4.3. Проявления закона непрерывности хода производственного процесса.
Производственный процесс протекает во времени и пространстве. Эффективность протекания производственного процесса характеризуется длительностью производственного цикла, временем простоя рабочих мест и временем пролеживания предметов труда в производстве. Все три характеристики, особенно две последние, сильно зависят от значения максимальной продолжительности одной из операций, от средней продолжительности всех операций и от степени асинхронности продолжительностей операций.
Пространственное протекание производственного процесса характеризуется производственной структурой, структурой располагаемых ресурсов, последовательностью и структурой трудовых затрат, необходимых для изготовления выпускаемой продукции при выполнении производственной программы предприятия.
Изменение организации движения предметов труда во времени всегда приводит к одному итогу: к изменению длительности производственного цикла, к изменению суммарного времени простоя рабочих мест и изменению суммарного времени 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.
Все изменения организации движения предметов труда в пространстве, в соответствии с законом упорядоченности движения, не должны нарушать однонаправленности материальных потоков. В противном случае будет потеряна 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 календарные длительности смежных технологических операций на производственных участках.
Чтобы процесс изготовления осуществлялся эффективно, небезразлично, 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 часа простоя рабочего места и часа пролеживания партии предметов труда. В условиях поточного производства предпочтительнее простои рабочих мест, так как задержка движения одного предмета труда на час равноценна остановке каждого рабочего места поточной линии на один час.
Сопоставление потерь производства от часа простоя рабочего места и от часа пролеживания партии предметов труда позволяет сформулировать некоторые правила выбора рациональных (эффективных) методов календарной организации производственного процесса:
Ø во всех типах производства час простоя рабочего места и час пролеживания партии предмета труда противопоставляются друг другу не только как различные компенсаторы, выравнивающие календарные длительности операций, но и как разные по величине потери производства;
Ø в непоточном производстве производственный процесс должен организовываться по принципу непрерывной загрузки рабочих мест в противоположность принципу непрерывного движения предметов труда в поточном производстве;
Ø выбор принципа организации производственного процесса (непрерывная загрузка рабочих или непрерывное движение предметов труда) в конкретных условиях определяются соотношением потерь производства от простоя рабочих мест и от пролеживания предметов труда.
Чтобы не утруждать читателя процессом вывода условий непрерывности загрузки рабочих мест или движения предметов труда в производстве, сообщаем конечные результаты выводов.
Вывод 1. Чтобы выполнение производственной программы предметно-замкнутого участка с типовым технологическим маршрутом изготовления деталей шло непрерывно на всех его j-ых рабочих местах, необходимо выдержать следующее условие непрерывности:
,
где t_kji — продолжительность технологической операции, выполняемой над i-ми деталями на j-ом станке k-ой операции технологического маршрута;
t_(k+1)j(i-1) - продолжительность технологической операции, выполняемой над (i-1)-ми (предыдущими) деталями на j-ом станке (k+1)-ой (после дующей) операции технологического маршрута;
W_k+1 - минимальный сдвиг (запаздывание) начала последующей k+1-ой операции техмаршрута изготовления комплекта деталей i наименований относительно начала k-ой предыдущей операции рассматриваемого техмаршрута;
j=1,L - порядковые номера станков, выполняющих одну и ту же технологическую операцию типового технологического маршрута;
k=1,Ко - порядковые номера технологических операций типового технологического маршрута;
i=1,М — порядковые номера деталей, входящих в один маршрутный комплект и имеющих общий технологический маршрут изготовления.
Согласно этому условию, непрерывная загрузка рабочих мест на каждой операции типового технологического маршрута может быть обеспечена за счет сдвига начала выполнения каждой последующей операции типового технологического маршрута на W_k+1 (таблица 3.1.).
Из условия непрерывного выполнения всех операций типового технологического маршрута на всех j-ых рабочих местах участка можно определить величину опережения предыдущей операции или величину запаздывания по следующей операции техмаршрута на W_k+1.
В таблице 3.1 показан пример использования опережений для организации непрерывной загрузки рабочих мест, выделенных для изготовления условного комплекта деталей.
Таблица 3.1.
Расчет сроков окончания операций изготовления деталей комплекта при непрерывной загрузке выделенных рабочих мест
Вывод 2.Чтобы изготовление каждой детали осуществлялось непрерывно, без межоперационного их пролеживания необходимо выполнить следующее условие:
где W_i+1 - минимальное опережение предыдущей детали или минимальное запаздывание запуска последующей детали на первую операцию типового технологического маршрута.
Согласно этому условию, непрерывное изготовление каждой детали может быть обеспечено за счет сдвига начала изготовления каждой последующей детали на W_i+1.
В таблице 3.2 дается пример расчета сроков окончания выполнения операций над деталями при их непрерывном изготовлении.
Вывод 3. Минимизация потерь производства от нарушения единства непрерывной загрузки рабочих мест и непрерывного изготовления предметов труда есть условие наиболее эффективного протекания производственного процесса — это и есть закон непрерывности производственного процесса.
Таблица 3.2
Расчет сроков окончания технологических операций над деталями комплекта при их непрерывном изготовлении
Следствия закона непрерывности хода производственного процесса.
Следствие 1. При синхронности продолжительности операций, например, на непрерывно-поточной линии, единство условий непрерывной загрузки рабочих мест и непрерывного изготовления предметов труда обеспечивает наиболее эффективное протекание производственного процесса.
Следствие 2. При асинхронности продолжительностей операций, например, в непоточном производстве, когда ни одно условие непрерывности хода производства полностью не выполняется, имеет место низшая организованность хода производства, которая характеризуется большими перерывами в загрузке рабочих и в изготовлении предметов труда.
Следствие 3. При асинхронности продолжительностей технологических операций организация непрерывности производственного процесса как целенаправленная деятельность, может осуществляться только по одному из условий не прерывности — либо согласно условию непрерывной загрузки рабочих мест, либо согласно условию непрерывного изготовления (движения) предметов труда.
Следствие 4. При асинхронности продолжительностей технологических операций непрерывную загрузку рабочих мест можно организовать с помощью системы опережений во времени между смежными операциями производственного процесса (между группами взаимозаменяемых рабочих мест, между участками, между цехами, между стадиями производства).
Следствие 5. При асинхронности продолжительностей технологических операций непрерывное изготовление предметов труда можно организовать с помощью системы опережений во времени между смежными предметами труда в производстве.
Следствие 6. В непоточном производстве, где потери производства от часа простоя рабочего места в десятки, сотни раз больше потерь производства от часа пролеживания партии предметов труда, организация производственного процесса должна осуществляться по принципу непрерывной загрузки рабочих мест.
Следствие 7. В поточном производстве, где потери производства от часа пролеживания (задержки передачи на следующую операцию) предметов труда в десятки, сотни раз больше потерь производства от часа простоя одного рабочего места на поточной линии, организация производственного процесса должна осуществляться по принципу непрерывного движения предметов труда в производстве.
Следствие 8. На переменно-поточных линиях, где значительно замедляется непрерывность изготовления предметов труда, наибольшая эффективность производства достигается за счет организации полной загрузки рабочих при недогрузке части рабочих мест переменно-поточной линии.
Следствие 9. Свойства календарных таблиц, давно известных по работам В. А. Петрова и С. А. Думлера являются производными от условий непрерывности производственного процесса.
Календарная таблица 3.3. строится следующим образом.
Ко времени окончания предыдущей операции прибавляется длительность выполнения последующей операции и ставится на свое место в таблице. После заполнения первой строки и первого столбца таблицы каждая последующая операция имеет две предыдущие (слева по детали и сверху по операции). Нужно брать предыдущую операцию с более поздним сроком её окончания.
Таблица 3.3
Таблица Петрова В. А. и Думлера С. А., имитирующая традиционную организацию производственного процесса с простоями рабочих и с межоперационным пролеживанием деталей.
Свойства таблицы:
1. Цифра в нижнем правом углу указывает длительность совокупного цикла изготовления всех деталей.
2. Разность между большим и меньшим числами, расположенными в смежных колонках, считая от нижней строки к ближайшей высшей, слева на право, характеризует величину простоя станка. Сумма всех таких разностей дает суммарную величину простоя станков (∑tпр = 22).
3. Разность между большим и меньшим числами, расположенными в смежных колонках, считая от верхней строки к ближайшей низшей, справа на лево, характеризует величину времени межоперационного пролеживания детали. Сумма всех этих разностей дает суммарную величину времени пролеживания всех деталей (∑tмо = 26).
Следствие 10. Условия непрерывности загрузки рабочих мест и непрерывности изготовления каждого предмета труда позволяют по-новому решить проблему быстрого (без перебора всех вариантов) определения оптимальной и универсальной очерёдности запуска деталей в производство.
Оптимальная и универсальная очерёдность запуска деталей в производство.
Эта очерёдность запуска не случайно получила название универсальной. Она не теряет оптимальности, если какое-либо количество деталей выпадает из очереди. Другие очерёдности запуска при выпадении из очереди хотя бы одной детали уже теряют свою оптимальность. Поэтому на практике вместо оптимальных очерёдностей запуска деталей в производство используют разные правила приоритетов.
Эта очерёдность запуска является универсальной еще и по другой причине. Она способна одновременно определить очередность запуска по двум критериям: (по традиционному) минимизация цикла производства и (по динамическому) минимизация времени простоев рабочих мест или обеспечение наилучшей непрерывности загрузки всех плановых рабочих мест.
Каждая деталь имеет свою структуру трудоемкости, которая, как правило, отличается от равномерной (идеальной) структуры большим преобладанием трудоемкости финишных либо стартовых операций.
Детали с преобладающей трудоемкостью стартовых операций, в сравнении с деталями с преобладающей трудоемкостью финишных операций, при прочих равных условиях значительно позднее попадают на финишные операции процесса обработки. При этом время развертывания процесса обработки (т. е. время включения в работу всех участвующих в обработке рабочих мест) затягивается, что удлиняет совокупный цикл изготовления деталей, и удлиняет его тем заметнее, чем больше общая трудоемкость этой детали. Если условимся и структуру трудоемкости деталей с преобладающей трудоёмкостью стартовых операций будем считать отрицательной, то для обеспечения минимизации совокупного цикла эти детали надо запускать в очередности от наименьшей (-М) трудоемкости детали к большей (-Б), т. е. по схеме (-М) → (- Б).
При обработке деталей с преобладающей трудоемкостью финишных операций время развертывания процесса обработки, или время включения в работу всех участвующих в обработке рабочих мест, уменьшается, и это соответственно сокращает совокупный цикл изготовления деталей. И сокращает его тем больше, чем меньше общая трудоемкость такой детали. Поэтому структуру трудоемкости деталей с преобладающей трудоемкостью финишных операций будем считать положительной. Тогда для обеспечения минимизации совокупного цикла эти детали надо запускать в очередности от наименьшей (+ М) трудоемкости детали к большей (+Б), т. е. (+М) → (+Б).
Так как детали с положительной структурой трудоемкости относительно сокращают совокупный цикл, а детали с отрицательной структурой трудоемкости относительно удлиняют совокупный цикл, то очередность запуска деталей по схеме (+М)→(+Б)(-М)→(-Б) оптимальна для достижения минимального совокупного цикла изготовления деталей.
Критерий минимизации совокупного цикла противоположен критерию минимизации перерывов в загрузке рабочих мест. Так, непрерывность движения деталей (минимальный совокупный цикл) в производстве достигается за счет возрастания прерывности в загрузке рабочих мест, и, наоборот, минимизация простоев рабочих мест достигается за счет замедления движения деталей. Поэтому очередность запуска деталей на минимизацию простоев рабочих мест противоположна очередности запуска деталей на минимизацию совокупного цикла, т. е. имеет схему: (-Б)→(-М)(+Б)→(+М).
Если структуру трудоемкости детали разделить пополам и сравнить трудоемкости первой и второй ее половины, то в большинстве случаев легко устанавливается преобладание стартовых или финишных операций. А этого достаточно, чтобы в соответствии с вышеприведенными схемами запуска построить очередность запуска деталей в производство.
Однако встречаются все же детали с симметричной и близкой к симметричной структурами трудоемкости, когда преобладание стартовых или финишных операций не выявляется. В этом случае используют специальные индексы, оценивающие структуру трудоемкости детали по первой и последней ее операциям:
, 
, 
где ui,1, ui,k — индексы структуры трудоемкости i-й детали, взятые относительно первого и последнего (k-го) элемента структуры;
tij — трудоемкость i-й детали на j-й операции техмаршрута.
Эти индексы структуры трудоемкости чувствительны к распределению трудоемкости детали относительно финишных и стартовых операций. Чем меньше тот или иной индекс структуры трудоемкости детали, тем больше масса трудоемкости сосредоточена в базовых элементах. Так, если ui,1 > ui,k, то структура трудоемкости детали положительная. Если ui,1 < ui,k, то структура трудоемкости детали отрицательная. В общем случае очередность запуска деталей определяют по вышеприведенным календарным схемам с помощью индексов очередности запуска детали:
где ti - общая трудоемкость детали.
Очерёдность запуска деталей в производство по k-му элементу, для упреждающего гашения возможного появления «узких мест».
С помощью индексов структуры трудоемкости каждая деталь может оцениваться по любому ее k-му элементу структуры. Индекс структуры трудоемкости детали по любому ее k-му элементу подсчитывается по формуле
Если детали принадлежат одному МКД (или подлежат изготовлению на одном маршрутном участке) и для них относительно каждой k-й операции детали исчислены индексы структуры трудоемкости, то с их помощью в составе запускаемых деталей всегда можно быстро найти детали, которые на k-й операции имеют минимальную трудоемкость (эта деталь на k-й операции имеет наибольший индекс по сравнению с индексами других деталей на этой же операции) или максимальную трудоемкость (искомая деталь на k-й операций имеет минимальный индекс по сравнению с индексами других деталей на этой же операции).
Очередности запуска деталей по k-му элементу могут использоваться для гашения возможного появления «узких» и «широких» мест в загрузке производственного участка. Норматив пропорций незавершенного производства, измеренный по остаточной трудоемкости к запуску или в заделе, позволяет не менее чем за трое суток определить группу рабочих мест, которая может стать «узким местом».
Например, уменьшение фактического объема работ против нормативного, подлежащего запуску на k-й операции техмаршрута, означает появление «широкого места» в загрузке предметно-замкнутого участка. Для ликвидации этого «широкого места» запускают детали, которые на этой k-й операции имеют наибольшую трудоемкость, а на предыдущих операциях — наименьшую. Такая деталь быстрее других достигнет k-й операции техмаршрута и больше других компенсирует имевший место недостаток работ к запуску. Такие детали отыскивают с помощью индексов структуры их трудоемкости по k-му элементу.
Если, например, возникло увеличение фактического объема работ против нормативного, подлежащего запуску на k-й операции техмаршрута, это означает появление «узкого места» в загрузке предметно-замкнутого участка. В этом случае каждая последующая по ходу процесса группа рабочих мест может стать «широким местом». Для ликвидации этого «широкого места» нужно гасить предыдущее «узкое место». Для этого запускают детали, которые на возможном «узком месте» или k-й операции процесса имеют наибольшую трудоемкость, а на предыдущих операциях — наименьшую. Такая деталь быстрее других достигнет k-й операции техмаршрута и меньше других загрузит перегруженную группу рабочих, то есть детали будут быстрее проходить через «узкое место» и своевременно загружать рабочие места последующей операцией процесса, которая испытывает недогрузку или недостаток работ к запуску. Такие детали также легко отыскиваются с помощью индексов структуры их трудоемкости по k-му элементу.