Существующие производства. Типы, формы и методы организации производства. Деление товаров промышленной категории

Развитие машиностроительного производства, особенно проявившееся в последние годы, как в создании новых существенно новых технических средств, так и в появлении новых стратегий построения производственных систем, привело к тому, что многие фундаментальные принципы и понятия, используемые при его описании, перестают полностью соответствовать действительности. Это явление присуще любым реальным системам, в которых происходят существенные изменения, и всякий раз приводит к сложному процессу переосмысления еще недавно казавшихся вечными теоретических основ и практических рекомендаций.

Так, общепризнанно актуальной является в наши дни проблема выработки новых норм времени, как для выполнения технологических операций, так и для этапов подготовки производства. В этом нет ничего еретического, либо неуважительного по отношению к классикам, участвовавшим в создании норм: они устарели, поскольку не устареть не могли. Однако проблема более глубока, поскольку прогресс машиностроительного производства существенно вышел за рамки, внутри которых можно было бы ограничиться только лишь огромной, но по большей части механической работой по выработке новых норм. Новое состояние машиностроительного производства требует пересмотра основ его описания, а затем уже - выработки новых практических рекомендаций, соответствующих новым основам. Разумеется, пересмотр не означает полного отказа от существующих понятий и принципов; как и в любой развивающейся науке, новые определения и новые теории должны включать в себя предыдущие в качестве частных случаев, либо расширять их в соответствии с расширением и усложнением предметной области. Одним из фундаментальных понятий, используемых при проектировании производственных и технологических процессов и систем, является понятие «тип производства». С давних времен известно разделение производства на массовое, единичное и серийное, позже получившее внутреннее подразделение. Классификация эта вполне соответствовала времени своего создания и совершенно не соответствует времени нынешнему, что является практически общепризнанным. В современных трудах, посвященных проектированию и реконструкции промышленных предприятий, часто делается оговорка о том, что «традиционно выделяются типы производства». И в то же самое время ведутся поиски новой классификации.

Одно из распространенных мнений состоит в том, что все производство теперь стало серийным. Другая точка зрения предлагает разделять производственные системы на два типа: гибкие и негибкие. Встречаются и другие предложения о введении новых классификационных признаков, в том числе - таких, как масштабность производства и его планируемость. Общим во всех этих (и других) гипотезах является то, что тип производства по-прежнему предлагается идентифицировать каким-либо одним признаком и называть одним словом. Главная причина тому - традиционность и «привычность» подобного подхода. Между тем, современное машиностроение и промышленное производство в целом гораздо более разнообразны, чем это было во времена, когда создавалась доныне существующая классификация. И верность традициям уже не может быть решающим аргументом в пользу сохранения подобной однокритериальности.

Даже в наименовании резца может присутствовать более пяти признаков, производство же есть объект гораздо более сложный, чем резец. Можно признать, что современные производственные системы одним параметром однозначно классифицированы быть не могут.

Признав возможность многопараметрической классификации типов производства, следует выделить основные и дополнительные классификационные признаки. Строго говоря - разделить классификационные признаки на основные и дополнительные, поскольку они известны и постоянно используются в научно-технической литературе. Для выбора основных классификационных признаков можно сформулировать следующие критерии:

• - Основных признаков не должно быть слишком много, дабы не создавать путаницы, неоднозначности и внутренней противоречивости классификации.
• - Основные признаки не должны находиться в явной функциональной или тесной корреляционной зависимости.
• - Основные признаки должны быть достоверно определяемы на ранних этапах проектирования производственных систем.
• - Основные признаки должны давать максимально полное представление о целях проектируемого производства, а не быть характеристиками применяемого оборудования или организационных форм.
• - Основные признаки должны быть применимы для любой из существующих или проектируемых производственных систем, в отличие от признаков дополнительных, которые определяют требования специфические, предъявляемые в особых случаях.

В целом, представляется разумным использовать в качестве критериев целевые свойства производственных систем, которых не может быть очень много.

Предлагается выделить четыре основных классификационных признака производственных систем:

• 1. Масштабность производства
• 2. Номенклатурность производства
• 3. Переналаживаемость производства
• 4. Предсказуемость производства.

Первые два признака очевидны: безусловно, предприятия, производящие тысячу или миллион единиц одной и той же продукции в год, будут существенно различны между собой, как по применяемому оборудованию, так и по организации производства. Равно как по-разному будут устроены предприятия, производящие какое-либо одно изделие и множество изделий. При этом многономенклатурность сама по себе совершенно не означает маломасштабности, а однономенклатурность - крупномасштабности. Наибольшее число предприятий, существующих в наши дни в промышленно развитых странах, - это небольшие предприятия, специализирующиеся на производстве и поставке ограниченной номенклатуры изделий или комплектующих, как непосредственно на рынок, так и для крупных компаний, которые все более и более стремятся оставить за собственными подразделениями только функции работы на рынке, проектирования и общей сборки. Обе данные разновидности производственных систем очень плохо укладываются в традиционную классификацию типов производства.

Третьим классификационным признаком производственной системы может быть ее переналаживаемость. В самом деле, предприятие может производить большую номенклатуру изделий в больших масштабах, но при этом на каждом рабочем месте в течение года будет выполняться одна и та же операция (именно для этого признака лучше всего подходит «классический» критерий - коэффициент закрепления операций, в то время как заменяющие его таблицы зависимости типа производства от количества выпускаемых изделий говорят о масштабности производства, а не о его переналаживаемости). Производство может быть многономенклатурным и малопереналаживаемым, равно как малономенклатурным и часто переналаживаемым. От этого существенно зависят размеры предприятия, количество работников, типы и количество оборудования, организационные формы и структурно-компоновочные решения.

Четвертый основной отличительный признак производства - его предсказуемость. Существуют предприятия, в которых производственные программы известны на несколько лет вперед, а постановка на производство новой продукции занимает месяцы или даже годы. Другая крайность - предприятия, работающие по внешним, плохо предсказуемым заказам. Подобные производства получили развитие не так давно, чему способствовали успехи в автоматизации технической подготовки производства и появление оборудования, сочетающего широкие технологические возможности с высокой производительностью. Вот пример постановки задач производства запасных частей для определенной области машиностроения (взято из реального разговора с руководителями предприятия): «нам известно около двух тысяч возможных деталей, каждый заказчик может принести чертеж совсем неизвестный, потребности их определяются поломками оборудования, а потому совершенно не предсказуемы, утром мы в точности не знаем, что именно придется делать вечером; при этом любой заказ мы обязаны выполнить в течение трех дней, иначе заказчики уйдут к конкурентам». Наличие конкуренции и значительное увеличение номенклатуры выпускаемых изделий существенно снижают «среднестатистический» уровень предсказуемости современного производства. Данный признак очень важен, поскольку от него в огромной степени зависит соотношение времени, затрачиваемого на собственно производство и на его подготовку. В целом, ввиду несомненного увеличения номенклатуры выпускаемых изделий и связанного с этим отсутствия возможности в большинстве отраслей машиностроения поддерживать непереналаживаемые производства, особое внимание в настоящее время должно уделяться проблемам сокращения времени подготовки производства и времени переналадок.

Предлагаемая классификация включает в себя в качестве частных случаев предыдущую. Так, «классическое» массовое производство времен Генри Форда можно определить как крупномасштабное, многономенклатурное, редко переналаживаемое и хорошо предсказуемое. Производство единичное - как маломасштабное, средненоменклатурное, часто переналаживаемое и плохо предсказуемое. Безусловно, в рамках одного предприятия могут существовать подразделения с разным типом производства.

Кроме основных классификационных признаков могут быть предложены дополнительные, относящиеся к более частным примерам производственных систем. В отличие от основных признаков, дополнительные можно не указывать в тех случаях, когда они не являются существенными. Так, одним из дополнительных классификационных признаков может служить сложность выпускаемых изделий. Данное свойство, обычно хорошо известное еще на этапе проектирования, существенно влияет и на применяемое оборудование и на организацию производственного процесса, однако не является существенным для всех возможных производств. Это же относится (например) к опасности производства и его секретности.

К дополнительным признакам может быть отнесена перестраиваемость производства - способность производственной системы переходить на выпуск существенно иной номенклатуры продукции. В случаях, когда подобный переход не осуществляется по схеме «полностью снести и построить заново», перестраиваемость необходимо учитывать еще при проектировании предыдущего производства, что влияет на проектные решения и влечет за собой дополнительные затраты. Особый случай перестраиваемости - предприятия двойного назначения, для них этот признак является одним из главных.

Среди важнейших дополнительных признаков - модифицируемость производства, то есть - способность производственной системы выпускать различные модификации изделий в рамках номенклатуры. Безусловно, современный рынок промышленной продукции требует от производителей выпуска все большего числа модификаций изделий. Тем не менее, вопрос о необходимом уровне модифицируемости производственных систем не имеет столь однозначного ответа, как это подчас принято полагать. Причина тому известна: модифицируемость - очень дорогостоящий признак.

Особый разговор - о гибкости. Как и всякий термин, используемый в рекламно-агитационных целях, понятие гибкости требует осторожного подхода. Гибкость можно определить как способность технологической или производственной системы приспосабливаться к изменению задач, не выходящему за некоторые, заранее определенные рамки. Свойство это, природой данное человеку, очень трудно достижимо в автоматических и автоматизированных системах.

Человек, стоящий у сборочного конвейера, без существенной переналадки способен завернуть в один автомобиль ржавый винт, а в другой - хромированный. Но гибкость даже здесь не означает вседозволенности: она требует взаимозаменяемости винтов и наличия инструкций для человека.

Современный токарный автомат с ЧПУ способен обрабатывать разные детали в пределах одного прутка, если ему позволяет это сделать инструментальная наладка и заставляет это делать программа.

В целом, гибкость технологической или производственной системы - не есть ее целевое свойство, гибкость - есть один из способов достижения цели, особенно полезный в тех производственных условиях, которые характерны для настоящего времени - многономенклатурности и плохой предсказуемости.

Необходимость пересмотра классификации типов производства не относится к области умозрительных рассуждений.

Существующие принципы заложены в нормативы, используемые при проектировании и реконструкции производств, а также - в мировоззрение множества людей.

Безусловно, нынешнее состояние машиностроительного производства существенно отличается от того, в эпоху которого формулировалась существующая классификация и составлялись существующие нормативы, и потому эта проблема весьма актуальна.

Цехи заводов единичного производства обычно состоят из участков, организованных по технологическому принципу. Значительная трудоемкость продукции, высокая квалификация привлекаемых для выполнения операций рабочих , повышенные затраты материалов, связанные с большими допусками, обусловливают высокую себестоимость выпускаемых изделий. В себестоимости продукции значительный удельный вес имеет заработная плата, составляющая нередко 20 — 25% от полной себестоимости.

Серийный тип производство

Серийное производство — это форма организации производства, для которой характерен выпуск изделий большими партиями (сериями) с установленной регулярностью выпуска.

Серийное производство — наиболее распространенный тип производства.

Характеризуется постоянством выпуска довольно большой номенклатуры изделий. При этом годовая номенклатура выпускаемых изделий шире, чем номенклатура каждого месяца.

Это позволяет организовать выпуск продукции более или менее ритмично. Выпуск изделий в больших или относительно больших количествах позволяет проводить значительную унификацию выпускаемых изделий и технологических процессов, изготовлять стандартные или нормализованные детали, входящие в конструктивные ряды, большими партиями, что уменьшает их себестоимость.

Серийный тип производства характерен для станкостроения, производства проката черных металлов и т.п.

Организация труда в серийном производстве отличается высокой специализацией . За каждым рабочим местом закрепляется выполнение нескольких определенных деталеопераций. Это дает рабочему хорошо освоить инструмент, приспособления и весь процесс обработки, приобрести навыки и усовершенствовать приемы обработки. Особенности серийного производства обуславливают экономическую целесообразность выпуска продукции по циклически повторяющемуся графику.

Подтипы серийного производства:

• мелкосерийное;
• серийное;
• крупносерийное.

Мелкосерийное тяготеет к единичному, а крупносерийное — к массовому. Это деление носит условный характер. Например, в соответствии с классификацией, предложенной Вудворд выделяются единичное и мелкосерийное производство (Unit Production), массовое (Mass Production) и непрерывное (Process Production).

Производство мелкосерийное является переходным от единичного к серийному. Выпуск изделий может осуществляться малыми партиями.

В настоящее время в машиностроении одним из конкурентных факторов стала способность фирмы изготовлять уникальное, зачастую повышенной сложности оборудование малой партией по спецзаказу покупателей.

Внедрение компьютеризации позволяет повысить гибкость производства и внести в мелкосерийное производство черты поточного производства. Например, появилась возможность изготовлять несколько типов изделий на одной поточной линии с затратой минимального количества времени для переналадки оборудования.

Крупносерийное производство является переходной формой к массовому производству.

В крупносерийном производстве выпуск изделий осуществляется крупными партиями в течение длительного периода. Обычно предприятия этого типа специализируются на выпуске отдельных изделий или комплектов по предметному типу.

Массовый тип производства

Массовое производство — представляет собой форму организации , характеризующуюся постоянным выпуском строго ограниченной номенклатуры изделий, однородных по назначению, конструкции, технологическому типу, изготовляемых одновременно и параллельно.

Особенностью массового производства является изготовление однотипной продукции в больших объемах в течение длительного времени .

Важнейшей особенностью массового производства является ограничение номенклатуры выпускаемых изделий. Завод или цех выпускают одно-два наименования изделий. Это создает экономическую целесообразность широкого применения в конструкциях изделий унифицированных и взаимозаменяемых элементов.

Отдельные единицы выпускаемой продукции не отличаются друг от друга (могут быть только незначительные отличия в характеристиках и комплектации).

Время прохождения единицы продукции через систему относительно мало: оно измеряется в минутах или часах. Число наименований изделий в месячной и годовой программах совпадают.

Для изделий характерна высокая стандартизация и унификация их узлов и деталей. Массовое производство характеризуется высокой степенью комплексной механизации и автоматизации технологических процессов. Массовый тип производства типичен для автомобильных заводов, заводов сельскохозяйственных машин, предприятий обувной промышленности и др.

Значительные объемы выпуска позволяют использовать высокопроизводительное оборудование (автоматы, агрегатные станки, автоматические линии). Вместо универсальной оснастки используется специальная. Дифференцированный технологический процесс позволяет узко специализировать рабочие места посредством закрепления за каждым из них ограниченного числа деталеопераций.

Тщательная разработка технологического процесса, применение специальных станков и оснастки позволяют использовать труд узкоспециализированных рабочих-операторов. Вместе с тем широко используется труд высококвалифицированных рабочих-наладчиков.

Характеристика типов производства

Тип производства оказывает решающее влияние на особенности его организации, управления и экономические показатели. Организационно-технические особенности типа производства влияют на экономические показатели предприятия, на эффективность его деятельности.

С повышением технической вооруженности труда и ростом объема выпуска продукции при переходе от единичного к серийному и массовому типам производства уменьшается доля живого труда и возрастают расходы, связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования. Это ведет к снижению себестоимости продукции, изменению ее структуры. Таким образом, при массовом производстве изделий вопросы применения прогрессивных технологических процессов, инструмента и оборудования, комплексной механизации и автоматизации решаются проще, чем в индивидуальном и серийном производстве.

Рассмотрим все характеристики типов производства в сравнении:

	Единичное	Серийное	Массовое
Номенклатура	Неограниченная	Ограничена сериями	Одно или несколько изделий
Повторяемость выпуска	Не повторяется	Периодически повторяется	Постоянно повторяется
Применяемое оборудование	Универсальное	Универсальное, частично специаль.	В основном специальное
Расположение оборудования	Групповое	Групповое и цепное
Разработка технологического процесса	Укрупненный метод (на изделие, на узел)	Подетальная	Подетально-пооперационная
Применяемый инструмент	Универсальный, в значительной степени специальный	Универсальный и специальный	Преимущественно специальный
Закрепление деталей и операций за станками	Специально не закреплены	Определенные детали и операции закреплены за станками	На каждом станке выполняется одна и та же операция над одной деталью
Квалификация рабочих			В основном невысокая, но имеются рабочие высокой квалификац. (наладчики, инструментальщики)
Взаимозаменяемость	Пригонка	Неполная
Единицы изделия

Движение деталей (изделий) по рабочим местам (операциям) может быть: во времени — непрерывным и прерывным; в пространстве — прямоточным и непрямоточным. Если рабочие места расположены в порядке последовательности выполняемых операций, т.е.по ходу технологического процесса обработки деталей (или изделий), то это соответствует прямоточному движению.

Производство, в котором движение изделий по рабочим местам осуществляется с высокой степенью непрерывности и прямоточности , называется поточным . В связи с этим и в зависимости от формы движения изделий по рабочим местам массовый и серийный типы производства могут быть поточными и непоточными, т.е.может быть массовый, массово-поточный, серийный и серийно-поточный тип производства.

П о мере повышения степени специализации рабочих мест непрерывности и прямоточности движения изделий по рабочим местам, т. е. при переходе от единичного к серийному и от серийного к массовому типам производства, увеличивается возможность применения специального оборудования и технологического оснащения, более производительных технологических процессов, передовых методов организации труда, механизации и автоматизации производственных процессов. Все это приводит к повышению производительности труда и снижению себестоимости продукции.

Планировки производства

В зависимости от типа производств выделяют различные типы планировок производства.

При пооперационной функциональной схеме производственные ресурсы группируют по признаку выполняемой работы. Выделяются определенные участки для различных видов обслуживания (участок двигателей, участок кузовных работ и т.д.). Может применяться в мелкосерийном производстве. При таком типе планировки возникают проблемы, связанные с минимизацией транспортных операций.

При фиксированной позиционной планировке изготавливаемое изделие неподвижно, а производственные ресурсы подаются по мере необходимости. Такая планировка используется при реализации различных проектов (строительных, например). Эта планировка носит временный характер и сохраняется до окончания работы над проектом.

Для массового производства характерна линейная или поточная планировка , где каждое выпускаемое изделие фактически проходит одни и те же операции обработки. Таким образом, поточное производство характеризуется расчленением производственного процесса на отдельные относительно короткие операции, выполняемые на специально оборудованных, последовательно расположенных рабочих местах — поточных линиях.

а) Понятие и виды производственных процессов

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС - совокупность простых и естественных процессов, в результате взаимодействия которых сырьё и материалы превращаются в готовую продукцию или услугу определенного вида.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС - основная и важнейшая часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением размеров, геометрической формы или физико-химических свойств предметов труда.

ТЕХНОЛОГИЧСКАЯ ОПЕРАЦИЯ - элементарная часть производственного процесса, выполняемая на одном рабочем месте без переналадки оборудования над одним или несколькими изделиями одним или несколькими рабочими (бригадой).

Операции бывают ручными, машинно-ручными, машинными, автоматическими и аппаратурными.

Экономическая сущность производственного процесса (ПП) проявляется в формировании добавленной стоимости. На содержание ПП влияют следующие факторы:

конструкция изделия;

объём выпуска и трудоёмкость изготовления изделия;

уровень техники и технологии;

уровень специализации и кооперирования производства.

Технологии различаются приемами получения, обработки, переработки исходного сырья, материалов, полуфабрикатов, применяемым оборудованием, последовательностью и местом выполнения производственных операций. Они могут быть простыми и сложными.

Степень сложности технологий определяется:

* многообразием способов воздействия на предмет труда;

* количеством операций, которые над ним осуществляются;

* точностью их выполнения.

Все технологические процессы принято делить на основные, вспомогательные и обслуживающие. Основные процессы могут быть заготовительными, обрабатывающими, сборочными, отделочными, информационными. В их рамках происходит создание товаров или услуг в соответствии с целями фирмы. Цель вспомогательных процессов состоит в создании условий, необходимых для осуществления основных. Обслуживающие процессы связаны с размещением, хранением, перемещением сырья, материалов, полуфабрикатов, готовой продукции, оказанием работникам социальных услуг.

Технологические процессы непрерывно развиваются вслед за прогрессом научной и технической мысли. Так на смену ручным технологиям пришли традиционные механизированные технологии, вершиной которых стал конвейер, а затем и автоматизированные технологии, основными формами которых сегодня являются:

1) автоматическая поточная линия, управляемая компьютером. Она представляет систему универсального, специализированного, многоцелевого оборудования, размещенного по ходу технологического процесса, дополняемого средства транспортировки и складирования продукции и отходов;

2) гибкая производственная система (ГПС), основой которой служит регулируемый компьютером технологический процесс.

Совокупность производственных процессов определяет производственную структуру предприятия, состав и количество производственного оборудования, структуру производственных рабочих.

б) Типы организации производства

ТИП ПРОИЗВОДСТВА - это совокупность организационно-технических и экономических характеристик и особенностей сочетания факторов и элементов организации производства, обусловленных номенклатурой, масштабом и регулярностью выпуска продукции.

Различают следующие типы:

ЕДИНИЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО - в его условиях рабочие места не имеют закрепленных за ними операций и загружаются различными операциями через неопределенные промежутки времени.

СЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО - рабочие места загружаются несколькими закрепленными за ними операциями, которые выполняются в определенной последовательности.

МАССОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО - рабочие места загружены выполнением одной и той же операции над одними и теми же деталями.

Тип производства определяет метод его организации. Существуют следующие методы организации производственного процесса:

Поточный - это метод, основанный на ритмичной повторяемости согласованных во времени и в пространстве основных, вспомогательных и обслуживающих производственных операций, которые выполняются на специализированных рабочих местах, расположенных по ходу технологического процесса. Он используется для массового и крупносерийного типов производства.

Партионный - это метод, при котором периодически изготавливается относительно ограниченная номенклатура продукции. Он характерен для серийного типа производства.

Единичный - это метод, при котором изготавливается широкая номенклатура продукции единичных экземпляров.

На выбор метода организации производства влияют следующие факторы:

номенклатура выпускаемой продукции, масштаб производства,

периодичность выпуска,

трудоемкость продукции,

характеристики технологии производства.

в) Виды движения производственных процессов

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦИКЛ - часть производственного процесса организации, связанная с изготовлением отдельного предмета труда (изделия, детали, полуфабриката).

ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЦИКЛА - календарный период времени, в течение которого обрабатываемый предмет превращается в готовую продукцию для данной стадии производства.

Длительность производственного цикла зависит от организации материальных потоков во времени, т.е. от порядка движения предметов труда в ходе их обработки. Обработка партии предметов может осуществляться тремя способами: последовательно, параллельно, параллельно-последовательно. Характеристика видов движения приведена в Таблице 2.

Партия предметов труда - группа предметов, обрабатываемых на одном рабочем месте, одним рабочим (или бригадой) с одной наладкой.

Производственная структура предприятия

Под философией управления мы будем понимать самые общие принципы, на основе которых строится структура управления организацией и осуществляются процессы управления. Конечно, философия качества и философия управления взаимосвязаны - философия качества задает цель и направление деятельности организации, философия управления определяет организационные средства для достижения этой цели. Основы философии управления, так же как и философии качества, были заложены Ф.У. Тейлором.

И программа менеджмента качества Деминга, и принципы Тотальный Менеджмент Качества фактически направлены на изменение структуры системы управления предприятием. Рассмотрим основные типы структур управления предприятием с точки зрения их соответствия идеям современного менеджмента качества. Термин "организационная структура" сразу же вызывает в нашем воображении двумерную древовидную схему, состоящую из прямоугольников и соединяющих их линий. Эти прямоугольники показывают выполняемую работу и круг обязанностей и, таким образом отображают разделение труда в организации. Относительное положение прямоугольников и соединяющие их линии показывают степень подчинения. Рассмотренные соотношения ограничены двумя измерениями: вверх - вниз и поперек, так как мы оперируем с ограниченным допущением, согласно которому организационная структура должна быть представлена на двумерной схеме, вычерчиваемой на плоской поверхности.

В самой же организационной структуре не содержится ничего такого, что ограничивало бы нас в этом отношении. Кроме того, эти ограничения на структуру организации часто вызывают серьезные и дорогостоящие последствия. Вот только четыре из них. Во-первых, между отдельными частями организаций такого рода возникает не сотрудничество, а конкуренция. Внутри организаций существует более сильная конкуренция, чем между организациями, и эта внутренняя конкуренция приобретает значительно менее этичные формы. Во-вторых, обычный способ представления структуры организаций серьезно затрудняет определение задач отдельных подразделений и измерение соответствующих показателей качества работы вследствие большой взаимозависимости подразделений, объединенных подобным образом. В-третьих, это способствует созданию организаций, сопротивляющихся изменениям, особенно изменениям их структуры; поэтому они перерождаются в бюрократические структуры, не поддающиеся адаптации. Большинство таких организаций обучается крайне медленно, если обучается вообще. В-четвертых, представление организационной структуры в виде двумерного дерева ограничивает число и характер возможных вариантов решения возникающих проблем. При наличии такого ограничения невозможны решения, обеспечивающие развитие организации с учетом технических и социальных изменений, темпы которых все больше и больше растут. Существующая обстановка требует, чтобы организации были не только готовы к любым изменениям, но и способны им подвергаться. Другими словами, необходимо динамическое равновесие. Очевидно, что для достижения такого равновесия организация должна иметь достаточно гибкую структуру. (Хотя гибкость не гарантирует приспособляемости, тем не менее она необходима для достижения последней).

Построение гибкой или обладающей какими-либо иными достоинствами организационной структуры является одной из задач так называемого "структурного зодчества". Используя терминологию, принятую в архитектуре, можно сказать, что в данном реферате излагаются основные идеи, на основе которых могут быть разработаны различные варианты решения проблемы организационной структуры без ограничений, связанных с ее графическим представлением.

Выше перечисленные недостатки можно и нужно преодолеть путем построения многомерной организационной структуры. Многомерная структура подразумевает демократический принцип управления.

Иерархический тип структур управления

Структуры управления на многих современных предприятиях были построены в соответствии с принципами управления, сформулированными еще в начале ХХ века. Наиболее полную формулировку этих принципов дал немецкий социолог Макс Вебер (концепция рациональной бюрократии):

принцип иерархичности уровней управления, при котором каждый нижестоящий уровень контролируется вышестоящим и подчиняется ему;

вытекающий из него принцип соответствия полномочий и ответственности работников управления месту в иерархии;

принцип разделения труда на отдельные функции и специализации работников по выполняемым функциям; принцип формализации и стандартизации деятельности, обеспечивающий однородность выполнения работниками своих обязанностей и скоординированность различных задач;

вытекающий из него принцип обезличенности выполнения работниками своих функций;

принцип квалификационного отбора, в соответствии с которым найм и увольнение с работы производится в строгом соответствии с квалификационными требованиями.

Организационная структура, построенная в соответствии с этими принципами, получила название иерархической или бюрократической структуры. Наиболее распространенным типом такой структуры является линейно - функциональная (линейная структура).Линейная организационная структура.

Основы линейных структур составляет так называемый "шахтный" принцип построения и специализация управленческого процесса по функциональным подсистемам организации (маркетинг, производство, исследования и разработки, финансы, персонал и т.д.). По каждой подсистеме формируется иерархия служб ("шахта"), пронизывающая всю организацию сверху донизу (рис. 1.3). Результаты работы каждой службы оцениваются показателями, характеризующими выполнение ими своих целей и задач. Соответственно строится и система мотивации и поощрения работников. При этом конечный результат (эффективность и качество работы организации в целом) становится как бы второстепенным, так как считается, что все службы в той или иной мере работают на его получение.

Рис. 1.3

Преимущества линейной структуры:

четкая система взаимных связей функций и подразделений;

четкая система единоначалия - один руководитель сосредотачивает в своих руках руководство всей совокупностью процессов, имеющих общую цель;

ясно выраженная ответственность;

быстрая реакция исполнительных подразделений на прямые указания вышестоящих.

Недостатки линейной структуры:

отсутствие звеньев, занимающихся вопросами стратегического планирования; в работе руководителей практически всех уровней оперативные проблемы ("текучка") доминирует над стратегическими;

тенденция к волоките и перекладыванию ответственности при решении проблем, требующих участия нескольких подразделений;

малая гибкость и приспособляемость к изменению ситуации;

критерии эффективности и качества работы подразделений и организации в целом - разные;

тенденция к формализации оценки эффективности и качества работы подразделений приводит обычно к возникновению атмосферы страха и разобщенности;

большое число "этажей управления" между работниками, выпускающими продукцию, и лицом, принимающим решение;

перегрузка управленцев верхнего уровня;

повышенная зависимость результатов работы организации от квалификации, личных и деловых качеств высших управленцев.

Вывод: в современных условиях недостатки структуры перевешивают ее достоинства. Такая структура плохо совместима с современной философией качества.

Линейно-штабная организационная структура.

Такой вид организационной структуры является развитием линейной и призван ликвидировать ее важнейший недостаток, связанный с отсутствием звеньев стратегического планирования. Линейно - штабная структура включает в себя специализированные подразделения (штабы), которые не обладают правами принятия решений и руководства какими - либо нижестоящими подразделениями, а лишь помогают соответствующему руководителю в выполнении отдельных функций, прежде всего, функций стратегического планирования и анализа. В остальном эта структура соответствует линейной (Рис.1.4).

Рис. 1.4

Достоинства линейно - штабной структуры:

более глубокая, чем в линейной, проработка стратегических вопросов;

некоторая разгрузка высших руководителей;

возможность привлечения внешних консультантов и экспертов;

при наделении штабных подразделений правами функционального руководства такая структура - хороший первый шаг к более эффективным органическим структурам управления.

Недостатки линейно - штабной структуры:

недостаточно четкое распределение ответственности, т.к. лица, готовящие решение, не участвуют в его выполнении;

тенденции к чрезмерной централизации управления;

аналогичные линейной структуре, частично - в ослабленном виде.

Вывод: линейно - штабная структура может являться хорошей промежуточной ступенью при переходе от линейной структуры к более эффективным. Структура позволяет, правда в ограниченных пределах, воплощать идеи современной философии качества.

7.1. Производственный процесс и принципы его организации

7.1.1. Определение производственного процесса

Промышленное производство - это сложный процесс превращения сырья, материалов полуфабрикатов и других предметов труда в готовую продукцию, удовлетворяющую потребностям рынка.

Производственный процесс - это совокупность всех действий людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления продукции.

Производственный процесс состоит из следующих процессов:

основные - это технологические процессы, в ходе которых происходят изменения геометрических форм, размеров и физико-химических свойств продукции;
вспомогательные - это процессы, которые обеспечивают бесперебойное протекание основных процессов (изготовление и ремонт инструментов и оснастки; ремонт оборудования; обеспечение всеми видами энергий (электроэнергией, теплом, паром, водой, сжатым воздухом и т.д.));
обслуживающие - это процессы, связанные с обслуживанием как основных, так и вспомогательных процессов и не создающие продукцию (хранение, транспортировка, тех. контроль и т.д.).

В условиях автоматизированного, автоматического и гибкого интегрированного производств вспомогательные и обслуживающие процессы в той или иной степени объединяются с основными и становятся неотъемлемой частью процессов производства продукции, что будет рассмотрено более подробно позже.

Структура производственных процессов показана на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Структура производственных процессов

Технологические процессы, в свою очередь делятся на фазы.

Фаза - комплекс работ, выполнение которых характеризует завершение определенной части технологического процесса и связано с переходом предмета труда из одного качественного состояния в другое.

В машиностроении и приборостроении технологические процессы в основном делятся на три фазы:

Заготовительная;
- обрабатывающая;
- сборочная.

Фазная структура технологических процессов представлена на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Фазная структура технологических процессов

Технологический процесс состоит из последовательно выполняемых над данным предметом труда технологических действий - операций.

Операция - часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (станке, стенде, агрегате и т.д.), состоящая из ряда действий над каждым предметом труда или группой совместно обрабатываемых предметов.

Операции, которые не ведут к изменению геометрических форм, размеров, физико-химических свойств предметов труда, относятся не к технологическим операциям (транспортные, погрузочно-разгрузочные, контрольные, испытательные, комплектовочные и др.).

Операции различаются также в зависимости от применяемых средств труда:

- ручные , выполняемые без применения машин, механизмов и механизированного инструмента;
- машинно-ручные - выполняются с помощью машин или ручного инструмента при непрерывном участии рабочего;
- машинные - выполняемые на станках, установках, агрегатах при ограниченном участии рабочего (например, установка, закрепление, пуск и остановка станка, раскрепление и снятие детали). Остальное выполняет станок.
- автоматизированные - выполняются на автоматическом оборудовании или автоматических линиях.

Аппаратурные процессы характеризуются выполнением машинных и автоматических операций в специальных агрегатах (печах, установках, ваннах и т.д.).

7.1.2. Основные принципы организации производственного процесса

Принципы - это исходные положения, на основе которых осуществляются построение, функционирование и развитие производственного процесса.

Соблюдение принципов организации производственного процесса - одно из основополагающих условий эффективности деятельности предприятия.

Основные принципы организации производственного процесса и их содержание приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Основные принципы организации производственного процесса

№ п/п	Принципы	Основные положения
1	Принцип пропорциональности	Пропорциональная производительность в единицу времени всех производственных подразделений предприятия (цехов, участков) и отдельных рабочих мест.
2	Принцип дифференциации	Разделение производственного процесса изготовления одноименных изделий между отдельными подразделениями предприятия (например, создание производственных участков или цехов по технологическому или предметному признаку)
3	Принцип комбинирования	Объединение всех или части разнохарактерных процессов по изготовлению определенного вида изделия в пределах одного участка, цеха, производства
4	Принцип концентрации	Сосредоточение выполнения определенных производственных операций по изготовлению технологически однородной продукции или выполнению функционально однородных работ на отдельных участках, рабочих местах, в цехах и производствах предприятия
5	Принцип специализации	Формы разделения труда на предприятии, в цехе. Закрепление за каждым подразделением предприятия ограниченной номенклатуры работ, операций деталей или изделий
6	Принцип универсализации	Противоположен принципу специализации. Каждое рабочее место или производственное подразделение занято изготовлением изделий и деталей широкого ассортимента или выполнением различных производственных операций
7	Принцип стандартизации	Под принципом стандартизации в организации производственного процесса понимают разработку, установление и применение однообразных условий, обеспечивающих наилучшее его протекание
8	Принцип параллельности	Одновременное выполнение технологического процесса на всех или некоторых его операциях. Реализация принципа существенно сокращает производственный цикл изготовления изделия
9	Принцип прямоточности	Требование прямолинейного движения предметов труда по ходу технологического процесса, то есть по кратчайшему пути прохождения изделием всех фаз производственного процесса без возвратов в его движении
10	Принцип непрерывности	Сведение к минимуму всех перерывов в процессе производства конкретного изделия
11	Принцип ритмичности	Выпуск в равные промежутки времени равного количества изделий
12	Принцип автоматичности	Максимально возможное и экономически целесообразное освобождение рабочего от затрат ручного труда на основе применения автоматического оборудования
13	Принцип соответствия форм производственного процесса его технико-экономическому содержанию	Формирование производственной структуры предприятия с учетом особенности производства и условий его протекания, дающую наилучшие экономические показатели

Экономическая эффективность рациональной организации производственного процесса выражается в сокращении длительности производственного цикла изделий, в снижении издержек на производство продукции, улучшении использования основных производственных фондов и увеличении оборачиваемости оборотных средств.

7.2. Типы производств и их технико-экономическая характеристика

Тип производства - совокупность его организованных, технических и экономических особенностей.

Тип производства определяется следующими факторами:

Номенклатурой выпускаемых изделий;
- объемом выпуска;
- степенью постоянства номенклатуры выпускаемых изделий;
- характером загрузки рабочих мест.

В зависимости от уровня концентрации и специализации различают три типа производств:

Единичное;
- серийное;
- массовое.

По типам производства классифицируются предприятия, участки и отдельные рабочие места.

Тип производства предприятия определяется типом производства ведущего цеха, а тип производства цеха - характеристикой участка, где выполняются наиболее ответственные операции и сосредоточена основная часть производственных фондов.

Отнесение завода к тому или иному типу производства носит условный характер, поскольку на предприятии и даже в отдельных цехах может иметь место сочетание различных типов производства.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых изделий, малым объемом их выпуска, выполнением на каждом рабочем месте весьма разнообразных операций.

В серийном производстве изготовляется относительно ограниченная номенклатура изделий (партиями). За одним рабочим местом, как правило, закреплены несколько операций.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых в течение продолжительного времени на узкоспециализированных рабочих местах.

Тип производства оказывает решающее значение на особенности организации производства, его экономические показатели, структуру себестоимости (в единичном высока доля живого труда, а в массовом - затраты на ремонтно-эксплуатационные нужды и содержание оборудования), разный уровень оснащенности.

Сравнение по факторам типов производств приведено в таблице 7.2.

Таблица 7.2

Характеристики типов производств

№ п/п	Факторы	Тип производства
		единичное	серийное	массовое
1	Номенклатура изготавливаемых изделий	Большая	Ограниченная	Малая
2	Постоянство номенклатуры	Отсутствует	Имеется	Имеется
3	Объем выпуска	Малый	Средний	Большой
4	Закрепление операций за рабочими местами	Отсутствует	Частичное	Полное
5	Применяемое оборудование	Универсальное	Универсальное +специальное (частично)	В основном специальное
6	Применяемые инструмент и оснастка	Универсальные	Универсальные +специальные	В основном специальные
7	Квалификация рабочих	Высокая	Средняя	В основном низкая
8	Себестоимость продукции	Высокая	Средняя	Низкая
9	Производственная специализация цехов и участков	Технологическая	Смешанная	Предметная

7.3. Производственная структура предприятия

Производственная структура предприятия - это совокупность производственных единиц предприятия (цехов, служб), входящих в его состав, и формы связей между ними.

Производственная структура зависит от вида выпускаемой продукции и его номенклатуры, типа производства и форм его специализации, от особенностей технологических процессов. Причем последние являются важнейшим фактором, определяющим производственную структуру предприятия.

Производственная структура - это, по существу, форма организации производственного процесса. В ней различают подразделения производств:

Основного;
- вспомогательного;
- обслуживающего.

В цехах (подразделениях) основного производства предметы труда превращаются в готовую продукцию.

Цехи (подразделения) вспомогательного производства обеспечивают условия для функционирования основного производства (обеспечение инструментом, энергией, ремонтом оборудования) (см. рис. 7.1).

Подразделения обслуживающего производства обеспечивают основное и вспомогательные производства транспортом, складами (хранение), техническим контролем и т.д.

Таким образом, в составе предприятия выделяются основные, вспомогательные и обслуживающие цехи и хозяйства производственного назначения.

В свою очередь цехи основного производства (в машиностроении, приборостроении) подразделяются:

На заготовительные;
- обрабатывающие;
- сборочные.

Заготовительные цехи осуществляют предварительное формообразование деталей изделия (литье, горячая штамповка, резка заготовок и т.д.)

В обрабатывающих цехах производится обработка деталей механическая, термическая, химико-термическая, гальваническая, сварка, лакокрасочные покрытия и т.д.

В сборочных цехах производят сборку сборочных единиц и изделий, их регулировку, наладку, испытания.

На основе производственной структуры разрабатывается генеральный план предприятия, т.е. пространственное расположение всех цехов и служб, а также путей и коммуникаций на территории завода. При этом должна быть обеспечена прямоточность материальных потоков. Цехи должны быть расположены в последовательности выполнения производственного процесса.

Цех - это основная структурная производственная единица предприятия, административно обособленная и специализирующаяся на выпуске определенной детали или изделий либо на выполнении технологически однородных или одинакового назначения работ. Цехи делятся на участки, представляющие собой объединенную по определенным признакам группу рабочих мест.

Цехи и участки создаются по принципу специализации:

Технологической;
- предметной;
- предметно-замкнутой;
- смешанной.

Технологическая специализация основана на единстве применяемых технологических процессов. При этом обеспечивается высокая загрузка оборудования, но затрудняется оперативно-производственное планирование, удлиняется производственный цикл из-за увеличений транспортных операций. Технологическая специализация применяется в основном в единичном и мелкосерийном производствах.

Предметная специализация основана на сосредоточении деятельности цехов (участков) на выпуске однородной продукции. Это позволяет концентрировать производство детали или изделия в рамках цеха (участка), что создает предпосылки для организации прямоточного производства, упрощает планирование и учет, сокращает производственный цикл. Предметная специализация характерна для крупносерийного и массового производства.

Если в пределах цеха или участка осуществляется законченный цикл изготовления детали или изделия, это подразделение называется предметно-замкнутым .

Цехи (участки), организованные по предметно-замкнутому принципу специализации, обладают значительными экономическими преимуществами, так как при этом сокращается длительность производственного цикла в результате полного или частичного устранения встречных или возвратных перемещений, снижаются потери времени на переналадку оборудования, упрощается система планирования и оперативного управления ходом производства.

Сравнение производственных структур при технологической и предметной специализации приведено на рисунках 7.3. и 7.4.

Рис. 7.3. Производственная структура предприятия с технологической специализацией (фрагмент)

Рис 7.4. Производственная структура предприятия с предметной специализацией (фрагмент)

Производственная структура цеха показана на рис. 7.5.

Рис 7.5. Производственная структура цеха

7.4. Производственный цикл и его структура

Производственный цикл - это календарный период времени, в течение которого материал, заготовка или другой обрабатываемый предмет проходит все операции производственного процесса или определенной его части и превращается в готовую продукцию. Он выражается в календарных днях или при малой трудоемкости изделия - в часах.

Структура производственного цикла представлена на рис. 7.6.

Рис. 7.6. Структура производственного цикла

Производственный цикл Т ц:

Т ц = Т врп + Т впр,

где Т врп - время рабочего процесса;
Т впр - время перерывов.

В течение рабочего периода выполняются технологические операции

Т врп = Т шк + Т к + Т тр + Т е,

где Т шк - штучно-калькуляционное время;
Т к - время контрольных операций;
Т тр - время транспортирования предметов труда;
Т е - время естественных процессов (старения, релаксации, естественной сушки, отстоя взвесей в жидкостях и т.п.).

Сумму времен штучного, контрольных операций, транспортирования называют операционным временем (Т опр):

Т опр = Т шк + Т к + Т тр.

В операционный цикл Т к и Т тр включены условно, так как в организационном отношении они не отличаются от технологических операций.

Т шк = Т оп + Т пз + Т ен +Т ото,

где Т оп - оперативное время;
Т пз - подготовительно-заключительное время при обработке новой партии деталей;
Т ен - время на отдых и естественные надобности рабочих;
Т ото - время организационного и технического обслуживания (получение и сдача инструмента, уборка рабочего места, смазка оборудования и т.п.).

Оперативное время (Т оп) в свою очередь состоит из основного (Т ос) и вспомогательного времени (Т в):

Т оп = Т ос + Т в.

Основное время - это непосредственное время обработки или выполнения работы.

Вспомогательное время:

Т в = Т у + Т з + Т ок,

где Т у - время установки и снятия детали (сборочной единицы) с оборудования;
Т з - время закрепления и открепления детали в приспособлении;
Т ок - время операционного контроля рабочего (с остановкой оборудования) в ходе операции.

Время перерывов (Т впр) обусловлено режимом труда (Т рт), межоперационным пролеживанием детали (Т мо), временем перерывов на межремонтное обслуживание и осмотры оборудования (Т р) и временем перерывов, связанных с недостатками организации производства (Т орг):

Т впр = Т мо + Т рт + Т р + Т орг.

Время межоперационного пролеживания (Т мо) определяется временем перерывов партионности (Т пар), перерывов ожидания (Т ож) и перерывов комплектования (Т кп):

Т мо = Т пар + Т ож + Т кп.

Перерывы партионности (Т пар) возникают при изготовлении изделий партиями и обусловлены пролеживанием обработанных деталей до готовности всех деталей в партии на технологической операции.

Перерывы ожидания (Т ож) вызываются несогласованной длительностью смежных операций технологического процесса.

Перерывы комплектования (Т кп) возникают при переходе от одной фазы производственного процесса к другой.

Таким образом, в общем виде производственный цикл выражается формулой

Т ц = Т опр + Т е + Т мо + Т рт + Т р + Т орг.

При расчете производственного цикла необходимо учитывать перекрытие некоторых элементов времени либо технологическим временем, либо временем межоперационного пролеживания. Время транспортировки предметов труда (Т тр) и время выборочного контроля качества (Т к) являются перекрываемыми элементами.

Исходя из сказанного, производственный цикл можно выразить формулой

Т ц = (Т шк + Т мо) к пе р к ор + Т е,

где к пер - коэффициент перевода рабочих дней в календарные (отношение числа календарных дней (D к) к числу рабочих дней в году (D р), к пе р=D к /D р);
к ор - коэффициент, учитывающий перерывы на межремонтное обслуживание оборудования и организационные неполадки (обычно 1,15-1,2).

В серийном производстве изделия изготовляются партиями.

Производственная партия (n) - это группа изделий одного наименования и типоразмера, запускаемых в производство в течение определенного интервала времени при одном и том же подготовительно-заключительном времени на операцию.

Операционная партия - производственная партия или ее часть, поступающая на рабочее место для выполнения технологической операции.

7.5. Методы расчета производственного цикла

Различают простой и сложный производственные циклы.

Простой производственный цикл - это цикл изготовления детали.

Сложный производственный цикл - цикл изготовления изделия.

Длительность производственного цикла в большой степени зависит от способа передачи детали (изделия) с операции на операцию. Существуют три вида движения детали (изделий) в процессе их изготовления:

Последовательный;
- параллельный;
- параллельно-последовательный.

При последовательном виде движения каждая последующая операция начинается только после окончания обработки всей партии деталей на предыдущей операции (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Операционный цикл при последовательном движении партии деталей

Здесь рассчитывается операционный цикл партии, состоящей из трех деталей (n=3), обрабатываемых на четырех операциях:

Т посл = 3(t шт 1 + t шт2 + t шт3 + t шт4) = 3(2+1+4+1,5) = 25,5

где n - количество деталей в производственной партии (шт);
Ч оп - число операций технологического процесса;
t штi - норма времени на выполнение i-й операции (мин.).

Если на всех или отдельных операциях имеются параллельные рабочие места, то операционный цикл определяется по формуле

где C pмi - количество рабочих мест, занятых изготовлением партии деталей на каждой операции.

При последовательном виде движения деталей (изделия) отсутствуют перерывы в работе оборудования и рабочего на каждой операции, возможна высокая загрузка оборудования в течение смены, но производственный цикл имеет наибольшую величину, что уменьшает оборачиваемость оборотных средств.

Параллельный вид движения характеризуется передачей деталей (изделий) на последующую операцию немедленно после выполнения предыдущей операции независимо от готовности остальной партии. Детали передаются с операции на операцию поштучно или операционными партиями, на которые делится производственная партия. Процесс происходит непрерывно, если достигнуто полное равенство или кратность выполнения операций во времени, что характерно для поточных линий:

,

где r - такт поточной линии (мин).

График движения партии деталей при параллельном движении приведен на рис. 7.8.

Рис. 7.8. Операционный цикл при параллельном движении партии деталей

Параллельный вид движения детали (изделий) является наиболее эффективным, но возможности его применения ограничены, так как обязательным условием такого движения является равенство или кратность продолжительности выполнения операций, о чем было сказано выше. В противном случае неизбежны потери (перерывы) в работе оборудования и рабочего.

По графику (рис 7.8) определяем операционный цикл при параллельном виде движения:

Т пар =(t шт1 + t шт2 + t шт3 + t шт4) + (3-1)t шт3 = 8,5 + (3-1)4 = 16,5 мин.

,

где t штmax - время выполнения операции, самой продолжительной в технологическом процессе (мин).

При передаче деталей (изделий) операционными партиями (р) расчет ведется по формуле

,

где р - размер операционной партии (в шт.).

Параллельно-последовательный вид движения состоит в том, что изготовление изделий на последующей операции начинается до окончания изготовления всей партии на предыдущей операции с таким расчетом, чтобы работа на каждой операции по данной партии в целом шла без перерывов. В отличие от параллельного вида движения здесь происходит лишь частичное совмещение во времени выполнения смежных операций.

В практике существует два вида сочетания смежных операций во времени:

Время выполнения последующей операции больше времени выполнения предыдущей операции;
- время выполнения последующей операции меньше времени выполнения предыдущей операции.

В первом случае представляется возможность применять параллельный вид движения деталей и полностью загрузить рабочие места.

Во втором случае приемлем параллельно-последовательный вид движения с максимально возможным совмещением во времени выполнения обеих операций. Максимально совмещенные операции при этом отличаются друг от друга на время изготовления последней детали (или последней операционной партии) на последующей операции.

Схема параллельно-последовательного вида движения показана на рис. 7.9.

Рис. 7.9. Операционный цикл при параллельно-последовательном движении партии деталей

АБ, ВГ (равное А"Б"), ДЕ - время последующей операции, перекрываемое временем предыдущей операции:

В данном случае операционный цикл будет меньше, чем при последовательном виде движения, на величину совмещения каждой смежной пары операций:

Первая и вторая операции - АБ = (3-1) t шт2 ;
- вторая и третья операции - ВГ = (3-1) t шт2 ;
- третья и четвертая операции - ДЕ = (3-1) t шт4 , (t шт2 и t шт4 имеют более короткое время t шт.кор из каждой смежной пары операций).

Таким образом, время совмещений

Формула для расчета

При выполнении операций на параллельных рабочих местах

При передаче деталей операционными партиями

Параллельно-последовательный вид движения деталей (изделий) обеспечивает работу оборудования и рабочего без перерывов. Производственный цикл при этом виде больше по сравнению с параллельным, но меньше, чем при последовательном.

Производственный цикл изделия Т ци может быть рассчитан по формуле

Т ци = Т цд + Т ц.сб,

где Т цд - производственный цикл изготовления ведущей детали;
Т ц.сб - производственный цикл сборочных работ.

Пути и значение сокращения производственного цикла

Производственный цикл используется в качестве норматива при оперативном планировании производства, финансовом управлении и других планово-производственных расчетах.

Производственный цикл (Т ц) непосредственно связан с нормативом оборотных средств:

Т ц = ОС н.п / Q дн,

где ОС н.п - объем оборотных средств в незавершенном производстве (руб.);
Q дн - однодневный выпуск продукции (руб.).

Сокращение производственного цикла имеет большое экономическое значение:

Сокращается оборачиваемость оборотных средств за счет сокращения объемов незавершенного производства;
- увеличивается фондоотдача основных производственных фондов;
- снижается себестоимость изделий за счет сокращения условно-постоянной части издержек на одно изделие и т.д.

Длительность производственного цикла зависит от двух важнейших групп факторов:

Технического уровня производства;
- организации производства.

Эти обе группы факторов взаимообуславливают и дополняют друг друга.

Основными направлениями снижения производственного цикла являются:

Совершенствование технологии;
- применение более производительных оборудования, инструментов, средств технологического оснащения;
- автоматизация производственных процессов и применение гибких интегрированных процессов;
- специализация и кооперирование производства;
- организация поточного производства;
- гибкость (многофункциональность) персонала;
- многие другие факторы, влияющие на длительность производственного цикла (см. структуру Т ц на рис. 7.6).

7.6. Организация поточного производства

Поточное производство является наиболее эффективной формой организации производственного процесса.

Признаки поточного производства:

Закрепление одного или ограниченного числа наименований изделий за определенной группой рабочих мест;
- ритмическая повторяемость согласованных во времени технологических и вспомогательных операций;
- специализация рабочих мест;
- расположение оборудования и рабочих мест по ходу технологического процесса;
- применение специальных транспортных средств для межоперационной передачи изделий.

При поточном производстве реализуются принципы:
- специализации;
- параллельности;
- пропорциональности;
- прямоточности;
- непрерывности;
- ритмичности.

Поточное производство обеспечивает самую высокую производительность труда, низкую себестоимость продукции, наиболее короткий производственный цикл.

Основой (первичным звеном) поточного производства является поточная линия .

Расположение поточных линий (планировка) должна обеспечить:

Прямоточность и кратчайший путь движения изделия;
- рациональное использование производственных площадей;
- условия для транспортировки материалов и деталей к рабочим местам;
- удобство подходов для ремонта и обслуживания;
- достаточность площадей и оргоснастки для хранения требуемых запасов материалов и готовых деталей;
- возможность легкого удаления отходов производства.

Примеры расположения оборудования и пути движения изделия приведены на рис. 7.10 и 7.11.

Рис. 7.10. Движение изделия по поточной линии при расположении оборудования:
а - одностороннем; б - двухстороннем

Рис. 7.11. Схемы движения изделий по поточным линиям:
а - разветвляющаяся; б - зигзагообразная; в - П-образная;
г - Т-образная; д - замкнутая; е - многоуровневая.

Транспортные средства в поточном производстве

В поточном производстве применяются разнообразные транспортные средства (табл. 7.3).

Таблица 7.3

Классификация транспортных средств в поточном производстве

Признак	Характеристика
Назначение	Транспортеры		Конвейеры
Вид привода	бесприводные:	приводные:		автономные:
	склизы желобы тележки	с электроприводом, гидроприводом, пневмоприводом		промышленные роботы, роботрейлеры с бортовыми компьютерами и программным управлением
Принцип действия	Механические транспортеры. Пневмотранспорт. Гидротранспорт. Электромагнитный транспорт. Волновой. Гравитационный. На воздушной подушке
Конструкция	Транспортеры и конвейеры: ленточные, роликовые, шнековые, пластинчатые, цепные, тележечные, тросиковые (с тянущей шайбой), спутниковые (палетные)
Расположение в пространстве	Горизонтально замкнутые	Вертикально замкнутые	Подвесные		Смешанные (комбинированные)
Непрерывность действия	Непрерывные		Пульсирующие
Функция	Распределительные конвейеры		Рабочие конвейеры

В машиностроении и приборостроении широко применяются конвейеры - транспортные средства, служащие для транспортировки изделия или транспортировки и выполнения на нем рабочих операций и регламентирующие ритм работы поточной линии, то есть, играющие организующую роль в потоке. Если конвейер служит для перемещения изделий и поддержания ритма работы линии путем четкого адресования изделий по рабочим местам, он называется распределительным, если он служит и местом выполнения операции - называется рабочим .

Основы расчета и организации поточных линий

При проектировании и организации поточных линий выполняются расчеты показателей, определяющих регламент работы линии и методы выполнения технологических операций.

Такт поточной линии - промежуток времени между выпуском изделий (деталей, сборочных единиц) с последней операции или их запуском на первую операцию поточной линии.

Исходные данные расчета такта:

Производственное задание на год (месяц, смену);
- плановый фонд рабочего времени за этот же период;
- планируемые технологические пооперационные потери.

Такт поточной линии рассчитывается по формуле

r = F д / Q вып,

где r - такт поточной линии (в мин.);
F д - действительный годовой фонд времени работы линии в планируемом периоде (мин.);
Q вып - плановое задание на тот же период времени (шт.).

F д = D раб Ч d см Ч T см Ч k пер Ч k рем,

где D раб - число рабочих дней в году;
d см - количество рабочих смен в сутки;
T см - продолжительность смены (в мин.);
k пер - коэффициент, учитывающий планируемые перерывы;
k рем - коэффициент, учитывающий время плановых ремонтов.

k пер = (Т см - Т пер) / Т см,

где Т пер - время планируемых внутрисменных перерывов;
k рем - рассчитывается аналогичным способом.

Классификация поточных линий приведена в табл. 7.4

Таблица 7.4

Классификация поточных линий

№ п/п	Признак	Характеристика
1	Степень механизации технологических операций	1.1. Механизированные 1.2. Комплексно-механизированные 1.3. Полуавтоматические 1.4. Автоматические 1.5. Гибкие интегрированные
2	Количество типов одновременно обрабатываемых и собираемых изделий	2.1. Однономенклатурные (обработка изделия одного наименования) 2.2. Многономенклатурные (обработка изделий нескольких наименований одновременно или последовательно)
3	Характер движения изделий по операциям производственного процесса	3.1. Непрерывно-поточные (все операции синхронизированы во времени, т.е. равны или кратны такту линий) 3.2. Прерывно-поточные (перерывы в ходе производственного процесса и невозможность синхронизировать технологические операции во времени)
4	Характер работы конвейера	4.1. С рабочим конвейером, когда операции выполняются без снятия изделия с конвейера 4.2. С распределительным конвейером, когда конвейер осуществляет доставку изделия на рабочее место, а операция выполняется со снятием изделия с конвейера 4.3. С непрерывно движущимся конвейером 4.4. С пульсирующим конвейером

При неизбежных технологических потерях (планируемом выходе годных), такт r рассчитывается по формуле

r = F д / Q зап,

где Q зап - количество изделий, запускаемых на поточную линию в планируемом периоде (шт):

Q зап = Q вып Ч k зап,

где k зап - коэффициент запуска изделий на поточную линию, равный величине, обратной коэффициенту выхода годных изделий (a ); k зап = 1/a .

Выход годных изделий в целом по поточной линии определяется как произведение коэффициентов выхода годных по всем операциям линии

a = a 1 Ч a 2 Ч ... Ч a n.

Ритм - это количество изделий, выпускаемых поточной линией в единицу времени.

Расчет количества оборудования поточной линии ведется по каждой операции технологического процесса:

где - расчетное количество оборудования (рабочих мест) на i-й операции поточной линии;
t штi - норма штучного времени на i-ую операцию (в мин);
k запi - коэффициент запуска детали на i-ю операцию.

Принятое количество оборудования или рабочих мест на каждой операции W пi определяется путем округления расчетного их количества до ближайшего большего целого числа.

Коэффициент загрузки оборудования (рабочих мест) определяется как

Количество оборудования (рабочих мест) на всей поточной линии

,

где ч оп - число операций технологического процесса.

Явочное количество рабочих (Р яв) равно количеству рабочих мест на поточной линии с учетом многостаночного обслуживания:

,

где k мо - коэффициент многостаночного обслуживания;

,

где S Р i - численность рабочих участка.

Общее число рабочих на поточных линиях определяется как среднесписочное:

,

где Р сп - среднесписочное число рабочих поточной линии;
d - процент потерь рабочего времени (отпуска, болезни и т.д.);
d см - количество смен.

Скорость движения конвейера (V):

При непрерывном движении конвейера V=L / r;
- при пульсирующем движении конвейера V= L/ t тp ,

где L - расстояние между центрами двух смежных рабочих мест, то есть шаг конвейера (м);
t тp - время транспортировки изделия с одной операции на другую.

Задел - производственный запас материалов, заготовок или составных частей изделия для обеспечения бесперебойного протекания производственных процессов на поточных линиях.

Различают следующие виды заделов:

Технологический;
- транспортный;
- резервный (страховой);
- оборотный межоперационный.

Технологический задел (Z т) - детали (сборочные единицы, изделия), находящиеся непосредственно в процессе обработки:

,

где - число рабочих мест на каждой операции;
n i - количество деталей, одновременно обслуживаемых на i-м рабочем месте.

Транспортный задел (Z тр) - количество деталей, находящихся в процессе перемещения между операциями и расположенных в транспортных устройствах.

При непрерывном движении конвейера

Z тр =L рк Р / V,

где L рк - длина рабочей части конвейера (м);
V - скорость движения конвейера (м/мин);
Р - количество изделий в операционной партии (шт).

При периодической транспортировке

Транспортный технологический заделы зависят от параметров оборудования, тех. процессов.

Резервный (страховой) задел создается для нейтрализации последствий, связанных со случайным характером выхода изделия в брак, перебоев в работе оборудования и др.

где Т переб - время возможного перебоя поступления изделий с данной операции на операцию, подлежащую страхованию (мин);
r - такт поточной линии (мин).

Оборотный межоперационный задел на линии - количество заготовок (деталей, сборочных единиц), находящихся между операциями линии и образующихся вследствие различной производительности смежных рабочих мест для выравнивания работы линий. Размер межоперационного задела постоянно колеблется от максимума до нуля и наоборот. Максимальная величина межоперационного оборотного задела определяется разностью производительностей смежных операций:

,

где Т совм - время совместной работы оборудования на обеих операциях (в мин);
- количество оборудования на подающих и потребляющих смежных операциях, работающего в период Т совм (шт);
t штi - норма времени выполнения операции.

Синхронизация - процесс выравнивания длительности операции технологического процесса согласно такту поточной линии. Время выполнения операции должно быть равно такту линии или кратно ему.

Методы синхронизации:

Дифференциация операций;
- концентрация операций;
- установка дополнительного оборудования;
- интенсификация работы оборудования (увеличение режимов обработки);
- применение прогрессивного инструмента и оснастки;
- улучшение организации обслуживания рабочих мест и т.д.

7.7. Организация автоматизированного производства

Высшей формой поточного производства является автоматизированное производство, где сочетаются основные признаки поточного производства с его автоматизацией. В автоматизированном производстве работа оборудования, агрегатов, аппаратов, установок происходит автоматически по заданной программе, а рабочий осуществляет контроль за их работой, устраняет отклонения от заданного процесса, производит наладку автоматизированного оборудования.

Различают частичную и комплексную автоматизацию.

При частичной автоматизации рабочий полностью освобождается от работ, связанных с выполнением технологических процессов. В транспортных, контрольных операциях при обслуживании оборудования, в процессе установки - полностью или частично сокращается ручной труд.

В условиях комплексно-автоматизированного производства технологический процесс изготовления продукции, управление этим процессом, транспортировка изделий, контрольные операции, удаление отходов производства выполняются без участия человека, но обслуживание оборудования - ручное.

Основным элементом автоматизированного производства являются автоматические поточные линии (АПЛ).

Автоматическая поточная линия - комплекс автоматического оборудования, расположенного в технологической последовательности выполнения операций, связанный автоматической транспортной системой и системой автоматического управления и обеспечивающий автоматическое превращение исходных материалов (заготовок) в готовое изделие (для данной автолинии). В АПЛ рабочий выполняет функции наладки, контроля за работой оборудования и загрузки линии заготовками.

Основные признаки АПЛ:

Автоматическое выполнение технологических операций (без участия человека);
- автоматическое перемещение изделия между отдельными агрегатами линии.

Автоматические комплексы с замкнутым циклом производства изделия - ряд связанных между собой автоматическими транспортными и погрузо-разгрузочными устройствами автоматических линий.

Автоматизированные участки (цехи) включают в себя автоматические поточные линии, автономные автоматические комплексы, автоматические транспортные системы, автоматические складские системы; автоматические системы контроля качества, автоматические системы управления и т.д. Примерная структура автоматизированного производственного подразделения приведена на рис. 7.12.

Рис. 7.12. Структурный состав автоматизированного производственного подразделения

В условиях постоянно изменяющегося нестабильного рынка (тем более многономенклатурного производства) важной задачей является повышение гибкости (многофункциональности) автоматизированного производства, с тем чтобы максимально удовлетворить требования, нужды и запросы потребителей, быстрее и с минимальными затратами осваивать выпуск новой продукции.

Методы повышения гибкости автоматизированных производственных систем:

Использование автоматизированных систем технической подготовки производства (САПР);
- применение быстропереналаживаемых автоматических поточных линий;
- применение универсальных промышленных манипуляторов с программным управлением (промышленных роботов);
- стандартизация применяемого инструмента и средств технологического оснащения;
- применение в автоматических линиях автоматически переналаживаемого оборудования (на базе микропроцессорной техники);
- использование переналаживаемых транспортно-складских и накопительных систем и т.д.

Однако следует заметить, что любая универсализация требует значительных дополнительных затрат и при ее применении необходим взвешенный экономический подход на базе маркетинговой информации и исследований.

Автоматические поточные линии эффективны в массовом производстве.

Состав автоматической поточной линии:

Автоматическое оборудование (станки, агрегаты, установки и т.д.) для выполнения технологических операций;
- механизмы для ориентировки, установки и закрепления изделий на оборудовании;
- устройство для транспортировки изделий по операциям;
- контрольные машины и приборы (для контроля качества и автоматической подналадки оборудования);
- средства загрузки и разгрузки линий (заготовок и готовых деталей);
- аппаратура и приборы системы управления АПЛ;
- устройства смены инструмента и оснастки;
- устройства удаления отходов;
- устройство обеспечения необходимыми видами энергии (электрическая энергия, пар, инертные газы, сжатый воздух, вода, канализационные системы);
- устройства обеспечения смазочно-охлаждающими жидкостями и их удаления и т.д.

В состав автоматических линий последнего поколения также включаются электронные устройства:

1. "Умные супервизоры" с мониторами на каждой единице оборудования и на центральном пульте управления. Их назначение - заблаговременно предупреждать персонал о ходе процессов, происходящих в отдельных агрегатах и в системе в целом и давать инструкции о необходимых действиях персонала (текст на мониторе). Например:

Негативная тенденция технического параметра агрегата;
- информация о заделах и количестве заготовок;
- о браке и его причинах и т.д.

2. Статистические анализаторы с графопостроителями, предназначенные для статистической обработки разнообразных параметров работы АПЛ:

Время работы и простоев (причины простоев);
- количество выпускаемой продукции (всего, уровень брака);
- статистическая обработка каждого параметра обрабатываемого изделия на каждой автоматически контролируемой операции;
- статистическая обработка выхода из строя (поломка, сбой) систем каждой единицы оборудования и линии в целом и т.д.

3. Диалоговые системы селективной сборки (т.е. подбор параметров относительно грубо (неточно) обработанных деталей, входящих в сборочную единицу, сочетание которых обеспечивает высококачественные параметры сборочной единицы).

На предприятиях машиностроения и приборостроения применяются автоматические линии, отличающиеся между собой как по технологическим принципам действия, так и по формам организации. Классификация и характерные особенности автоматических поточных линий приведены в табл. 7.5.

Таблица 7.5

Классификация автоматических линий

№	Признак	Наименование и краткая характеристика
1	Гибкость	1.1. Жесткие непереналаживаемые АЛ предназначенные для обработки одного изделия. 1.2. Переналаживаемые АЛ на определенную группу изделий одного наименования 1.3. Гибкие АЛ, состоящие из "обрабатывающих центров" гибких транспортно-складских систем с промышленными роботами и предназначенных для обработки любых деталей определенной номенклатуры и габаритов (например, корпусных деталей с габаритами от 100ґ 100ґ 100 до 600ґ 600ґ600)
2	Число одновременно обрабатываемых изделий	2.1. Автолинии поштучной обработки 2.2. Автолинии групповой обработки
3	Способ транспортировки изделия по АЛ	3.1. АЛ с непрерывной транспортировкой обрабатываемых изделий 3.2. АЛ с периодической транспортировкой
4	Кинематическая связь агрегатов (оборудования) АЛ	4.1. АЛ с жесткой связью агрегатов(например, ротор-транспортер, желоб и т.д.) 4.2. АЛ с гибкой связью агрегатов (гибкость обеспечивается наличием перед каждым агрегатом устройства для накопления и выдачи запаса изделий (бункеры, кассеты, пеналы, накопительные башни и т.д.))
5	Особенности транспортной системы	См таблицу 7.3. "Классификация транспортных средств"

При проектировании автоматических поточных линий выполняется ряд расчетов. В основном они не отличаются от расчетов неавтоматизированных линий, но имеются некоторые особенности.

Такт АПЛ определяется по формуле

где r - такт АПЛ (мин);
F н - номинальный годовой фонд времени работы линии в одну смену (час);
d см - число смен работы;
h - коэффициент технического использования АПЛ, учитывающий потери времени при различных неполадках в работе оборудования линий и затраты времени на подналадку;
Q вып - плановое задание (шт).

При величине нормы времени отдельной операции линии больше такта линии за такт принимают норму времени лимитирующей операции.

В бункерных (гибких) АЛ образуются заделы:

Компенсирующие;
- пульсирующие.

Компенсирующие заделы АПЛ (Z k) образуются при разной производительности сменных участков АПЛ:

,

где Т к - период времени для создания компенсирующего задела, т.е. промежуток времени непрерывной работы сменных участков АПЛ с разными тактами работы, мин;
r м и r б - меньший и больший такты работы смежных участков (операций) АПЛ, мин.

Пульсирующие заделы создаются для поддержания ритмичности выпуска продукции. Их назначение - предупредить аритмию хода производственного процесса на отдельных операциях АПЛ.

7.8. Гибкое интегрированное производство

Повышение нестабильности рынка, усиление конкурентной борьбы за потребителя между производителями, практически неограниченные возможности научно-технического прогресса привели к частой сменяемости продукта. Главным фактором в конкурентной борьбе стал фактор времени. Фирма, которая может за короткий срок довести идею до промышленного освоения и предложит потребителю высококачественный и относительно дешевый товар, становится победителем.

Быстрая сменяемость продукции и требования ее дешевизны при высоком качестве приводит к противоречию:

С одной стороны, низкие производственные издержки (при прочих равных условиях) обеспечиваются применением автоматических линий, специального оборудования;
- но с другой стороны, проектирование и изготовление такого оборудования нередко превышают 1,5-2 года (даже в настоящих условиях), то есть к моменту начала выпуска изделия оно уже морально устареет.

Применение же универсального оборудования (неавтоматического) увеличивает трудоемкость изготовления, то есть цену, что не приемлется рынком.

Такая ситуация возникла в 60-х годах нашего столетия и, естественно, перед станкостроительными фирмами стала задача создания нового оборудования, которое бы удовлетворяло следующим требованиям:

Универсальности, то есть легкой переналаживаемости (функциональной инвариантности);
- автоматизации;
- автоматической переналаживаемости по команде с управляющей вычислительной машины (УВМ);
- встраиваемости в автоматические линии и комплексы;
- высокой точности;
- высокой надежности;
- автоматической подналадки (корректировки) инструмента в процессе выполнения операции и т.д.

И такое оборудование было создано. К нему относятся:

- "обрабатывающие центры" механической обработки с УВМ (с многоинструментальными магазинами (до 100 и более инструментов), с точностью позицирования изделия относительно инструмента 0,25 мкм, с "умными супервизорами" функционирования всех систем, с активным контролем и автоматической подналадкой инструмента);
- промышленные роботы с программным управлением как универсальное средство манипулирования деталями, универсально-транспортные погрузочно-разгрузочные средства, а также переналаживаемые роботы-маляры, роботы-сварщики, роботы-сборщики и т.д.;
- лазерные раскройные установки, заменяющие сложнейшие комплексы холодной штамповки, которые сами определяют оптимальный раскрой материалов;
- термические многокамерные агрегаты, где в каждой отдельной камере производится термообработка или химико-термическая обработка по заданной программе;
- высокоточные трехкоординатные измерительные машины с программным управлением (на гранитных станинах, с износостойкими (алмазными, рубиновыми) измерителями);
- лазерные бесконтактные измерительные устройства и т.д.

Этот список можно продолжать довольно долго. На базе перечисленного оборудования созданы:

Вначале гибкие производственные модули ГИМ (обрабатывающий центр, робот-манипулятор, автоматизированный склад, УВМ);
- затем ГИК - гибкие интегрированные комплексы и линии;
- гибкие интегрированные участки, цехи, производства, заводы.

При создании гибкой производственной системы происходит интеграция:

Всего разнообразия изготовляемых деталей в группы обработки;
- оборудования;
- материальных потоков (заготовок, деталей, изделий, приспособлений, оснастки, основных и вспомогательных материалов);
- процессов создания и производства изделий от идеи до готовой продукции (происходит слияние воедино основных, вспомогательных и обслуживающих процессов производства);
- обслуживания за счет слияния всех обслуживающих процессов в единую систему;
- управления на основе системы УВМ, банков данных, пакетов прикладных программ, САПР, АСУ;
- потоков информации для принятия решения по всем подразделениям системы о наличии и применении материалов, заготовок, изделий, а также средств отображения информации;
- персонала за счет слияния профессий (конструктор-технолог-программист-организатор).

В результате системы ГИП имеют следующие структурные составные части:

Автоматизированную транспортно-складскую систему (АТСС);
- автоматическую систему инструментального обеспечения (АСИО);
- автоматическую систему удаления отходов (АСУО);
- автоматизированную систему обеспечения качества (АСОК);
- автоматизированную систему обеспечения надежности (АСОН);
- автоматизированную систему управления ГПС (АСУ ГПС);
- систему автоматизированного проектирования (САПР);
- автоматизированную систему технологической подготовки производства (АСТПП);
- автоматизированную систему оперативного планирования производства (АСОПП);
- автоматизированную систему содержания и обслуживания оборудования (АССОО);
- автоматизированную систему управления производством (АСУП).

Организация ГПС показана на примере гибкой автоматической линии по изготовлению корпусных деталей фирмы "Тойота" (блоков цилиндров автомобильных двигателей) (рис. 7.13).

Рис 7.13. Гибкая автоматическая линия обработки корпусных деталей

Гибкая автоматическая линия предназначена для обработки 80 наименований автомобильных блоков цилиндров, изготавливаемых по заказу в любой последовательности.

Линия состоит из следующих компонентов:

4-х обрабатывающих центров (1) с инструментальными барабанами с 40 инструментами;
- трехкоординатной измерительной машины с программным управлением (2);
- автоматической моечной машины (3);
- автоматической транспортно-складской системы, состоящей из двух вертикальных ячеистых автоматизированных складов (5, 6) с двумя роботами-штабелерами (7), автоматизированного двухдорожечного роликового транспортера с автономным приводом на каждый ролик (8);
- пульта управления линией с УВМ (9);
- рабочего места подготовки инструментальных барабанов (10);
- автоматизированной системы удаления отходов (11);
- транспортера заготовок (12).

Заготовки с обработанными базовыми (технологическими) поверхностями поступают по транспортеру 12 на шариковый стол, где с помощью ручного манипулятора устанавливаются на специальные приспособления - "спутники" (палеты). На каждую заготовку приклеивается магнитный информационный носитель, в котором содержится информация о заготовке (номер, материал и т.д.). По команде оператора робот-штабелер устанавливает "спутник" с закрепленной на нем заготовкой в любую свободную ячейку склада заготовок. Считывающее устройство ячейки передает информацию на УВМ участка.

При освобождении от работы любого обрабатывающего центра 1 УВМ линии, в соответствии с оперативным планом производства, переданным с УВМ участка изготовления блоков цилиндров, дает команду роботу-штабелеру 7 склада заготовок 6 на подачу в обработку очередной заготовки определенного типоразмера.

Робот-штабелер извлекает спутник с необходимой заготовкой из ячейки склада и устанавливает на одну из дорожек автоматического транспортера, который получает команду от УВМ о доставке "спутника" с заготовкой к свободному обрабатывающему центру (ОЦ). Остановка заготовки против заданного ОЦ достигается вращением роликов транспортера с автономными приводами от склада до заданного места, а остальные ролики остаются неподвижными.

Одновременно с командой роботу-штабелеру на подачу заготовки УВМ переписывает программу обработки указанной заготовки на программоноситель обрабатывающего центра, который за время движения заготовки по транспортной системе меняет инструмент для выполнения первого перехода операции и устанавливает необходимые режимы обработки, то есть полностью подготовлен для работы с новой (совершенно другой по параметрам обработки) заготовки.

Робот-манипулятор 4, также по команде УВМ, перемещается по рельсовой дорожке к свободному обрабатывающему центру и производит перегрузку с транспортера 8 на рабочий стол обрабатывающего центра, где автоматически (с помощью байонетных зажимов) "спутник" с заготовкой закрепляется и производится полная обработка блока цилиндров.

По окончании обработки "спутник" с готовой деталью перегружается на транспортер, а с транспортера - в моечную машину 3. После мойки и сушки таким же образом обработанная деталь поступает на контрольную машину, где контролируется по программе, переданной с УВМ.

В случае соответствия параметров с заданными готовая деталь поступает по транспортной системе в склад готовых изделий, о чем получают информацию УВМ линии.

Перед помещением в склад готовых изделий оператор снимает готовую деталь со "спутника", который возвращается на склад заготовок.

В случае, если контролируемые параметры изделия не соответствуют заданным, контрольная машина вызывает оператора, который принимает решение. При необходимости по команде оператора контрольная машина распечатывает результаты контроля.

С целью экономии рабочего времени контроль за состоянием инструментов в инструментальном барабане и его смена производится вне обрабатывающего центра на специальном рабочем месте. Для этого инструментальный барабан снимается мостовым краном со специальным поворотным устройством и тут же устанавливается новый барабан.

Контроль и настройка инструмента (в специальных инструментальных державках) производится с помощью инструментального микроскопа.

Обслуживают участок 3 человека:

Инженер-оператор (он же наладчик, оператор УВМ, программист и контролер);
- рабочий склада заготовок и готовых изделий;
- рабочий-инструментальщик.

Использование ГПС приводит к полному изменению подходов к проектированию, освоению и серийному производству, а также планированию производства (в том числе и оперативному).

Однако стоимость такой ГПС очень велика и требуется тщательная экономическая проработка эффективности ее применения.

Производственная структура ГПС приведена на рис 7.14 (сравните с рис. 7.3 и 7.4).

Рис 7.14. Производственная структура гибкой производственной системы (фрагмент)

Предыдущая

Машиностроительным производством называют производство с преимущественным применением методов технологии машиностроения при выпуске изделия.

Вид производства - классификационная категория производства, выделяемая по признаку применяемого метода изготовления изделия. Видами производства является литейное, ковочное, штамповочное, механическое и т. д.

Тип производства -классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска продукции. В машиностроении различают следующие типы производств: единичное, мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное и массовое.

Приближенно тип производства можно оценить по табл. 1.1, в которой указывается количество обрабатываемых в год деталей одного наименования и типоразмера.

Таблица 1.1

Основной характеристикой типа производства является коэффициент закрепления операций.

Коэффициентом закрепления операций К зо называется отношение числа всех технологических операций ∑О Т, выполненных или подлежащих выполнению в течение одного месяца, к числу рабочих мест ∑Р м, т. е.:

Коэффициент закрепления операций согласно ГОСТ - принимают равным: массовое производство- 1; крупносерийное производство - свыше 1 до 10 включительно, среднесерийное производство - свыше 10 до 20 включительно; мелкосерийное производство - свыше 20 до 40 включительно; единичное производство - свыше 40.

Данный критерий оценки типа производства можно считать достаточно объективным, так как по количеству выпускаемых изделий оценить тип производства сложно хотя бы потому, что нет четкой грани между крупными средними и мелкими деталями (табл. 1.1). Например, выпуск 25 турбин можно считать крупносерийным производством, а 25 000 болтов мелкосерийным производством для метизного завода и крупносерийным для машиностроительного предприятия.

Деление производств по типам носит чисто условный характер, так как провести четкую границу, например, между крупносерийным и среднесерийным производством или мелкосерийным и единичным производством затруднительно, поэтому при оценке типа производства всегда следует определять коэффициент закрепления операций.

Производственная программа машиностроительного предприятия содержит номенклатуру изготовляемых изделий, количество изделий каждого наименования, подлежащих выпуску в течение года.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых изделий и малым объемом их выпуска. При единичном производстве используется преимущественно универсальное оборудование универсальная оснастка и инструменты. Разнохарактерность изготовляемых изделий, различие требований, предъявляемых к изделию по точности изготовления и др. условия требуют использования рабочих высокой квалификации.

Единичное производство существует в тяжелом машиностроении судостроении, на предприятиях, выпускающих оборудование для химических и металлургических заводов, в ремонтных и инструментальные цехах и т.д.

При серийном производстве изделия изготовляются партиями (партия деталей) или сериями (серия машин).

В зависимости от количества изделий в серии, их характера и трудоемкости, а также от частоты повторяемости серий в течение года различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

Серийному производству присущи признаки:

Применение наравне с универсальным, специального и специализированного оборудования и оснастки;

Применение рабочих средней квалификации;

Необходимость наличия межоперационных складов;

Применение частичной механизации и автоматизации.

При проектировании технологического процесса обработки деталей в серийном производстве определяют размер партии деталей по формуле:

где N - объем выпуска деталей, шт.; t - число дней, на которое необходимо иметь запас деталей на складе; Ф - число рабочих дней в год) (253 раб.дня)

Для мелких деталей (массой до 2кг) t=5-10 дней

Для средних деталей (2-8кг) t=3-5 дней

Для крупных деталей (массой более 8 кг) t=2-Здня

Количество партий деталей в год определяют по формуле:

При массовом производстве изделия выпускаются в течении продолжительного времени ограниченной номенклатуры в большом количестве

1.1.3 Структура технологического процесса

Технологическим процессом называют часть производственного процесса, направленная на изменение размеров, формы или свойств изделия. Например, в процессе механической обработки изменяют размеры, форму, взаимное расположение и величину микронеровностей обрабатываемых поверхностей; при термической обработке - состояние изделия, его твердость, структуру и другие свойства материала; при сборке изделия - относительное положение деталей в собираемом узле.

Технологический процесс составляет главную часть производственного процесса. По технологическому процессу механической обработки заготовок можно судить о последовательности, способах, времени обработки и др.

Технологическая дисциплина - соблюдение точного соответствия технологического процесса изготовления или ремонта изделия требованиям технологической и конструкторской документации.

Групповым технологическим процессом называют технологический процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

Типовым технологическим процессом называют технологический процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками. Необходимо стремиться к построению оптимального (наилучшего, наиболее соответствующего определенным условиям и задачам) технологического процесса.

Весь технологический процесс механической обработки заготовок делят на составные элементы: технологические операции, технологические переходы, позиции и др. Основной частью технологического процесса является технологическая операция (рис. 1.1.).

Рисунок 1.1

1.1.4 Элементы технологического процесса

Технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте. Следует учитывать, что рабочим местом является элементарная единица структуры предприятия, где размещены исполнители работы, обслуживающие технологическое оборудование, на ограниченное время оснастка и предметы труда. Например, обработку ступенчатого вала можно выполнять в следующей последовательности; на первой операции подрезают торцы и зацентровывают вспомогательные базы, на второй - обтачивают наружную поверхность, на третьей - шлифуют эти поверхности.

Типовой технологической операцией называют технологическую операцию, характеризуемую единством содержания и последовательности технологических переходов для группы изделий с одними конструктивными и технологическими признаками.

Групповой технологической операцией называют технологическую операцию совместного изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

Виды технологических операций. Технологический процесс можно построить по принципу концентрированных или же дифференцированных технологических операций.

Концентрированной технологической операцией называют такую операцию, которая включает в себя большое количество технологических переходов. Как правило, данная операция имеет многоинструментальную наладку. Пределом концентрации операций является полная обработка детали на одной операции.

Критерием оценки степени концентрации операций является количество переходов, осуществляемых в одной операции. Различают три основных вида концентрации операций: последовательную (рис. 1.2,а), параллельную (рис.1.2, б) и параллельно-последовательную. Если переходы в операции выполняются один за другим, то концентрацию называют последовательной (универсальные станки), если же они совмещены в один сложный технологический переход, т. е. выполняются одновременно, то концентрацию операций называют параллельной (многоинструментальные станки). Концентрацию называют параллельно-последовательной, если последовательно одновременно обрабатывается несколько поверхностей (многоинструментальные станки).

Достоинство параллельной концентрации операций состоит в следующем: сокращается длительность технологического цикла, уменьшается число уставов заготовок, уменьшается количество рабочих, приспособлений, применяются высокопроизводительные станки, упрощаются учет и планирование производства, уменьшается количество рабочих станочников и потребная производственная площадь.

Недостатками параллельной концентрации операций является необходимость в сложном и дорогостоящем оборудовании; сложная и трудоемкая наладка.

Дифференцированной операцией называют операцию, состоящую минимального количества переходов. Пределом дифференциации являет выполнение технологической операции, состоящей из одного технологического перехода.

Достоинства дифференциации операций состоят в следующем: применяется сравнительно простое и дешевое оборудование, простота и незначительная сложность их наладки, создается возможность применения более высоких режимов обработки.

Недостатки принципа дифференциации операций: удлиняется технологическая линия, увеличивается количество потребного оборудования и производственные площади, увеличивается число рабочих, большое число установок.

Не следует опрометчиво стремиться к высокой степени концентрации операции. Часто бывает нецелесообразно производить обработку с высокой степенью концентрации операции. Неправильное определение оптимальной концентрации приводит к серьезным ошибкам и большим неоправданным затратам, которые значительно повышают себестоимость изделий.

Технологическим переходом называют законченную часть технологической операции, выполняемой одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установах. Если при обточке валика сменяли инструмент, то обработка этим инструментом той же поверхности заготовки будет являться новым технологическим переходом (рис. 1.3). Но сама смена инструмента является вспомогательным переходом.

Вспомогательным переходом называют законченную часть технологической операции, состоящей из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предмета труда, но необходимы для выполнения технологического перехода. Переходы могут быть совмещены во времени за счет одновременной обработки нескольких поверхностей, т. е. могут осуществляться последовательно (черновая, получистовая, чистовая обточка ступенчатого вала или сверления четырех отверстий одним сверлом), параллельно (обточка ступенчатого вала несколькими резцами или сверление четырех отверстий, сразу четырьмя сверлами) или параллельно-последовательно

(после обточки ступенчатого вала одновременно

Рисунок 1.4. Схема первого установа

несколькими резцами, одновременное снятие фасок несколькими фасочными резцами или сверление четырех отверстий последовательно двумя сверлами).

Установ - часть технологической операции, выполняемая при неизмененном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы. Поворот деталей на какой-либо угол является новым установом. Если валик вначале обтачивают в трехкулачковом патроне с одного установа, а затем его перевернут и обточат, то это потребует два установа при одной операции (рис. 1.4).

Позиция. Установленная и закрепленная на поворотном столе заготовка, подвергаемая сверлению, рассверливанию и зенкерованию, имеет один установ, но с поворотом стола она будет занимать новую позицию.

Позицией называют фиксированное положение, занимаемое жестко закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования при выполнении определенной части операции. На многошпиндельных автоматах и полуавтоматах заготовка при одном ее закреплении занимает различные позиции относительно станка. Заготовка перемещается в новое положение вместе с зажимным устройством (рис. 1.5).

При разработке технологического процесса обработки заготовок, предпочтительно заменять установи позициями, так как каждый дополнительный установ вносит свои погрешности обработки.

Рабочий и вспомогательный ход. Рабочим ходом называют законченную часть технологического перехода, состоящего из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки. Рабочий ход обычно сопровождает непрерывную обработку одного слоя заготовки, например, на токарном станке - обработка вала на проход, на строгальном станке - одно перемещение резца при резании.

Вспомогательным ходом называют законченную часть технологического перехода, состоящую из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, необходимого для подготовки рабочего хода. Например, при черновой обточке вала резец возвращается в исходное положение, со­вершая вспомогательный ход.

Прием. Приемом называют законченную совокупность действий человека, применяемых при выполнении технологического перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Обычно приемом является вспомогательное действие оператора при управлении станком (вручную), измерение заготовки. Элемент приема - нажатие кнопки, перемещение рукоятки и т. д.

Важными характеристиками технологического процесса и операции являются цикл, технологической операции, такт и ритм выпуска.