Поточные и непоточные формы производственных процессов

Существуют две формы организации производства: поточное и непо­точное.

Поточное производство — форма организации производственного процесса, при которой все операции согласованы во времени, повторяют­ся через строго установленные интервалы, все рабочие места являются специализированными и располагаются в соответствии с ходом техноло­гического процесса. В поточном производстве воплощаются все принци­пы организации производственного процесса, что обеспечивает наиболее эффективное его функционирование. Поточные формы работы наиболее распространены в массовом производстве, но применяются также в серий­ном и единичном.

Планирование и управление материальным потоком при данной форме организации не представляют особой сложности в силу проработанности вопроса упорядочения движения предметов труда в пространстве и во вре­мени, организации их ритмичной обработки (подробнее см. [10]).

Поточное производство в своем развитии идет по пути автоматизации: внедрение автоматических линий, станков с числовым программным обеспе­чением, линий, содержащих оборудование с программным управлением, при­менение микропроцессорной техники, промышленных роботов, робототех-нических комплексов, гибких производственных систем (подробнее см. [6]).

Непоточная форма, которая применяется в основном в единичном, мелкосерийном и серийном производствах, часто понимается как преиму­щественно неупорядоченное движение предметов труда в пространстве, сочетаемое с прогнозированным движением во времени.

Наибольшая сложность организации непоточного производства по срав­нению с поточной состоит прежде всего в необходимости упорядочения движения предметов труда в пространстве, сведения хаотичных потоков в единый технологический маршрут производства однотипной продукции.

Упорядочение движения деталей возможно только путем организации их однонаправленного движения, унификацией и типизацией технологи­ческих процессов изготовления деталей, закрепленных за одним предмет­но-замкнутым участком. Для организации производственного процесса в пространстве используют методы типизации технологических процессов и групповой унификации (к примеру, формирование типовых схем движе­ния предметов труда), рассмотренные в работах [3, 4, 5, 6, 8, 9].

Схемы технологических процессов представляют собой описание последовательности прохождения обрабатываемой детали или сбороч­ной единицы по всем цехам, а внутри цехов — по всем операциям с ука­занием данных об оборудовании, оснастке, материальных и трудовых нормативов, а также содержат описание процесса изготовления на всех операциях.

Дальнейшее упорядочение движения предметов труда основано на оптимальном размещении необходимого состава станочного парка произ­водственных участков в соответствии с разработанными технологически­ми процессами или маршрутами. Для этого перспективно использовать станочный парк на резиновой подложке, а всю технологическую проводку к станкам осуществлять по верху.

Итак, однонаправленное движение предметов труда, разработанное на основе типизации и унификации технологических процессов, является обязательным и достаточным условием для перехода от прогнозирования хода производственного процесса к его всестороннему планированию, по­скольку при хаотичном движении предметов труда определить длитель­ность производственного цикла и сроки изготовления деталей и изделии возможно только с некоторой степенью вероятности.

Организация технологических процессов позволяет перейти к опера­тивному планированию и управлению материальным потоком в про­изводстве в случае соблюдения следующих условий: ритмичной и со­гласованной работы по единому графику с равномерным выпуском про­дукции; максимальной непрерывности производственного процесса; максимальной надежности и гибкости плановых расчетов; обеспечения непрерывности планового руководства; обеспечения соответствия систе­мы оперативного управления производством типу и характеру конкрет­ного производства.

Основы оперативного планирования и управления материальными потоками в производстве

В процессе оперативного планирования и управления производством должно быть достигнуто строгое взаимодействие органов управления на всех стадиях производственного процесса (от получения сырья до реали­зации продукции) с целью выполнения плана поставок готовой продукции в необходимом количестве, нужного качества, в нужное время и место с минимальными совокупными затратами.

В основе оперативного планирования и управления лежит производ­ственная программа, в рамках которой разрабатываются детализирован­ные плановые задания для каждого производственного подразделения (цеха, участка, рабочего места) на определенный период времени, а также осуществляется текущее руководство производственным процессом и конт­роль его хода.

Оперативное планирование и управление производством по сфере дей­ствия и соподчиненности подразделяется на два уровня: межцеховое (на уровне предприятия) и внутрицеховое (на уровне цеха).

Межцеховое оперативное планирование и управление позволяет согласо­вывать деятельность производственных цехов предприятия по узловой сбор­ке, изготовлению деталей и изделий. Координация деятельности на данном уровне позволяет распределить годовую и квартальную производственную программу предприятия во времени и по производственным подразделениям, с тем чтобы месячная программа каждого цеха и участка с учетом переходя­щих работ соответствовала их пропускной способности и согласовывалась со сроками комплектации и сдачи готовой продукции на склад.

На данном уровне разрабатываются производственные задания цехам и участкам основного, вспомогательного и обслуживающего производств на короткие отрезки времени в виде программ и графиков с указанием сроков запуска-выпуска продукции, при этом рассчитываются: данные о загрузке и пропускной способности оборудования и календарно-плановые нормативы.

На уровне внутрицехового оперативного планирования и управления месячная производственная программа цеха распределяется по дням и по рабочим местам, согласованно с работой участков и рабочих мест основ­ного и вспомогательного производств, а также с учетом их полной загруз­ки и достижения сокращения производственного цикла изготовления ко­нечного изделия.

На данном уровне разрабатываются сменно-суточные задания, в кото­рых указываются номенклатура и количество изделий, подлежащих изго­товлению в предстоящие сутки. На уровне рабочих мест разрабатываются рабочие наряды, в которых указываются шифр изделий, их количество, наименование операций и норма времени.

Основой оперативного планирования служат различные системы опе­ративно-календарных расчетов, которые представляют собой методики выполнения плановых работ, включающие определение: планово-учетной единицы (первичного объекта планирования и учета объема производ­ства); календарно-плановых нормативов (основных расчетных показате­лей моделирования хода производства); оформление плановой и учетной документации.

В соответствии с планово-учетной единицей выделяют несколько ос­новных систем оперативно-календарных расчетов [6], которые зависят от производственных условий и в основном от типа производства. Некото­рые наиболее типичные системы представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1 Основные системы оперативно-календарных расчетов

К сожалению, данные типовые системы оперативно-календарных расче­тов, кроме подетальной (для массового поточного производства), имеют много недостатков, и основным является игнорирование увязки движения предметов труда с загрузкой рабочих мест во времени. Это приводит к воз­никновению «узких мест» в производстве при попытке следования разрабо­танным календарно-плановым нормативам. Данные нормативы при всей своей необходимости не отражают объективных законов хода производст­венного процесса и опираются на статичное представление о нем.

Более совершенная система оперативно-календарных расчетов носит название маршрутной системы (см. работы [2, 3, 4, 5, 7]), планово-учет­ной единицей которой является маршрутный комплект деталей (одного или нескольких заказов), изготовляемый на одном предметно-замкнутом участке по типовому технологическому маршруту. К календарно-плано­вым нормативам данной системы относится совокупность показателей: комплектность загрузки оборудования; размер серии изделия; очеред­ность запуска изделий; длительность производственного цикла; маршрут­ный комплект деталей и т. д.

Сложность и громоздкость описания и детализации всех систем опера­тивно-календарных расчетов не позволяют рассматривать их в рамках дан­ного курса в полном объеме. Поэтому ограничимся изучением применения основных, наиболее часто использующихся систем и соответствующих им типовых календарно-плановых нормативов.

Для оперативного планирования характерно использование ряда мето­дов плановых расчетов хода производства: календарный (аналог MRP I), объемно-календарный (используемый в концепциях MRP II и ERP) и перс­пективный объемно-динамический метод планирования. Именно в такой последовательности и происходило развитие методов планирования и управления производством: с середины 1950-х гг. начинают использовать на практике метод MRP I вплоть до 1970-х гг., когда в практику начала внедряться новая концепция MRP II, в рамках которой реализован объем­но-календарный метод.

Календарный метод планирования (КМ) предназначен для определе­ния конкретных сроков хода производства (запуска, выпуска изделий; опе­режений запуска, выпуска изделий, сборочных единиц относительно вы­пуска рассматриваемого изделия) каждого наименования выпускаемой продукции. Аналогом КМ на Западе является метод планирования мате­риальных потребностей MRP I. КМ основывается на определении произ­водственного цикла изделия и используется для формирования месячной производственной программы [7].

Объемно-календарный метод планирования (ОКМ) обеспечивает од­новременную взаимоувязку сроков и объемов производимых работ в про­изводственной системе с возможной пропускной способностью производ­ственных подразделений в целом на весь рассматриваемый временной пе-

риод. ОКМ сопровождается расчетами производственного цикла изделия и загрузки каждого производственного подразделения по видам работ и применяется при формировании месячных производственных программ.

ОКМ традиционно используется в системах MRP II — ERP. Обзор ин­формационных систем управления, построенных на базе концепций MRP II и ERP, приведен в гл. 8.

Календарный и объемно-календарный методы планирования относят­ся к группе статичных методов, использование которых позволяет следо­вать календарно-плановым расчетам не более Чем на 75%, т. е. 25% изде­лий и деталей не будут готовы к запланированным срокам. В свою очередь, объемно-динамический метод, использующий динамическое представле­ние о ходе производственного процесса (учитывающее объективные зако­номерности протекания производственного процесса), позволяет в полной мере спланировать сроки выпуска продукции с необходимой точностью.

Календарный и объемно-календарный методы основаны на типовых системах оперативно-календарных расчетов (см. табл. 1).

Объемно-динамический метод (ОДМ) является наиболее совершен­ным из рассматриваемого ряда, поскольку основан на маршрутной системе оперативно-календарных расчетов. Данный метод позволяет одновремен­но учитывать сроки, объем и динамику производства работ в соответствии с запланированной номенклатурой выпуска и полнее использовать имею­щиеся производственные ресурсы (мощности), поскольку расчеты по дан­ному методу придерживаются объективных законов, а не упрощенных (усредненных) нормативов хода производственного процесса. ОДМ являет­ся наиболее перспективным и эффективным методом. Ознакомиться с ним можно в работах [2, 7] и в работах Ю. Ю. Наймарка [3, 4, 5].

9. Календарный метод планирования материальных потребностей (стандарт системы MRP I)

Типовой календарный метод планирования MRP состоит из ряда логи­чески связанных процедур, правил и требований, переводящих производ­ственное расписание (план выпуска продукции) в последовательность тре­бований, синхронизированных по времени, и запланированных покрытий этих требований для каждой единицы материального ресурса, необходи­мого для изготовления изделия.

Задачами системы календарного планирования являются отыскание длины совокупного производственного цикла изготовления изделия, ка­лендарного времени опережения запуска в производство деталей или их закупки по отношению к срокам сборки сборочных единиц, определение зависимого спроса на детали и сборочные узлы, управление запасами не­завершенного производства, планирование производственных операций, корректировка по мере необходимости производственного расписания.

Система MRP решает три взаимосвязанные проблемы: что производить, в каком количестве и когда.

Данная система строится на основе заданного производственного рас­писания (сформированного по заказам потребителей и на прогнозе спро­са), которое определяет сроки и объемы производства конечного изделия (табл. 3.2).

Таблица 3.2 Производственное расписание на изготовление изделия И

Затем система последовательно определяет время и необходимое ко­личество материальных ресурсов для удовлетворения потребностей про­изводственного расписания (рис. 3.8).

Процесс создания конечного изделия (И) включает изготовление или закупку всех деталей (Д), сборку всех сборочных (Сб) единиц (узлов, агре­гатов, механизмов), сборку, отладку и контроль готового изделия. При этом предполагается, что различные детали изготавливаются одновремен­но, а длительность совокупного производственного цикла определяют по ведущей детали. Тогда производственный цикл изделия рассчитывают по формуле

Т_ц =Т_цд +Т_цс,

где Тцд — производственный цикл изготовления ведущей детали, т. е. у кото­рой он имеет максимальную продолжительность; Т_цс — производственный цикл сборочных и испытательных работ. Нормативный срок изготовления каждого компонента изделия и длительность производственного цикла окончательной сборки изделия определяются как t_t.

Структура производственного цикла изделия И определяется составом операций, необходимых для изготовления промежуточных компонентов, и связями между этими компонентами и соответствующими операциями. Таким образом, состав операций зависит от номенклатуры деталей, сбо­рочных единиц, их количества и технологических процессов изготовления и сборки. Взаимосвязь операций и процессов предопределяется схемой изготовления изделия и производственными условиями. Схема изготовле­ния изделия (состав изделия) представляется в виде уровневого построе­ния изделия (рис. 3.9)

Для расчета необходимы данные:

• о материальных ресурсах и спецификациях на изделие (состав изде­лия), содержащие всю требуемую информацию о номенклатуре и основ­ных параметрах сырья, материалов, компонентов, полуфабрикатов и т. п., которые необходимы для изготовления (сборки) изделия;

• о нормативных сроках изготовления каждого элемента или компо­нента изделия или длительности их производственного цикла;

• о нормах расхода материальных ресурсов на единицу изготавливае­мой детали, сборочного компонента и готового изделия;

• о наличных запасах материальных ресурсов.

Рис. 3.9. Уровневое построение изделия

Итак, одно изделие И состоит из сборочных единиц Сб-1, Сб-2, Сб-3 в количестве 2 шт., 1 шт., 1 шт. соответственно. В свою очередь, одна сбо­рочная единица Сб-1 включает 3 шт. детали Д-1 и 1 шт. сборочной едини­цы Сб-4 и т. д. Количество каждого компонента для производства единицы детали верхнего уровня соответствует значениям, проставленным в скоб­ках при компонентах.

Расчет количества составных элементов для сборки изделия И в коли­честве X единиц сводится в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Окончание табл. 3.4

В соответствии с данными по наличному запасу ресурсов z_i- на каждый элемент i (изделие, сборочная единица, деталь) необходимо в расчетах скор­ректировать истинную (чистую) производственную или закупочную по­требность q^ч_i исходя из общей (полной) потребности q^П_i, тогда q^ч_i = q^п_i - z_i.

Заранее определенные нормативы времени изготовления деталей, сбо­рочных единиц и сборки готового изделия или времени поставки компо­нентов от поставщика t_i влияют на общую продолжительность цикла изго­товления изделия и определяют расчетное опережение срока запуска в производство очередного компонента или момента заказа у поставщика необходимых материальных ресурсов.

Совокупные расчеты по календарному планированию сводятся в табл. 3.4.

Таблица 3.4 Табличная форма календарно-плановых расчетов

На основе табличных расчетов можно построить цикловой график из­готовления изделия (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Графическое изображение календарно-плановых расчетов

Пример календарно-плановых расчетов MRP I и варианты для самостоя­тельной проработки приведены в практическом задании 1 (Задача № 1).

Данный цикловой график построен для условий, когда изготовле­ние изделия не лимитируется составом оборудования производствен­ных цехов и участков, что характерно для метода MRP и является его одним из основных недостатков. То есть предполагается максимальное запараллеливание работ, в связи с чем длительность цикла будет мини­мальной.

Вместе с тем условия производства, ограничения по ресурсам могут потребовать выполнения некоторых работ последовательно, например сборочные единицы Сб-1 и Сб-2 собираются и отлаживаются на одном и том же стенде, прежде чем поступают на общую сборку; тогда это приве­дет к смещению работ в календарном плане и к увеличению продолжи­тельности циклового графика (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Цикловой график изготовления изделия при условии ограничения ресурсов

Решение данной проблемы потребовало применения объемно-кален­дарного метода, наиболее часто используемого в системах класса MRP II и ERR

10. Объемно-календарный метод планирования (стандарт концепций MRPII и ERP)

Календарный метод MRP не учитывает наличия ограниченных произ­водственных мощностей. Поэтому основным, наиболее существенным мо­ментом в развитии систем данного класса было включение в новую схему MRP II (планирование производственных ресурсов) модуля планирования мощностей на межцеховом и внутрицеховом уровнях, что позволяет сразу увидеть общую разбалансировку плана и более точно и эффективно осу­ществлять весь цикл планирования и оперативного управления производ­ством.

Структурно схема планирования производственных ресурсов (основа объемно-календарного планирования) представлена на рис. 3.12.

Результатом расчетов по схеме рис. 3.12 является формирование обще­го объемно-календарного плана-графика по всему портфелю заказов пред­приятия. Задача его построения заключается во взаимном сочетании работ и сроков выполнения заказов с учетом пропускной способности производ­ственных мощностей.

Объемно-календарный план строится путем последовательного нане­сения на график (по оси абсцисс которого отложено рабочее время, а по оси ординат — состав операций с соответствующим закрепленным за операцией числом рабочих мест) соответствующих упорядоченных ра­бот по отдельным операциям с фиксацией их длительности (трудоемко­сти). При обнаружении в процессе составления плана «узких мест» или избытка производственных мощностей в отдельные периоды времени вносятся коррективы, сдвигающие или уплотняющие график работ, что

Рис. 3.12. Схема планирования производственных ресурсов (основа объемно-календарного планирования)

отражается на цикловом графике путем изменения сроков и фронта работ. В процессе поступления новых заказов в объемно-календарный план вно­сятся дополнения.

Такова общая упрощенная схема работы по объемно-календарному методу. Работа по данному методу чревата непредвиденным возникнове­нием «узких» и «широких» мест в производстве, завышением уровня неза­вершенного производства, возникновением дефицита и т. д.

Объемно-календарный метод применяется в основном в системах класса MRP II и ERP. Использование интегрированных систем управления, построенных на концепции ERP, позволяет в некоторой мере компенсиро­вать недостаток статичных методов планирования за счет оперативности выявления узких мест и большего резервирования производственных мощностей. Статичность объемно-календарного метода проявляется в упро­щении представления о производственном процессе обработки партий де­талей и усреднении показателей календарно-плановых расчетов. Подроб­нее о статичном и динамическом представлении хода производственного процесса см. [2].

Вместе с тем использование объемно-календарного метода недоста­точно эффективно, мало соответствует сегодняшним требованиям, кото­рые предъявляет рынок потребителя, и современным взглядам на управле­ние, исповедуемым логистикой.