5.5. Оптимизация организации производственного процесса во времени
5.5.1. Статическое представление об организации
производственного процесса во времени
Основными календарно-плановыми нормативами организации производственного процесса во времени являются длительность производственного цикла обработки детали, нормативный размер партии деталей и длительность производственного цикла изготовления изделия.
Расчет длительности производственного цикла изготовления
партии деталей
Определение длительности производственного цикла изготовления партии деталей (партии одного предмета труда) можно проиллюстрировать применительно к механической обработке партии деталей. Этот расчет является типовым и применяется с учетом специфики технологий во всех цехах промышленных предприятий. Длительность совокупного цикла механической обработки партии деталей при разных способах (видах) календарной организации процесса определяется по следующим формулам:
где Тп — длительность цикла обработки партии деталей при последовательном
способе календарной организации процесса;
Тпр — длительность цикла обработки партии деталей при параллельном
способе календарной организации процесса;
Тпп — длительность цикла обработки партии деталей при параллельно-
последовательном способе календарной организации процесса;
n — размер партии одинаковых деталей, шт.;
tj — длительност j-й технологической операции детали;
tгл — наибольшая длительность технологической операции детали; tгл = max tj;
tjм — длительность меньшей из каждой пары смежных технологических
операций детали.
По вышеприведенным формулам (например, для n = 8, j = 4, t1 = 3, t2 = 1, t3 = 4, t4 = 2, когда e tjм = 1 + 1 + 2 = 4 и е tj = 3 + 1 + 4 + 2 = 10) показатели длительности циклов изготовления рассматриваемой партии деталей примут следующие значения:
Расчет оптимального размера партии
Для расчета оптимального, экономически целесообразного размера партии используется расчетно-аналитический метод. Согласно этому методу все затраты по изготовлению партии деталей можно разделить на две категории. Первая категория затрат остается постоянной при любом размере партии, а в пересчете на одну деталь снижается по мере увеличения размера партии. К этой категории относятся затраты, связанные с запуском партии деталей в производство (Сзап), в том числе затраты по переналадке оборудования, оформлению документации, планированию и учету производства, затраты на подготовительно-заключительные действия по каждой операции. Вторая категория затрат — это затраты на содержание и увеличение незавершенного производства.
Экономически целесообразный размер партии (nопт), минимизирующий удельную величину этих затрат и потерь, может быть рассчитан по формуле:
где Сзап — затраты по запуску партии деталей в обработку (затраты на наладку,
оформление документации, включение партии в график запуска и
выдачу нарядов исполнителям, учет движения партии в ходе обработки
и т.п.), руб.;
Сизг — затраты по изготовлению одной детали (материалы, заработная плата
и другие статьи цеховой себестоимости), руб.;
N — количество деталей, которые надо изготовить согласно программе на
плановый период, шт.;
η — коэффициент потерь от связывания средств в незавершенном
производстве, равный норме прибыли на капитал.
Из-за необходимости в каждом конкретном случае учитывать ограничения и другие требования, накладываемые на оптимальный размер партии, при практических расчетах используется нормативный размер партии деталей, который устанавливается методом подбора: определяют минимально допустимый размер партии с точки зрения экономически целесообразного использования оборудования и корректируют его в сторону увеличения в зависимости от конкретных производственных условий.
Статическое представление об экономически целесообразном размере партии не учитывает основных конкретных условий производства, от которых зависит рациональный размер партии деталей. Такими условиями являются: количество наименований деталей, подлежащих изготовлению в данном плановом периоде; соответствие структуры и величины пропускной способности производственного подразделения суммарной трудоемкости и структуре трудоемкости производственной программы данного подразделения; количество операций по изготовлению ведущей детали или количество операций в типовом технологическом маршруте. То есть при данном подходе не учитывается динамизм производственного процесса.
Расчет длительности производственного цикла изделия
Одним из основных календарно-плановых нормативов непоточного производства является длительность цикла изготовления изделия (выполнения заказа). Расчет длительности производственного цикла изготовления изделия завершается построением циклового графика (рис. 5.4). Методика расчета длительности производственного цикла изготовления детали в механообрабатывающем цехе была рассмотрена выше. Длительность цикла изготовления заготовки определяется аналогично длительности цикла механообработки детали. Для ускорения расчетов продолжительность цикла изготовления отливок, поковок и штамповок устанавливается укрупненно при помощи нормативов, разработанных для различных видов литья, поковок и штамповок в зависимости от их веса, сложности и других факторов. Длительность цикла сборки (Тцсб) складывается из длительности цикла генеральной сборки (Тцгсб) и из максимальной длительности цикла сборки сборочной единицы (Тцсбе). Длительность циклов генеральной сборки и сборки сборочных единиц определяется как сумма показателей длительности отдельных операций соответственно генеральной сборки и сборки сборочных единиц (Тогсб).
где to — нормативная трудоемкость сборочной операции, час;
С — количество рабочих, занятых на данной сборочной операции;
q — длительность рабочей смены, час;
Kв — коэффициент выполнения норм.
Рис. 5.4. Цикловой график изготовления изделия А:
Озз — опережение запуска в заготовительные цехи; Озм — опережение запуска в механические цехи; Овз — опережение запуска заготовительными цехами; Овм — опережение запуска механическими цехами
Цикл сборки определяется путем построения циклового графика (циклограммы) сборки. Простейший цикловой график сборки изделия приведен на рис. 5.4. Цикловой график сборки строится с конца, с момента завершения общей (генеральной) сборки, по операциям общей сборки и затем по операциям сборки сборочных единиц. Как правило, операции сборки разных сборочных единиц выполняются параллельно. Степень параллельности предопределяется технологической последовательностью сборочных операций.
Производственный цикл изготовления изделия включает длительность цикла изготовления заготовок (Тцзаг), длительность цикла механической обработки (Тцмех), длительность цикла сборки (Тцсб).
где m — количество стадий в производстве;
tцм — время межцеховых перерывов (обычно составляет 3-5 суток).
Длительность производственного цикла на каждой стадии производства определяется по ведущему производственному подразделению, в котором комплект деталей (заготовок) рассматриваемого изделия имеет наибольший совокупный цикл. Совокупный цикл механообработки комплекта деталей определяется по длительности цикла изготовления ведущей детали, которая выше, чем для других деталей этого комплекта. Ведущие детали — это, как правило, детали, характеризующиеся наибольшей трудоемкостью или наибольшим количеством технологических операций. Длительность пребывания деталей в термическом, гальваническом, слесарно-сварочном и других цехах, куда детали (заготовки) передаются для выполнения специальных технологических операций, устанавливается укрупненно и включается в длительность цикла обработки соответствующей детали (заготовки).
В длительность производственного цикла изготовления детали входит время ее межоперационного пролеживания, продолжительность которого определяется целым рядом факторов: характером специализации участка, уровнем специализации рабочих мест, количеством операций в технологическом процессе, степенью загрузки оборудования и другими факторами. В заводской практике длительность межоперационных перерывов в обработке партии деталей часто устанавливается без должного обоснования в размерах, кратных длительности одной смены: 0,5 смены, 1 смена или сутки на каждый межоперационный интервал. Однако значительный удельный вес межоперационных перерывов (примерно 70—80%) в длительности цикла изготовления детали требует более обоснованного подхода к определению его значения. Для повышения обоснованности расчетов длительности циклов и межоперационных перерывов применяют методы математической статистики, в частности множественную корреляцию. Однако нормы времени межоперационного пролеживания, определенные по формулам корреляционной зависимости, имеют значительные погрешности.
Первая погрешность состоит в том, что через статистические нормы межоперационного пролеживания прошлые условия организации производства как бы планируются на будущее. При этом игнорируется динамизм номенклатуры выпускаемой продукции, состава рабочих мест, структуры трудоемкости изделий, уровня организации обслуживания рабочих мест и, кроме того, не учитывается степень совершенства оперативного управления производством.
Вторая погрешность состоит в том, что на основе статистических норм времени межоперационного пролеживания определяются лишь средневероятностные величины длительности циклов ведущей и прочих деталей.
С помощью циклового графика изготовления изделия, аналогичного цикловому графику, представленному на рис. 5.4, определяется длительность производственного цикла изготовления изделия и устанавливаются календарные опережения по стадиям производственного процесса. Под опережением выпуска понимается промежуток времени между выпуском из сборочного цеха готового изделия и выпуском из соответствующего цеха заготовок, деталей или сборочных единиц, предназначенных для сборки данного изделия. Сроки между выпуском изделия в сборочном цехе и запуском заготовок, деталей этого изделия в соответствующих цехах называются опережениями запуска. Графически эти опережения показаны на рис. 5.4. Расчеты опережений необходимы для определения сроков запуска в производство (выпуска) деталей таким образом, чтобы каждый цех предыдущей стадии производства своевременно и комплектно обеспечивал цехи последующих стадий производства заготовками, деталями, сборочными единицами.
В примере (см. рис. 5.4) выпуск изделия намечен на 25 октября. Выпуск деталей из механического цеха должен опережать выпуск изделия А на 17 дней, а запуск деталей в механическом цехе — на 35 дней, т. е. детали должны быть запущены в производство 5 сентября. Выпуск заготовок должен опережать выпуск станка на 38 дней, а запуск заготовок на первую операцию в заготовительном цехе — на 44 дня, т. е. изготовление заготовок должно быть начато 23 августа.
5.5.2. Динамическое представление об организации
и оптимизации процесса изготовления комплекта деталей
Процессы изготовления партий деталей или единичные производственные процессы организуются во времени, и их протяженность при различных способах обработки определяется по соответствующим формулам длительности производственного цикла: Тп, Тпр и Тпп. Эти формулы не должны механически переноситься на более сложные частичные и частные производственные процессы. Например, в практике машиностроительных предприятий из-за несовершенства действующих методик большие ошибки допускаются при определении длительности производственного цикла частичного производственного процесса (процесса изготовления комплекта деталей) и особенно при расчете опережений между операциями частичного производственного процесса (видами работ на производственном участке).
Обычно длительность производственного цикла изготовления комплекта деталей устанавливают по длительности цикла изготовления ведущей (наиболее трудоемкой и многооперационной) детали, что приводит к занижению цикла не менее чем в 1,5 раза. За опережениями между операциями частичного процесса вообще, как правило, не следят, отдавая предпочтение отслеживанию прохождения деталями отдельных операций, что приводит к потере контроля за организацией производственного процесса, нарушению непрерывности производственного процесса (внутрисменным простоям рабочих, непредсказуемому возникновению узких мест в производстве), неритмичной работе производственных участков и предприятия в целом.
Чтобы этого не допустить, длительность производственного цикла частичного процесса при параллельно-последовательном выполнении его операций должна определяться по формуле, аналогичной формуле длительности цикла изготовления партии деталей при параллельно-последовательном способе обработки предметов труда. Так, если в формуле длительности цикла изготовления партии деталей при параллельно-последовательном способе организации процесса (Тпп) произвести следующие замены:
n — количество деталей в партии на n' — количество наименований деталей, подлежащих изготовлению на участке в определенном плановом периоде и составляющих один комплект деталей;
_
tj — продолжительность технологической операции детали на tj — среднюю продолжительность технологических операций детали на каждой j-й операции частичного производственного процесса (или j-го вида работ);
tjм — продолжительность меньшей в каждой паре показателей
_
продолжительности j-й и (j + 1)-й операции детали на tjм — продолжительность меньшей в каждой паре показателей средней продолжительности технологических операций на j-й и (j + 1)-й операциях частичного процесса или на j-м и (j + 1)-м видах работ,
то получится формула для определения длительности производственного цикла изготовления комплекта деталей для случая, когда на каждой операции процесса используется только по одному рабочему месту:
Ко _ Ко _
Т¢пп = n¢ S tj - (n¢ - 1) S tjм.
j =1 j =1
Если на каждой операции частичного процесса используется разное количество рабочих мест, то длительность его производственного цикла может определяться по формуле:
_
где t'j — средний интервал времени, через который осуществляется выпуск
деталей после завершения их обработки на j-й операции частичного
процесса _ _
_ (t'j = tj / Cj);
tjм' — меньший из двух средних интервалов времени, через который
осуществляется передача деталей с j-й или (j + 1)-й операций
частичного процесса;
Cj — количество рабочих мест, участвующих в обработке деталей на
меньшей смежной j-й операции частичного процесса.
Для того чтобы объемно-календарный контур частичного процесса был более устойчив и в него вписывались практически все очередности деталей
_ _
комплекта при t'j £ t'j+1 , опережение между начальными моментами смежных
_ _
операций процесса должно составлять Он¢j = tj + t'j. В связи с увеличением Онj совокупный цикл изготовления комплекта деталей, рассчитываемый по формуле
_
Т¢¢пп несколько увеличится. Суммируя все t'j по j-м операциям частичного
_ _ _
процесса, для которых t'j £ t'j+1 , получим Stj = O¢¢j. На эту величину и надо увеличить размер цикла Т¢¢пп с тем, чтобы расчетный совокупный цикл соответствовал протяженности реального процесса.
Проиллюстрируем это на примере. В верхней части табл. 5.1 приведены исходные данные, характеризующие трудоемкость изготовления деталей комплекта по операциям технологического процесса. В нижней части таблицы произведен расчет параметров процесса, по которым определяется размер цикла Т¢¢пп. Количество рабочих мест на каждой операции процесса устанавливается так, чтобы средние интервалы времени (через которые осуществляется передача деталей после завершения их обработки на каждой операции процесса) по величине были как можно ближе к минимальной средней продолжительности
_
одной операции (в нашем примере это t¢4 = 12,69), что способствует минимизации совокупного цикла без дробления партий деталей при запуске.
В соответствии с вышеприведенными формулами для данного примера имеем:
Совпадение результатов расчетов одного и того же цикла Тпп указывает на отсутствие ошибок в них. Для уточнения расчетного цикла Т¢¢пп нужно найти
_ _
операции частичного процесса, у которых t'j < t'j+1 . В табл. 5.1 это первая, третья и четвертая операции процесса, и поэтому:
_ _ _
S DОнj = t'1 + t'3;+ t'4 = 11,46 + 9,88 + 12,69 = 34,03.
Реальный совокупный цикл (Т ) изготовления рассматриваемого комплекта деталей составит:
Тр = Т¢¢пп + S DОнj = 369,11 + 34,03 = 403,14 час.
Использование параллельно-последовательного способа выполнения операций процесса или объемно-динамического метода (ОДМ) планирования хода производства на примере графического моделирования процесса изготовления рассматриваемого маршрутного комплекта деталей (МКД) (рис. 5.5) подтверждает высокую надежность рекомендуемых плановых расчетов.
В настоящее время на машиностроительных предприятиях широко распространен объемно-календарный метод (ОКМ) планирования, который базируется на представлении о производстве как статичном процессе. ОДМ в отличие от ОКМ учитывает технологическую последовательность выполняемых работ и позволяет увязывать сроки и объемы выполняемых работ с загрузкой производственных подразделений не только на плановый интервал в целом, но и внутри него с учетом динамики распределения работ относительно их производственного цикла.
5.6. Правило 80—20
Иногда такое правило называется «кривая 80—20» или «анализ АВС» Смысл его в следующем. Представьте, что вы уронили 100 монет на лужайку. Первые 80 монет вы нашли довольно быстро, но на поиски каждой следующей у вас уходит все больше и больше времени, так как радиус поиска расширяется, трава на лужайке разной высоты и плотности и т. д. Расход времени на поиск одной монеты возрастает, и, наконец, наступает такой момент, когда удельный расход времени на поиск одной монеты превысит ее стоимость. Об этом надо помнить и вовремя остановиться.
Таблица 5. 1
Пример расчета совокупного цикла изготовления комплекта деталей
при параллельно-последовательном способе выполнения операций процесса
|
№ деталей |
Плановая трудоемкость по операциям, ч |
Общая трудоем- кость, ч |
|||||
|
1 товар. |
2 фрезер. |
3 сверл. |
4 товар. |
5 фрезер. |
6 шлиф. |
||
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
60 50 - 45 80 - 30 8 80 45 60 66 - |
- 40 25 - - 15 60 - - 60 75 - 80 |
5 - - 7 15 40 40 25 25 - 50 20 30 |
20 - - 30 10 40 10 - - - - 55 - |
15 - - 35 25 - 20 90 90 - - 52 20 |
40 30 50 - 50 70 55 90 90 55 28 35 36 |
140 120 75 117 180 165 215 285 285 160 213 228 166 |
|
|
596 |
355 |
257 |
165 |
347 |
629 |
2349 |
|
Параметры |
Значения параметров для расчета совокупного цикла изготовления деталей по операциям |
|
|||||
|
Qj n¢ _ tj Cj _ t¢j Онj DОнj Оj расч Оj прин Lj sj tjм¢ |
596 13
45,84 4
11,46 45,84 11,46 57,30 58 149 103,14 11,46
|
355 13
27,308 2
13,654 68,82
68,82 69 177,5 108,73 9,885 |
257 13
19,77 2
9,885 19,77 9,885 29,65 30 128,5 108,73 9,885 |
165 13
12,69 1
12,69 12,69 12,69 25,38 26 165 152,28 12,09 |
347 13
26,692 2
13,346 64,69
64,69 65 173,5 108,81 12,09 |
629 13
48,38 4
12,09
157,3 |
2349
15
73,125 211,81 34,03 245,84 248 950,8 581,69 56,01 |
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Количество изделий на складе готовой продукции, %
Рис. 5.6. Кривая анализа АВС
При анализе эффективности производства фирмы, выпускающей изделия широкой номенклатуры, которые имеют различную эффективность их материально-технического обеспечения, целесообразно всю товарную номенклатуру разбить на три группы (рис. 5.6).
Группа изделий А: наиболее ценные изделия, на долю которых приходится около 80% общей стоимости изделий, выпущенных фирмой, и они составляют лишь около 15-20% всего выпуска продукции, поступившей на склад готовой продукции.
Группа изделий В: средние по стоимости изделия (примерно 10—15% общей стоимости выпуска), но в количественном отношении они составляют 30% общего выпуска.
Группа изделий С: самые дешевые (примерно 5—10% общей стоимости выпуска) и самые массовые (более 50% общего выпуска) изделия.
Анализ кривой АВС показывает, что группа изделий А должна находиться под строгим контролем и учетом, т. е. изделия этой группы — основные в бизнесе фирмы. Изделия В требуют обычного контроля, налаженного учета и постоянного внимания. Изделия С нуждаются в выборочном контроле, например периодической проверке уровня запасов.
Правило 80—20 используется обычно при составлении оптимального заказа с учетом спроса потребителей, оно также помогает в решении задач относительно экстраполяции прошлых тенденций на будущее и др.
Контрольные вопросы
1. В чем сущность «дерева целей» концепции типового проектирования логистических систем?
2. Каковы роли и взаимосвязи функциональной, элементной и организационной структур производственной системы?
3. В чем различие между тактической и стратегической гибкостью производственных систем?
4. Какие конкурентные преимущества дает реализация базовых и противоположных базовым принципов организации производственных процессов в логистических системах?
5. Раскройте требования, предъявляемые к организации и оперативному управлению материальными потоками в логистических системах. Охарактеризуйте существующий уровень их реализации.
6. Назовите предположения о процессе производства, которые характеризуют этот процесс как статичный. Каким образом статичное восприятие хода производства препятствует оптимизации материальных потоков?
7. Как проявления закона упорядоченности движения предметов труда в производстве влияют на решение проблем оптимизации материальных потоков?
8. Как проявления закона синхронизации частей производственного процесса могут быть использованы при решении проблем оптимизации материальных потоков?
9. Охарактеризуйте возможности оптимизации движения материальных потоков при использовании зависимостей и взаимосвязей, определяемых законом ритма производственного цикла выполнения заказа.
10. Какие проблемы управления материальными потоками порождают статические методы планирования хода производства?
11. Охарактеризуйте проявления закона непрерывности производственного процесса в производстве.
12. Как правило «золотого сечения» можно использовать при выборе оптимального решения по организации производственного процесса?
13. Назовите недостатки использования статистического метода определения ритма производственного цикла изготовления изделия.
14. Назовите недостатки и преимущества использования статического метода построения ритма производственного цикла изготовления изделия.
15. Назовите преимущества динамического метода проектирования и поддержания ритма производственного цикла изготовления изделия.
16. Какой единый ритм изготовления партий деталей в производстве способствует решению проблем оптимизации материального потока?
17. Как определить оптимальный размер партии деталей, если известны плановый период и количество номенклатурных позиций в плане?
18. Охарактеризуйте основные преимущества динамического представления об организации процесса изготовления комплекта деталей при оптимизации материальных потоков.
19. Объясните суть правила 80—20.
