносерійному виробництвах, міститься перелік технологічних операцій із зазначенням устаткування, технологічного оснащення, розряду роботи й норми часу.
У великосерійному та масовому виробництвах технологічний процес опрацьовується ретельно з поділом його не тільки на операції, а й на окремі їхні частини — переходи. На кожну операцію розробляється операційна карта, в якій поряд із зазначенням устаткування, оснащення, розряду роботи та норми часу містяться характеристики способів і режимів обробки за елементами операції (переходами).
Одночасно з розробкою технологічного процесу визначаються методи організації виробництва, а також обчислюються норми витрат матеріалів на деталі, вузли і виріб в цілому.
Важливим етапом технологічної підготовки виробництва є проектування й виготовлення (купівля) технологічного оснащення — технологічного устаткування, пристосувань, інструменту, засобів механізації та автоматизації виробничих процесів. Обсяг цієї роботи залежить від конструктивно-технологічних особливостей виробу, типу виробництва, обсягу випуску нової продукції.
Опрацювання і впровадження запроектованих технологічних процесів на великих підприємствах масового виробництва здійснюється поетапно в технологічних лабораторіях, експериментальних цехах, а остаточно — в цехах основного виробництва в міру готовності технологічної документації і спеціального оснащення. Технологічний процес уважають запровадженим (освоєним), коли виготовлення деталей, складання вузлів і виробу в цілому здійснюється відповідно до встановлених регламенту і вимог.
Сучасна техніко-технологічна база підприємства дає змогу виготовляти ту саму продукцію різними способами. Проектуючи технологічний процес, слід оцінити можливі варіанти технології і вибрати з них оптимальний, тобто найекономніший варіант за даних виробничих умов. Таке завдання здійснюється за типовою методикою визначення економічної ефективності технічних нововведень та інвестицій.