Глава 2. Строение технологического потока

2.1. Строение технологического потока как системы процессов

Технологический поток представляет собой совокупность технологических операций. Он обладает новым, системным качеством, которого не имеет ни один из образующих его элементов. Системное качество заключается в гораздо более эффективном функционировании комплекса машин и аппаратов, нежели работа не объединенных в линию орудий труда. В линии эффективность технологического процесса достигается благодаря высокой степени совершенства отдельных операций, что ведет к невозможной ранее стабильности производства.

Целостность технологического потока. В целостной технологической системе связь между ее частями настолько тесна и органична, что изменение одних частей вызывает то или иное изменение других частей и системы в целом. Наличие столь тесных взаимодействий элементов обеспечивает целостность технологической системы при ее взаимодействии с окружающей средой. Происходит это потому, что связь элементов целостной системы значительно устойчивее, чем связь ее элементов с внесистемными образованиями.

Целостность технологической системы отражает способность составляющих ее элементов вступать в такие взаимодействия, которые обусловливают новые, интегративные качества системы, не свойственные образующим ее частям.

Факторы целостности технологического потока. Вопрос о факторах целостности, т. е. о тех причинах, которые вызывают объединение исходных элементов в целостную систему, сохраняют ее как целое, обеспечивают ее функционирование и развитие, есть вопрос об истоках эффекта организации.

Целостность технологического потока характеризуется следующими факторами:

♦ синхронностью, т. е. когда в организации технологического потока участвует ряд звеньев, образуя последовательный ряд, при этом каждое звено выполняет определенный отрезок одной технологической операции за короткий промежуток времени, что позволяет повысить эффективность организации технологического потока. Совокупность таких звеньев и технологических операций позволяет образовать общий технологический поток. Стоит только одному из звеньев сбиться с ритма, весь эффект организации технологического потока пропадает.

♦ специализацией, т. е. когда в организации технологического потока участвует ряд звеньев, каждое звено выполняет строго специфичную операцию, что позволяет повысить прирост производительности. В этом случае процесс делится не на одинаковые фазы, а на фазы, соответствующие разным задачам.

♦ стабильностью, т. е. когда в цехе расположены технологические машины по ходу технологического процесса, что позволит повысить количество продукции в единицу времени. Это будет возможно, если будет обеспечена стабильность качества выхода каждой операции.

Таким образом, целостность технологических систем обусловлена качеством взаимосвязи протекающих в них материальных, энергетических и информационных процессов преобразования, хранения, передачи и качеством их управления.

Части, составляющие технологический поток. Части целостной системы – это те структурные единицы, взаимодействие которых порождает присущие данной системе качественные особенности. Поэтому за элемент технологической системы принята технологическая операция, а не физико-химический процесс.

Системообразующая роль различных элементов технологической системы неодинакова: одни являются своеобразным стержнем системы, другие обслуживают ведущий компонент, одновременно активно воздействуя на него. Такое различие в значении частей приводит к понятию централизованной системы, т. е. ведущей роли одного или группы компонентов.

Структура технологического потока. Огромное значение в определении специфики той или иной технологической системы имеет структура – внутренняя организация, представляющая собой специфический способ взаимосвязи, взаимодействия образующих ее компонентов.

Важную особенность структуры конкретной технологической системы составляют пространственные отношения между элементами. Взаимное расположение частей и расстояния между ними во многом определяют устойчивость системы. Технологическая система наиболее устойчива не при любом, а при определенном оптимальном расположении ее элементов в производственном цехе.

Структура технологической системы определяется не только последовательностью технологических операций и взаимным расположением машин и аппаратов в линии, но и временной согласованностью течения технологических процессов. Одни части системы функционируют одновременно, другие – последовательно.

Итак, структура технологической системы всегда пространственно-временная. Она предполагает определенную динамическую устойчивость пространственно-временных связей компонентов целого.

Связи технологического потока. Технологическая система содержит сложнейший клубок причинных связей между отдельными элементами, системой в целом и ее частями, отдельными подсистемами, а также между системой и внешней средой. Эти связи осуществляются как по типу координации (пространственная упорядоченность по горизонтали), так и по типу субординации (пространственная упорядоченность по вертикали). Для столь сложного переплетения связей существуют как необходимые, так и случайные причины. При функционировании технологической системы необходимые причинные связи переплетаются со случайными воздействиями. В результате перекрещивания и столкновения необходимых и случайных взаимодействий выход системы (качественная и количественная характеристики продукции) приобретает вероятностный характер.

Среди характеристик связей сложных систем важное место занимает корреляция как одно из проявлений их подвижности и равновесия. Корреляция обусловливает не строго определенное состояние элементов, подсистем и системы в целом, а некоторое ее вероятностное состояние, что приводит к постоянному колебанию показателей деятельности системы вокруг их средних параметров. Значения этих показателей находятся в поле допусков, и это помогает сохранить системе равновесное состояние.

Окружающая среда технологического потока. Технологическая система функционирует не изолированно, а в определенной взаимосвязи с окружающей средой производственного цеха. Окружающую среду составляют внешние по отношению к системе процессы, с которыми система так или иначе взаимодействует, изменяя их или изменяясь при этом сама.

Отношение системы к среде можно характеризовать рядом показателей: точностью, устойчивостью, надежностью функционирования, а также управляемостью. Эти показатели определяются качеством самой системы: уровнем целостности структуры, уровнем стохастичности связей, уровнем чувствительности элементов. Поэтому реакция системы на внешнее воздействие проявляется через ее внутреннюю организацию.

Сложность технологического потока. Сложность может служить наиболее общей количественной характеристикой системы. Сложность системы определяет число типов компонентов и связей.

Оценка сложности структур рассматривается в теории сложных систем. Простейший показатель сложности S системы учитывает число и сложность элементов, из которых состоит данная система:

(2.1)

где S_элi – сложность элементов i-го типа; n – число типов элементов.

Это выражение может служить лишь грубой оценкой сложности структурных решений, поскольку оно не учитывает сложность связей. Сложность связей может быть учтена, например, выражением

где – относительный коэффициент сложности связей по сравнению со сложностью элементов; – отношение числа реализованных в системе связей к максимально возможному их числу.

Таким образом,

(2.2)

Однако этот показатель, во-первых, не учитывает разнообразие связей, а во-вторых, основан на зависимости сложности связей от сложности элементов, что далеко не всегда справедливо.

Более целесообразно производить оценку сложности S структурных решений в соответствии с числом, сложностью и разнообразием элементов и связей. Пусть анализируемая структура содержит п типов элементов. Обозначим сложность элемента i-го типа через S_элi, а число элементов i-го типа через N_эл. Аналогичные характеристики для связей будем обозначать соответственно через т, S_CBj, N_CBj.

Сложностью структуры будем называть сумму составляющих, характеризующих сложность структуры элементов Sэл и сложность структуры связей S_CB:

S = Sэл + Sсв.

Сложность структуры элементов S_св является составляющей сложности S, зависящей только от элементного состава структуры без учета связей. Величина S_св определяется числом, сложностью и разнотипностью элементов:

Сложность структуры связей S_CB является составляющей сложности S, зависящей только от состава связей без учета числа и типов элементов структуры. Величина S_CB определяется числом, сложностью и разнотипностью связей:

В результате получим:

(2.3)

Как видно, методы оценки сложности системы и точность этих методов различны. Располагая операторной моделью конкретной технологии, можно задаться сложностью операторов и сложностью связей (например, в баллах) и с известной точностью оценить сложность системы процессов. Практический смысл имеет не сама вычисленная абсолютная сложность технологической системы, а относительная, т. е. величина сложности данной системы в сравнении со сложностью другой системы.