Законы организации производственных процессов

Любая наука последовательно проходит три этапа развития: на­копление материала, его систематизация, установление закономерно­стей. Логистика как наука в настоящее время находится на рубеже второго этапа. Систематизация имеющегося материала еще незакончена, а параллельно уже предпринимаются попытки опреде­лить принципы и выявить закономерности оптимизации потоковых процессов. Как наука и практика логистика имеет целью повышение организованности производственных систем, и поэтому она тесно взаимодействует с организацией производства как наукой о проек­тировании, создании и развитии производственных систем. Законы и закономерности организации производства являются базой для решения логистических проблем.

В настоящее время в теории организации производства можно выделить две группы закономерностей: закономерности организа­ции производственных систем и закономерности организации про­изводственных процессов. Большим достижением в современной теории организации производства можно считать выявление и опи­сание того, как проявляются законы организации высокоэффектив­ных, ритмичных производственных процессов. Речь идет о следу­ющих законах:

- законе упорядоченности движения предметов труда в произ­водстве;

- законе календарной синхронизации продолжительности тех­нологических операций;

- законе эмерджентности основных и вспомогательных произ­водственных процессов;

- законе резервирования ресурсов в производстве;

- законе ритма производственного цикла выполнения заказа.

Использование вышеназванных законов организации производ­ственных процессов позволяет спланировать и поддерживать рит­мичную работу производственных подразделений предприятия, т. е. работу в форме рациональной организации производственных про­цессов, при которой процессы изготовления отдельных деталей, комплектов деталей и выполнения отдельных заказов программы сочетаются по заранее определенному плану.

Это сочетание и обес­печивает ритмичную работу как непрерывное возобновление всего производственного процесса одновременно (параллельно) во всех производственных подразделениях и на каждом рабочем месте в строгом соответствии с плановой пропорциональностью, технологи­ческой прямоточностью и экономически обоснованной надежностью выпуска изделий в установленные сроки и надлежащего качества.

Организация и поддержание ритмичной работы каждого пред­приятия и его производственных подразделений позволяет устра­нить традиционные потери ресурсов рабочего времени рабочих и оборудования (а они составляют не менее 40% первоначальной ве­личины ресурсов) по организационно-техническим причинам. Ор­ганизация и поддержание ритмичной работы каждого предприятия предполагает целенаправленное резервирование ресурсов в плане до 5-8% их первоначальной величины. И наконец, организация и под­держание ритмичной работы каждого предприятия обеспечивает ему конкурентные преимущества: лидерство по минимуму затрат, гаран­тированное время доставки заказов, индивидуализацию изделий по требованиям заказчиков, гибкое регулирование объема производства, расширение сервисных услуг и ряд других преимуществ.

Традиционное отсутствие стандартизации и типизации инди­видуальных технологических маршрутов изготовления разных наи­менований предметов труда (деталей) вызывает неупорядоченное, почти хаотическое их движение в производстве. В этом нетрудно убедиться, если маршруты движения деталей наложить на плани­ровку предприятия и его производственных подразделений, которые участвуют в их изготовлении.

При хаотическом движении деталей время завершения той или иной операции или изготовления изде­лия в целом может определяться только в порядке прогноза по той или иной вероятностной модели.

Эта особенность организации производственного процесса в пространстве и во времени позволяет сформулировать закон упо­рядоченности движения предметов труда в производстве: без пред­варительной организации движения предметов труда по типовым межцеховым и внутрицеховым технологическим маршрутам вообще невозможно планирование хода производства. В самом деле, если из­вестны направление движения и средняя его скорость, то, очевидно, можно установить предельные сроки достижения заданного пункта на трассе. Это очень важно при планировании хода про­изводства по отдельным заказам.

Традиционно считается, что обработка партии деталей на техно­логической операции есть движение этой партии, а время ее меж­операционного пролеживания в ожидании освобождения последу­ющего рабочего места или простой рабочего места в ожидании за­вершения обработки этой партии деталей на предыдущей операции — это время перерывов в ходе производственного процесса. Длитель­ность перерывов имеет средневероятностный характер, поэтому надежное планирование сроков хода производства возможно лишь при использовании предельно вероятностных сроков выполнения работ.

Упорядоченное движение деталей в производстве может дости­гаться двумя способами:

1) стандартизацией и типизацией межцеховых и внутрицеховых технологических маршрутов;

2) проектированием типовой схемы движения предметов труда в производстве (ТСД ПТ).

Стандартизация и типизация техмаршрутов не позволяет учесть все возможности в формировании однонаправленных материаль­ных потоков, тогда как проектирование ТСД ПТ на основе конструкторско-технологического классификатора предметов труда на всю производственную программу обеспечивает использование всех потенциальных возможностей организации однонаправленных ма­териальных потоков. ТСД ПТ делает возможным более чем десяти­кратное сокращение количества различных межцеховых техноло­гических маршрутов (расцеховок).

Использование ТСД ПТ также ведет к резкому сокращению количества внутрипроизводственных связей между участками, многократно уменьшает сложность и тру­доемкость планирования и управления производством и, кроме того, создает необходимую организационную основу согласования сроков выполнения работ с полной загрузкой плановых рабочих мест и производственных подразделений при минимально необходимом и комплектном незавершенном производстве.

Повышению упорядоченности движения предметов труда в про­изводстве способствует рациональная очередность запуска деталей в производство. Упорядочение запуска деталей в производство по раз­ным критериям может обеспечивать либо сокращение длительности совокупного цикла изготовления рассматриваемых деталей, либо уменьшение внутрисменных простоев рабочих мест, либо повыше­ние устойчивости осуществления производственного процесса по плану-графику. Использование этих возможностей также способст­вует повышению эффективности производства.

Производственный процесс протекает во времени и пространстве. Время протекания производственного процесса характеризуется дли­тельностью производственного цикла, временем простоя рабо­чих мест и временем пролеживания предметов труда. Все три харак­теристики, особенно две последние, сильно зависят от значения максимальной продолжительности одной из операций, средней про­должительности всех операций и степени асинхронной продолжи­тельности операций. Пространственное протекание производствен­ного процесса характеризуется:

а) производственной структурой;

б) структурой располагаемых ресурсов;

в) последовательностью и структурой трудовых затрат, необходимых для изготовления выпус­каемой продукции при выполнении производственной программы предприятия.

Изменение организации движения предметов труда во времени постоянно приводит к одним и тем же результатам: изменяется длительность производственного цикла, изменяется суммарное время простоя рабочих мест и изменяется суммарное время межопераци­онного пролеживания предметов труда. Фактическая длительность производственного цикла по сравнению с расчетной является ито­говой оценкой, характеризующей уровень достоверности и качества календарно-плановых расчетов хода производства.

Минимизация по­терь производства от суммарного времени простоев рабочих мест и от суммарного времени межоперационного пролеживания предме­тов труда характеризует уровень организованности и эффективности хода производства.

Любые изменения организации движения предметов труда в про­странстве, в соответствии с законом упорядоченности движения, не должны нарушать однонаправленности материальных потоков. В противном случае будут потеряны достоверность календарно-пла­новых расчетов и надежность своевременного выполнения обяза­тельств по поставкам продукции.

Межоперационное пролеживание предметов труда и простои ра­бочих мест в процессе изготовления изделий служат своеобразными календарными компенсаторами, выравнивающими календарную дли­тельность смежных технологических операций на производствен­ных участках.

Эффективность процесса изготовления зависит от того, какой из календарных компенсаторов используется в большем или меньшем объеме. В процессе производства время межопераци­онного пролеживания предметов труда и время простоев рабочих мест противопоставляются друг другу как различные календарные компенсаторы, исключающие из производственного процесса раз­личные элементы производства: либо рабочего и средства труда, либо предметы труда.

Уже при ближайшем рассмотрении очевидно, что в условиях непоточного производства предпочтительнее непрерывная загрузка рабочих мест. Это подтверждается и при более глубоком анализе потерь производства от 1 часа простоя рабочего места и 1 часа пролеживания партии предметов труда. В условиях же поточного производства, напротив, предпочтительнее простои рабочих мест, так как задержка движения одного предмета труда на 1 час равно­ценна остановке каждого рабочего места поточной линии на 1 час.

Сопоставление потерь производства от 1 часа простоя рабочего места и от 1 часа пролеживания партии предметов труда позволяет сформулировать некоторые правила выбора рациональных (эффек­тивных) методов календарной организации производственного про­цесса:

- во всех типах производства 1 час простоя рабочего места и 1 час пролеживания партии предмета труда противопоставляются друг другу не только как различные компенсаторы, выравнивающие длительности операций, но и как разные по величине потери произ­водства;

- в непоточном производстве производственный процесс должен организовываться по принципу непрерывной загрузки рабочих мест в противоположность принципу непрерывного движения предметов труда в поточном производстве;

- выбор принципа организации производственного процесса (не­прерывная загрузка рабочих или непрерывное движение предметов труда) в конкретных условиях определяется соотношением потерь производства от простоя рабочих мест и от пролеживания предметов труда.

Закон ритма производственного цикла изготовления изделия проявляется каждый раз, когда в процессе изготовления отдельного изделия или его частей формируется или фиксируется относительно их производственных циклов (времени их производства) неравно­мерность потребления ресурсов рабочего времени рабочих и обору­дования.

Закон ритма производственного цикла изготовления изделия — это объективно существующая совокупность существенных причинно-след­ственных связей между параметрами производственной программы предприятия (т. е. составом, сроками, приоритетами, пропорциями объектов производства и их структурной трудоемкости), с одной стороны, и структурой элементов производства (например, структу­рой ресурсов рабочего времени различных рабочих мест основного производства), потребляемых в производстве, — с другой.

Закон ритма производственного цикла изготовления изделия — это существенные связи, которые: а) проявляются при согласовании и гармонизации количественных организационно-технологических пропорций сопрягаемых элементов процесса производства (предметов труда, работников и рабочих мест) в пространстве и времени; б) зависят от параметров производственной программы и от особен­ностей организации производства на предприятии и на каждом участке производства. Общеизвестно, что согласование работ только по срокам — недостаточная гарантия своевременного исполнения заказа. Работы должны быть взаимосвязаны как по срокам, так и по объемам и структуре используемых ресурсов во времени и простран­стве.

Неравномерность потребления материальных и трудовых ресур­сов в течение производственного цикла изготовления изделия была подмечена уже давно. Так, еще в начале 1930-х годов предлагалось путем календарного перераспределения процессов изготовления деталей изделия организовать равномерное распределение всей «производственной работы» по изделию на протяжении его произ­водственного цикла. Однако практически даже при тщательной про­работке календарных графиков изготовления изделий невозможно получить равномерную по величине «производственную мощность процесса».

Неравномерность трудовых затрат по величине и структуре в течение производственного цикла изготовления изделия обусловли­вается технологией производства (определенной последовательнос­тью технологических операций), которые вызывают, например, рез­кие изменения величины и структуры трудовых затрат в моменты завершения технологических операций над комплектом деталей из­делия.

Так, в момент запуска ведущих деталей количество рабочих мест, на которых выполняются первые операции над деталями комп­лекта рассматриваемого изделия, сильно ограничено по сравнению с количеством деталей комплекта.

С одной стороны, число рабочих мест, на которых выполняются первые операции технологического процесса, намного меньше об­щего числа рабочих мест, участвующих в производстве; с другой стороны, не все рабочие места, на которых выполняются первые операции, могут быть заняты изготовлением деталей комплекта рас­сматриваемого изделия, так как одновременно с деталями данного изделия запускаются детали других изделий. Поэтому в момент за­пуска ведущих деталей на механообрабатывающем участке фронт рабочих мест, одновременно участвующих в изготовлении деталей рассматриваемого комплекта, незначителен и намного меньше сред­него расчетного числа рабочих мест, которые непрерывно на протя­жении производственного цикла изготовления изделия должны участ­вовать в изготовлении деталей комплекта данного изделия.

После прохождения ведущими деталями комплекта первых тех­нологических операций в работу постепенно запускаются все ос­тальные детали комплекта. С момента запуска первой детали ком­плекта на первую операцию процесса и до момента запуска первой детали комплекта на последнюю операцию процесса развертывается процесс изготовления комплекта деталей. Фронт рабочих мест, одно­временно занятых изготовлением деталей данного комплекта, с момента запуска начинает возрастать и достигает своего максимума в момент завершения первой операции процесса (в момент заверше­ния обработки деталей комплекта на первой операции типового технологического маршрута).

Если достигнута наилучшая организованность производственного процесса во времени и пространстве, то действует правило «золотого сечения»: в момент, соответствующий точке «золотого сечения», про­изводственный цикл изготовления рассматриваемого комплекта деталей делится на две части; причем производственный цикл изго­товления комплекта так относится к своей большей части, как эта большая часть цикла относится к меньшей.

В точке «золотого сечения» количество рабочих мест, привлечен­ных к изготовлению деталей комплекта, как правило, в два раза превышает среднее количество рабочих мест, выделяемых в плане для изготовления рассматриваемого комплекта деталей. Для опти­мального процесса изготовления комплекта деталей точка «золотого сечения» должна находиться между ²/₃ и ³/₄ длительности цикла меха­нообработки рассматриваемого комплекта деталей. В этот момент в изготовлении деталей данного комплекта одновременно участвуют рабочие места, на которых выполняются промежуточные и финиш­ные операции технологического маршрута изготовления комплекта деталей.

С момента завершения обработки комплекта деталей на первой операции процесс изготовления рассматриваемого комплекта деталей начинает свертываться. Фронт рабочих мест постепенно сокраща­ется. По мере завершения изготовления все большей части деталей рассматриваемого комплекта число одновременно работающих про­межуточных рабочих мест сильно сокращается. В конце цикла изго­товления рассматриваемого комплекта деталей работают только финишные рабочие места.

Из вышеизложенного можно сделать следующий вывод: на про­тяжении цикла механообработки комплекта деталей изделия в одном подразделении фронт рабочих мест сильно изменяется по числу и по составу. Ритм производственного цикла изготовления изделия пред­ставляет собой закономерное сочетание процессов развертывания и свертывания изготовления комплектов заготовок, деталей, сборочных единиц изделия по стадиям производства и производственным участ­кам, а в каждом производственном подразделении — закономерное изменение объема и состава выполняемых работ над каждым комплектом предметов труда данного изделия относительно производственного цикла изготовления комплекта деталей в данном подразделении. При этом изменение длительности цикла выполнения работ над комп­лектом предметов труда данного изделия в любом производствен­ном подразделении не меняет внутренних пропорций распределения объема и состава этих работ относительно одних и тех же долей производственного цикла рассматриваемого комплекта предметов труда.

Удлинение производственного цикла изготовления комплекта предметов труда, как правило, связано с уменьшением количества рабочих мест, выделяемых для изготовления этого комплекта.

Существуют три возможных метода моделирования ритма произ­водственного цикла изготовления изделия: статистический, стати­ческий и динамический. В качестве статистического метода используется статистическое моделирование процесса изготовления изделия и на этой основе разрабатывается норматив календарного распределения трудоемкости изделия относительно его производст­венного цикла.

Методика статистического моделирования ритма про­изводственного цикла изготовления изделия относительно проста. Выбираются все пооперационные наряды, по которым оплачивалось изготовление уже выпущенного изделия. Наряды сортируются по цехам, по группам взаимозаменяемого и специального оборудования. Затем проводится дополнительная сортировка нарядов каждой группы по календарным интервалам в соответствии со сроками исполнения. В качестве таких интервалов могут использоваться дни, недели и месяцы, например для производственных циклов большей длитель­ности.

Трудоемкость работ в пооперационных нарядах, попавших в дан­ный интервал календарного времени, суммируется, и получаются вариационные ряды (абсолютного) распределения трудовых затрат каж­дого вида в течение фактической длительности производственного цикла изделия. Если на график точками нанести каждое значение отдельного вариационного ряда и последовательно соединить эти точки, то получится ломаная линия, отражающая фактическое кален­дарное распределение трудоемкости выполнения работ определенного вида относительно длительности производственного цикла изготов­ления изделия.

Фактическая длина производственного цикла изготовления изде­лия делится обычно на 10 равных частей. Каждому отрезку длины цикла соответствует своя площадь, ограниченная ломаной линией фактического распределения трудоемкости. Таких участков получа­ется также десять. Затем определяется удельный вес каждого участка в общей площади. Получается вариационный ряд, отражающий удельное распределение трудовых затрат данного вида работы отно­сительно каждой 7 доли фактического производственного цикла изделия. Так делается по каждому виду работ, и получается статис­тическая модель распределения трудовых затрат, или статистичес­кая модель ритма производственного цикла изготовления изделия.

Статический метод моделирования ритма производствен­ного цикла изготовления изделия предполагает предварительное построение статичной модели процесса производства. В качестве такой модели рекомендуется пооперационная схема вхождения в изделие сборочных единиц, деталей, заготовок, полу­фабрикатов и т. д. За календарную продолжительность каждой опе­рации в этой схеме обычно принимают одну смену.

Пооперационная схема вхождения напоминает собой «дерево», в котором в качестве «ствола» выступают операции главной сборки, в качестве крупных «ветвей», отходящих от ствола, — операции сборки сборочных единиц, а «ветки» — это операции по изготовле­нию деталей и заготовок. Если за начало отсчета принять момент завершения последней операции генеральной сборки и присвоить ей первый номер, то, присваивая номера каждой операции «ствола», «ветки» в последовательности, обратной ходу технологического про­цесса, получим привязку каждой технологической операции изго­товления изделия к определенному номеру смены, которая прини­мается за такт планирования.

Операция, имеющая наибольший номер, по существу, определяет длительность производственного цикла изготовления изделия. Если теперь в каждом такте планирования просуммировать трудоемкость операций по видам работ, то получим распределение трудоемкости изготовления изделия по видам работ относительно каждой доли его производственного цикла, т. е. будет сформулирован статичный ритм производственного цикла изготовления изделия.

Статистическая модель отражения ритма производственного цикла изготовления изделия с ошибкой в 40%, а статичная с ошибкой в 30% прогнозируют (улавливают) характер изменения мощности процесса изготовления изделия по фазам производственного процесса. Эти неточности в определении календарного распределения структуры трудоемкости изготовления изделия приводят в планировании к ошиб­кам относительно назначения договорных сроков поставки, непредска­зуемому появлению узких мест в производстве, большим потерям рабо­чего времени, рабочих мест и оборудования.

При использовании статистического метода теряется примерно 40%, а при использовании статического метода — примерно 30% рабочего времени рабочих и оборудования.

В отличие от статистической и статичной модели динамичес­кая модель ритма производственного цикла изготовления изде­лия позволяет с большей достоверностью устанавливать предельные вероятностные (самые поздние) сроки выполнения работ.

При этом процессы изготовления каждого изделия увязываются с процессами изготовления всех остальных изделий, входящих в производственную программу; учитываются пространственная структура производст­венного цикла, динамика структуры трудоемкости изготовления каждого изделия, непрерывная загрузка производственных подраз­делений в ходе выполнения производственной программы.

Динамическая модель формирования ритма производственного цикла изготовления изделия строится на основе повышения органи­зованности протекания производственного процесса и в целом спо­собствует надежному определению длительности производственного цикла изготовления каждого изделия, обеспечивая рациональное использование производственных ресурсов (сокращение потерь ра­бочего времени до 5—10%, устранение сверхурочных работ, увеличе­ние загрузки оборудования, сокращение оборотных средств в неза­вершенном производстве).

Синхронизация циклов процессов изготовления изделий и их частей имеет место в любом производственном процессе, но ей, как правило, не придавалось никакого значения, как будто она отсутст­вовала. Если процессом синхронизации циклов процессов не управ­лять, то продолжительности циклов увеличатся раза в три, так как при этом календарное выравнивание каждой части процесса превысит величину наибольшего цикла соответствующей части процесса.

Это справедливо для каждого уровня разбиения процесса изготовления изделия на части: операция, деталь, комплектооперация, комплект деталей, стадия изготовления изделия (заготовительная, механообрабатывающая, сборочная).

Неуправляемая синхронизация приводит к многократному превышению рационального уровня незавершен­ного производства и большим потерям рабочего времени рабочих и оборудования (в настоящее время в непоточном производстве потери рабочего времени достигают 50%).

Знания о проявлениях закона синхронизации циклов процессов изготовления изделий и их частей необходимы как основа искусства управления производственным процессом с целью минимизации затрат на производство. Для обеспечения конкурентоспособности предприятия возможность минимизации затрат на производство имеет, как правило, первостепенное значение.