Производственный цикл

Производственным циклом изготовления той или иной машины или ее отдельного узла (детали) называется календарный период времени, в течение которого этот предмет труда проходит все стадии производственного процесса от первой производственной операции до сдачи (приемки) готового продукта включительно. Сокращение цикла дает возможность каждому производственному подразделению (цеху, участку) выполнить заданную программу с меньшим объемом незавершенного производства. Это значит, что предприятие получает возможность ускорить оборачиваемость оборотных средств, выполнить установленный план с меньшими затратами этих средств, высвободить часть оборотных средств.

Производственный цикл состоит из двух частей: из рабочего периода, т. е. периода, в течение которого предмет труда находится непосредственно в процессе изготовления, и из времени перерывов в этом процессе.

Рабочий период состоит из времени выполнения технологических и нетехнологических операций; к числу последних относятся все контрольные и транспортные операции с момента выполнения первой производственной операции и до момента сдачи законченной продукции.

Структура производственного цикла (соотношение образующих его частей) в различных отраслях машиностроения и на разных предприятиях неодинакова. Она определяется характером производимой продукции, технологическим процессом, уровнем техники и организации производства. Однако, несмотря на различия в структуре, возможности сокращения длительности производственного цикла заложены как в сокращении рабочего времени, так и в сокращении времени перерывов. Опыт передовых предприятий показывает, что на каждой стадии производства и на каждом производственном участке могут быть обнаружены возможности дальнейшего сокращения длительности производственного цикла. Оно достигается проведением различных мероприятий как технического (конструкторского, технологического), так и организационного порядка.

Осуществление производственных процессов тесно связано с методами их выполнения. Различают три основных вида организации движения производственных процессов во времени:

¨ последовательный, характерный для единичной или партионной обработки или сборки изделий;

¨ параллельный, применяемый в условиях поточной обработки или сборки;

¨ параллельно-последовательный, используемый в условиях прямоточной обработки или сборки изделий.

При последовательном виде движения производственный заказ – одна деталь, или одна собираемая машина, или партия деталей 1 (серия машин 2) – в процессе их производства переходит на каждую последующую операцию процесса только после окончания обработки (сборки) всех деталей (машин) данной партии (серии) на предыдущей операции. В этом случае с операции на операцию транспортируется вся партия деталей одновременно. При этом каждая деталь партии машины (серии) пролеживает на каждой операции сначала в ожидании своей очереди обработки (сборки), а затем в ожидании окончания обработки (сборки) всех деталей машин данной партии (серии) по этой операции.

Партией деталей называется количество одноименных деталей, одновременно запускаемых в производство (обрабатываемых с одной наладки оборудования). Серией машин называется количество одинаковых машин, одновременно запускаемых в сборку.

На рис. 1 представлен график последовательного движения предметов труда по операциям. Время обработки при последовательном виде движения предметов труда Тпос прямо пропорционально числу деталей в партии и времени обработки одной детали по всем операциям, т. е.

Тпос = Еt * n,

где Еt – время обработки одной детали по всем операциям в мин; n – число деталей в партии.

При параллельном виде движения обработка (сборка) каждой детали (машины) в партии (серии) на каждой последующей операции начинается немедленно после окончания предыдущей операции, независимо от того что обработка (сборка) других деталей (машин) в партии (серии) на данной операции еще не окончена. При такой организации движения предметов труда несколько единиц одной и той же партии (серии) могут одновременно находиться в обработке (сборке) на разных операциях. Общая продолжительность процесса обработки (сборки) партии деталей (серии машин) значительно уменьшается по сравнению с тем же процессом, выполняемым последовательно. В этом заключается существенное преимущество параллельного вида движения, позволяющего значительно сократить продолжительность производственного процесса.

Время обработки (сборки) партии деталей (серии машин) при параллельном виде движения Тпар может быть определено по следующей формуле:

Тпар = Еt + (n – 1) * r,

где r – такт выпуска, соответствующий в данном случае наиболее продолжительной операции, в мин.

Однако при параллельном виде движения, в процессе обработки (сборки) партии деталей (машин) на некоторых рабочих местах могут возникать простои людей и оборудования (рис. 2), продолжительность которых определяется разностью между тактом и длительностями отдельных операций процесса. Такие простои неизбежны в том случае, если операции, следующие одна за другой, не синхронизированы (не выровнены по их длительности), как это обычно делается на поточных линиях. Поэтому практическое применение параллельного вида движения предметов труда оказывается безусловно целесообразным и экономически выгодным при поточной организации производственного процесса.

Необходимость выравнивания (синхронизации) длительности отдельных операций существенно ограничивает возможность широкого применения параллельного вида движения, что способствует применению третьего – параллельно-последовательного вида движения предметов труда.

Параллельно-последовательный вид движения предметов труда характеризуется тем, что процесс обработки деталей (сборки машин) данной партии (серии) на каждой последующей операции начинается раньше чем полностью заканчивается обработка всей партии деталей (сборки машин) на каждой предыдущей операции. Детали передаются с одной операции на другую частями, транспортными (передаточными) партиями. Накопление некоторого количества деталей на предыдущих операциях перед началом обработки натрии на последующих операциях (производственный задел) позволяет избежать возникновения простоев.

Параллельно-последовательный вид движения предметов труда позволяет значительно уменьшить продолжительность производственного процесса обработки (сборки) по сравнению с последовательным видом движения. Применение параллельно-последовательного вида движения экономически целесообразно в случаях изготовления трудоемких деталей, когда длительности операций процесса значительно колеблются, а также в случаях изготовления малотрудоемких деталей крупными партиями (например, нормалей мелких унифицированных деталей и т. д.).

При параллельно-последовательном виде движения предметов труда могут быть три случая сочетания длительности операций:

1) предыдущая и последующая операции имеют одинаковую длительность (t₁ = t₂);

2) длительность предыдущей операции t2 больше длительности последующей t₃, т. е. t₂ > t₃;

3) длительность предыдущей операции t3 меньше длительности последующей t₄, т. е. t₃ < t₄.

В первом случае передача деталей с операции на операцию может быть организована поштучно; из соображения удобства транспортировки может быть применена одновременная передача нескольких деталей (передаточной партией).

Во втором случае последующая, менее продолжительная операция может быть начата только после окончания обработки всех деталей на предыдущей операции, входящих в первую передаточную партию. На рис. 3 это имеет моего при переходе от первой операции ко второй.

В третьем случае (на рис. 3 – переход от 3 к 4-й операции) нет необходимости накапливать детали на предыдущей операции. Достаточно передать одну деталь на последующую операцию и начать ее обработку без всякого опасения возможности возникновения простоя. В этом, как и в первом случае, передаточная партия устанавливается только из транспортных соображений.

Момент начала работы на каждой следующей операции (рабочем месте) определяется по графику или путем расчета минимальных смещений с.

Минимальное смещение с₂ определяется разностью между длительностями предыдущей большей t₂ и последующей меньшей операциями t₃, а именно:

с₂ = n * t₂ – (n – n_тр) * t₃,

где n_тр – величина передаточной (транспортной) партии, которая для второго случая сочетания длительности операций определяется из соотношения с₁ / t₁ (с₁ – минимальное смещение первой операции), во всех остальных случаях – из условий удобства транспортировки.

Минимальное расчетное смещение включается в общую продолжительность производственного процесса Т при сочетании длительности операции, относящемся ко второму случаю. В первом и третьем случаях минимальное смещение устанавливается равным времени, необходимому для формирования передаточной партии.

Определяя общую продолжительность производственного процесса при параллельно-последовательном виде движения предметов труда, следует учитывать расчетную величину смещения Е_с:

Т_пл = Е_с + n * t_к,

где t_к – длительность последней (конечной) операции в данном производственном процессе.

Пример. Определить общую продолжительность процесса обработки партии деталей при различных видах движения, если число деталей в партии n = 40, а время обработки одной детали (в мин) по операциям составляет: t₁ = 1,5; t₂ = 1,5; t₃ = 0,5; t₄ = 2,5; такт выпуска r = 2,5 мин.

А. В условиях последовательного вида движения деталей

Е_t = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ = 1,5 + 1,5 + 0,5 + 2,5 = 6,0;

Т_пос = E_t * n = 6,0 * 40 = 240 мин = 4 ч.

Б. В условиях параллельного вида движения деталей

Т_пар = E_t + r * (n – 1) = 6,0 +2,5 * (40 – 1) = 103,5 мин, или 1,725 ч.

В. В условиях параллельно-последовательного вида движения деталей

Т_п.п = Е_с + n * t = 65 + 40 * 2,5 == 165 мин == 2,7 ч.

Сначала следует определить величину Е_с. Принимая размер передаточной партии, удобной для транспортировки, n_тр = 10 шт., можно найти минимальные смещения по операциям:

с₁ = n_тр * t₁ = 10 * 1,5 = 15 мин;

с₂ = n * t₂ – (n – n_тр) * t₃ = 40 * 1,5 – (40 – 10) * 0,5 = 45 мин;

с₃ = n_тр * t₃ = 10 * 0,5 = 5 мин.

Для определения суммы смещений Е_с необходимо знать число транспортных партий при передаче деталей со второй на третью операцию, которое будет равно

k = с₂ / (n_тр * t₂) = 45 / (1,5 * 10) = 3;

тогда сумма смещений составит величину Е_с = 15 + 45 + 5 = 65 мин.

Таким образом, применение параллельного и параллельно-последовательного видов движения предметов труда дает возможность сократить продолжительность производственного процесса, или, иначе, уменьшить производственный цикл изготовления предмета труда.

Мероприятия организационного порядка направлены на улучшение обслуживания рабочих мест инструментом, заготовками, улучшение работы контрольного аппарата, внутрицехового транспорта, складского хозяйства и т. д. Перестройка производственной структуры завода, цеха, например организация предметно-замкнутых производственных участков, способствующая уменьшению времени перерывов в производственном процессе за счет уменьшения времени межоперационного пролеживания и транспортировки, приводит к сокращению длительности производственного цикла; особенно значительный экономический эффект дает внедрение поточных форм организации производственного процесса.

Сокращение длительности производственного цикла представляет собой одну из наиболее важных задач организации производства на предприятии, от надлежащего решения которой в большой мере зависит его эффективная, рентабельная работа.

Типы производства

Тип производства – комплексная характеристика технических, организационных и экономических особенностей машиностроительного производства, обусловленная его специализацией, объемом и постоянством номенклатуры изделий, а также формой движения изделий по рабочим местам.

Уровень специализации рабочих мест выражается рядом показателей, характеризующих конструктивно-технологические и организационно-плановые особенности продукции и производства. К таким показателям относятся удельный вес специализированных рабочих мест в подразделении; число закрепленных за ними наименований деталеопераций; среднее число операций, выполняемых на рабочем месте за определенный период времени. Среди этих показателей последний наиболее полно характеризует организационные и экономические особенности, соответствующие конкретному типу производства, уровню специализации-рабочих мест. Этот уровень определяется коэффициентом закрепления операций Кз.о.

Коэффициент Кз.о показывает отношение числа различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение месяца, к числу рабочих мест. Так как Кз.о отражает частоту смены различных операций и связанную с этим периодичность обслуживания рабочего различными информационными и вещественными элементами производства, то Кз.о оценивается применительно к явочному числу рабочих подразделения за смену. Таким образом,

,

где Р_вып – коэффициент выполнения норм времени; Fp – фонд времени рабочего при работе за планируемый период в одну смену; Nj – программа выпуска i-го наименования изделия за планируемый период; Тj – трудоемкость i-го наименования изделия; m – суммарное число различных операций, выполняемых за планируемый период; h – явочное число рабочих подразделения, выполняющих эти операции. При внешней неявности показатель Кз.о объединяет в себе значительное число факторов, определяющих степень стабильности производственных условий на рабочих местах. Все параметры, влияющие на Кз.о, условно можно объединить в три группы: первая группа – параметры конструктивно-технологического порядка, определяющие основу производственного процесса; вторая – объемные параметры, характеризующие "статику" производственного процесса; третья – календарные параметры, определяющие "динамику" производственного процесса.

К первой группе относятся такие параметры, как: коэффициент подготовительно-заключительного времени, число операций, нормы времени операций, число наименований изделий.

Ко второй группе параметров относятся: явочное число основных рабочих, фонд времени рабочего, программа выпуска, коэффициент выполнения норм времени, число рабочих мест.

Третья группа включает следующие параметры: размер и ритм партии изделий, ритм выпуска изделия, коэффициент, межоперационного времени, длительность производственного цикла партии изделий.

Серией простейших подстановок, замен и преобразований можно связать эти параметры с Кз.о.

Коэффициент Кз.о. показывает в среднем по участку частоту смены технологических операций. Следовательно, изменение Кз.о.влияет на специализированные навыки рабочих, трудоемкость обработки и оплату труда рабочих участка, затраты на переналадки и периодичность в обслуживании со стороны мастера, планировщика, наладчика, а также на оплату рабочих в ожидании обслуживания, т. е. на себестоимость выпускаемой продукции.

Коэффициент Кз.о характеризует среднее время выполнения одной операции или совокупности схожих операций при групповой технологии; следовательно, он связан с размером партии изделий, которая изготовляется непрерывно на каждой операции. Изменение размера партии, в свою очередь, сказывается на длительности производственного цикла и величине незавершенного производства. Наличие как увеличивающихся, так и уменьшающихся затрат при однонаправленном изменении Кз.о свидетельствует о необходимости поиска оптимальной величины Кз.о.

Номенклатура изготовляемых на рабочих местах изделий может быть постоянной и переменной. К постоянной номенклатуре относятся изделия, изготовление которых продолжается сравнительно долгое время, т. е. год и более. При постоянной номенклатуре изготовление и выпуск изделий могут быть непрерывными и периодическими, повторяющимися через определенные промежутки времени. При переменной номенклатуре изготовление и выпуск изделий повторяются через неопределенные промежутки.

По степени специализации, величине и постоянству номенклатуры изготовляемых на них изделий все рабочие места делятся на следующие группы: 1) рабочие места массового производства, специализированные на выполнение одной непрерывной повторяющейся операции; 2) рабочие места серийного производства, на которых выполняется несколько различных операций, повторяющихся через определенные промежутки: времени; 3) рабочие места единичного производства, на которых выполняется большое число различных операций, повторяющихся через неопределенные промежутки времени или вовсе не повторяющихся.

В зависимости от значения Кз.о рабочие места серийною производства подразделяются на крупно-, средне- и мелкосерийные: при 1 <= Кз.о < 10 рабочие места относятся к крупносерийному производству, при 10 <= Кз.о < 20 рабочие места соответствуют среднесерийному производству, при 20 <= Кз.о <= 40 – мелкосерийному производству.

Тин производства определяется по преобладающей группе рабочих мест.

Массовый тип производства характеризуется непрерывным изготовлением ограниченной номенклатуры изделий на узкоспециализированных рабочих местах.

Серийный тип производства обусловливается изготовлением ограниченной номенклатуры изделий партиями (сериями), повторяющимися через определенные промежутки времени на рабочих местах с широкой специализацией. Серийный тип производства подразделяется также на крупно-, средне- и мелкосерийный в зависимости от преобладающей группы рабочих мест.

Единичный тип производства характеризуется изготовлением широкой номенклатуры изделий в единичных количествах, повторяющихся через неопределенные промежутки времени или вовсе не повторяющихся, на рабочих местах, не имеющих определенной специализации.

Крупносерийный тип производства приближается по своей характеристике к массовому, а мелкосерийный – к единичному типу производства.

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, и наоборот.

Производство, в котором движение изделий по рабочим местам осуществляется с высокой степенью непрерывности и прямоточности, называется поточным.

В связи с этим в зависимости еще 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. В единичном типе производства осуществить непрерывность и прямоточность прохождения всех изделий, изготовляемых на группе рабочих мест, как правило, трудно, и потому единичный тип производства не может быть поточным.

По преобладающему типу производства определяется и тип участка, цеха и завода в целом.

На заводах массового производства преобладающим является массовый тип производства, но могут быть и другие типы производства. На таких заводах сборка изделий осуществляется по массовому типу, обработка деталей в механических цехах – по массовому и частично серийному, а изготовление заготовок – по массовому и серийному (в основном крупносерийному) типам производства. Заводами массового производства являются, например, автомобильные, тракторные, шарикоподшипниковые и другие заводы.

На заводах, где преобладает серийный тип производства, сборка изделий может осуществляться по массовому и серийному типам производства в зависимости от трудоемкости сборки и от количества выпускаемых изделий. Обработка деталей и изготовление заготовок осуществляется по серийному типу производства.

Для заводов единичного производства характерно преобладание единичного типа производства. Серийный, а иногда даже массовый тип производства встречаются при изготовлении стандартных, нормализованных и унифицированных деталей и сборочных единиц. Этому способствует также типизация технологических процессов и внедрение групповых методов обработки.

По 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.

Основными факторами, способствующими переходу к серийному и массовому типам производства, являются повышение уровня специализации и кооперирования в машиностроении, широкое внедрение стандартизации, нормализации и унификации изделий, а также унификация технологических процессов.