Раздел 1. Технологические процессы и их системы. Формирование, функционирование и развитие

ЛЕКЦИЯ 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС - ОСНОВНОЕ ЗВЕНО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА

1. Общие сведения о технодинамике

Переход к интенсивному периоду развития экономики на современном этапе связан в первую очередь с существенным расширением технологических возможностей производства. При этом рост производства должен достигаться не за счет тиражирования существующих технологий или до­полнения их незначительными усовершенствованиями и рационализациями, а путем широкомасштабного внедрения новых технологических способов, которые предназначены не только для производства традиционного набора продуктов, но и принципиально новых продуктов, обладающих новыми потребительскими качествами.

Развитие отдельных технологий и их систем - главный и определяющий внутренний процесс совершенствования производственной базы экономики. В свою очередь, непременным условием оптимального и эффективного развития экономики является такой уровень знаний о ее производящей части, который позволил бы выявить закономерности функционирования как экономической системы в целом, так и составных её элементов.

В рамках экономических наук, так же как и технических наук оказалось невозможным определять, учитывать и описывать развитие технологических процессов, а также механизм создания, совершенствования и распространения технологий. Категории экономических наук, такие как стоимость, прибыль, приведенные затраты, как правило, описывают сложившийся технологический процесс и в своей сути статичные и частные. Категории технических наук не позволяют определить экономическую целесообразность использования той или иной технологии.

На стыке экономических и технических наук зародилось новое направление - технологическая динамика - технодинамика.

Технодинамика - это наука о закономерностях зарождения, развития и распространения технологий, технологических процессов, о закономерностях формирования и развития их систем.

Технодинамика занимается исследованием и описанием развития конкретных технологических процессов, выявлением закономерностей этого развития.

При этом технодинамический подход заключается в исследовании развития систем технологий, а динамика отдельной технологии рассматривается как элемент такого развития. В соответствии с теорией технодинамики изучение развития производства в целом можно заменять изучением динамики развития систем технологических процессов, которые более просты и менее подвержены изменениям, а также зависят от меньшего числа параметров. В свою очередь, на основе выявления закономерностей развития технологических процессов разрабатываются основы теории развития и функционирования систем технологических процессов. На базе этой теории строится теория управления развитием технологических процессов. Для оптимального управления научно-техническим развитием производства необходимо в каждый момент четко знать:

- место управлявшего воздействия;

- тип управляющего воздействия;

- последствия управляющего воздействия.

Четкое знание этих трех факторов позволит не только строить обоснованную политику совершенствования производственной базы экономики, но и избежать существенных ошибок в ходе этого совершенствования.

В основе теории управления развитием технологических комплексов лежит концепция активной глобальной технологической оптимизации.

Непрерывная динамическая оптимизация в соответствии с принципом оптимальности должна обеспечивать в каждый момент времени такое качественное состояние производства, которое обеспечивает не только выпуск необходимого количества продукции, но и непрерывное развитие технологической части производственной системы.

В свою очередь, чтобы знать, как совершенствовать сам технологический процесс, необходимо знать, что это такое.

1. Понятие производственного и технологического процесса

Для изготовления любого вида продукции необходимо иметь:

1) предметы труда, то есть то, на что направлен труд человека (сырье, материалы и т.д.);

2) орудия труда, то есть то, при помощи чего человек воздействует на предмет труда (станки, механизмы, инструменты);

3) труд, то есть целенаправленную деятельность человека.

Совокупность этих трех факторов образует производственную систему.

Производственная система - организационно целостное структурное подразделение, в котором реализуется совокупность взаимосвязанных производственных процессов, направленных на изготовление конкретной продукции.

В общем случае, производственной системой может быть цех, завод, комбинат и т.д.

В соответствии с характером переноса труда можно выделить две части производственной системы:

-одну часть, где непосредственно происходит перенос труда на про­дукт - систему технологических процессов производства;

- другую часть, где обеспечивается эффективное функционирование и развитие систем технологических процессов производства, то есть службы учета, снабжения, управления и т.д.

В производственной системе реализуется производственный процесс, то есть совокупность всех действий людей и орудий труда, необходимых для изготовления или ремонта продукции в конкретной производственной системе, (например, на предприятии).

Если выделить из производственного процесса ту часть действий, которая непосредственно формирует продукт производства, то это и будет технологический процесс.

Технологический процесс - это основная часть производственного процесса, содержащая последовательно направленные на создание заданного объекта действия, каждое из которых основано на каком-либо ес­тественном процессе (физическом, химическом, биологическом и т.д.) и человеческой деятельности.

Можно дать и другое определение технологического процесса.

Технологический процесс - это часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и (или) определению состояния пред­мета труда.

Характер технологического процесса (способа воздействия на пред­мет труда) вытекает из его цели, физико-химических свойств предме­та труда, и других его особенностей, возможностей орудий труда, а также зависит от структуры и организации производства.

Выбор конкретного технологического процесса определяется наличием и возможностями предмета труда, а также экономической целесообразностью.

При этом специфика технологических процессов определяет специфику производства в целом.

Таким образом, в производственной системе главенствующая роль принадлежит технологическому процессу, так как только его совершенствование определяет направление преобразований производственной системы в целом.

Если за счет совершенствования в сфере управления и организации может быть получен эффект, то его величина ограничена объективными техническими возможностями производства.

Неограниченный рост производительности труда возможен лишь при совершенствовании технологического процесса.

В отличие от производственной системы в целом и от процессов управления и организации производства технологический процесс практически не зависит от субъективных качеств человека.

В целом развитие технологий является следствием воздействия самых различных факторов и, в общем случае, является вполне управ­ляемым процессом. Удачное техническое решение, обеспечивает повышение производительности труда и качества выпускаемой продукции, для одной группы технологических процессов, и может практи­чески не сказаться при его реализации для другой группы. Это сви­детельствует о том, что без изучения сущности технологического про­цесса и наиболее полно характеризующих его параметров невозможно для всего многообразия технологических процессов выявить факторы, оказывающие определяющее значение на их развитие.

1.3. Основные параметры и характеристики технологического процесса

При изучении технологических процессов, для их анализа и характеристики применяют различные параметры.

Параметры, характеризующие тот или иной технологический процесс выбираются в зависимости от поставленных целей. В общем случае можно выделить три группы параметров:

- частны е;

- единичные;

- обобщенные.

Частные параметры используются для выделения конкретного технологического процесса из ряда аналогичных. Эти параметры характеризуют индивидуальные особенности конкретных технологических процессов. Это - параметры собственно технологического процесса (например, температура, давление, состав предметов труда, орудий труда и т.д.),

Используя частные параметры можно проанализировать, например, эффективность использовать оборудования на двух предприятиях, выпускающих одну и ту же продукцию и использующих одну и ту же технологию ее изготовления. Однако частные параметры не дают возможность проследить динамику развития технологического процесса под действием различных факторов, а также оценить эффективность используемой технологии.

Единичные параметры используются для сравнения однотипных технологических процессов при их сравнительном анализе и оценке. Совершенно очевидно, что единичные параметры являются более обобщен­ными показателями, характеризующими технологический процесс. Используя эти параметры можно дать сравнительную оценку каких-либо технологий, выпускающих один и тот же продукт. Например, сравнить эффективность производства стали конвертерным или мартеновским способом.

Однако, как и частные, единичные параметры технологических процессов не позволяют проводить технико-экономическую оценку любых технологических процессов, выявить общие закономерности их развития.

Важнейшими единичными параметрами, характеризующими технологический процесс, являются: удельный расход материалов на единицу продукции; количество и качество выпускаемой продукции; произво­дительность труда; производительность используемого оборудования; интенсивность ведения технологического процесса и т.д.

Интегральными параметрами этой группы являются:

- себестоимость продукции;

- капитальные затраты.

Себестоимость продукции - это затраты конкретного предприятия на изготовление и сбыт продукции в денежном выражении.

Под капитальными затратами понимают общую стоимость предприя­тия (основные фонды).

Анализ важнейших параметров технологических процессов позво­ляет сделать вывод об основных тенденциях развития конкретной тех­нологии.

При технико-экономическом анализе технологических процессов широко используются материальные и энергетические балансы.

Материальный баланс, являющийся проявлением закона сохранения массы вещества в условиях производства, утверждает, что масса веществ, поступающих на технологическую операцию (приход), равна массе веществ, образующихся в ходе технологической операции (расход).

Полный материальный баланс реального технологического процес­са рассчитывается как сумма балансов отдельных стадий (операций). Материальный баланс принято рассчитывать на единицу массы целевого продукта.

Энергетические балансы составляют на основе материальных балансов отдельных стадий технологического процесса. Энергетические балансы являются проявлением закона сохранения энергии в техноло­гических процессах. Находят наибольшее применение в химико-технологических процессах, где основной формой изменения энергетичес­кого состояния системы является тепловая энергия.

Материальный и энергетический балансы являются основой для расчета любых технико-экономических показателей производства и составления балансов предприятий.

Частные и единичные параметры дают достаточно полную характеристику технологического процесса и позволяют проследить динамику его развития в сравнении с ему подобными, но они не вскрывают глу­бину сущности процесса, позволяющей сопоставлять его со всем много­образием технологических процессов.

Действительно, практически невозможно и некорректно сравнивать, например, энергоемкость сборки автомобиля и выплавки стали.

Для выявления закономерностей развития технологических про­цессов в общем виде используют обобщенные параметры:

- живой труд;

- прошлый труд, которые затрагиваются внутри технологического про­цесса.

Эти два параметра определяют протекание любого технологичес­кого процесса и на выявлении их сущности мы остановимся подробнее.

1.4. Динамика трудовых затрат при развитии технологических процессов

Производство любого вила продукции связано с необходимостью трудозатрат. Общие затраты труда на производство продукция сос­тоят из затрат прошлого труда (овеществленного) и живого труда.

Прошлый или овеществленный труд включает в себя все затрата труда, связанные с получением исходного для данной технологии продукта, а также затраты на орудия труда, используемые в анализируе­мом технологическом процессе.

Живой труд включает все затраты труда предусмотренные в анали­зируемой технологии для получения готовой продукции.

Затраты труда на производство практически любого вида про­дукция представляет собой совокупность прошлого и живого труда, поэтому такие затраты являются наиболее обобщенными технологическими параметрами. С их помощью представляется возможность проводить наиболее общий экономический анализ используемого в данном производстве технологического процесса.

Очевидно, что на затраты прошлого труда, характеристики рассматриваемой технологии не могут оказать никакого влияния. Следовательно, прошлый труд выступает относительно неизменной частью в общей структуре затрат на производство продукции.

Вся экономическая деятельность предприятий должна быть направлена на уменьшение доли живого труда в общей структуре трудозатрат, так как объем живого труда зависит от параметров и характеристик применяемой технологии производства. Уменьшение доли живого труда позволяет уменьшить общие трудозатраты на производство продукции, что является целью экономической деятельности предприятия.

Уменьшить долю живого труда позволяет вооруженность труда в технологическом процессе наиболее прогрессивным инструментом, оснаст­кой, оборудованием, а также механизация и автоматизация производ­ственных процессов.

Таким образом, совершенствование любого технологического про­цесса осуществляется за счет повышения эффективности использования прошлого труда и снижения затрат живого труда.

Показать соотношение живого и прошлого труда в конкретном технологическом процессе - значит дать однозначную характеристику про­цессу. Совершенно очевидно, что при этом необходимо учитывать толь­ко живой и прошлый труд, перенесенные на предмет труда в данном технологическом процессе.

Итак, соотношение между величинами живого и прошлого труда однозначно характеризует любой технологический процесс, определяет качество используемой технологии.

В то же время при выявлении относительной величины изменения живого и прошлого труда можно наглядно показать динамику развития процесса, определить закономерности этого развития.

Пока мы рассмотрели качественную сторону использования пока­зателей затрат живого и прошлого труда для анализа технологических процессов. Чтобы определить количественные показатели трудозатрат в реальном технологическом процессе, необходимо рассматривать про­цесс в динамике, то есть в развитии.

Технологический процесс, как и любая другая динамическая сис­тема, развивается в определенных направлениях, вытекающих из его природы.

Пути этого развития вытекают из возможных вариантов динамики живого и прошлого труда и принципиальных технических возможностей их обеспечения.

Обозначим через Тж и Тп соответственно удельные затраты живого и прошлого труда в технологическом процессе.

Если рассматривать технологический процесс в развитии, то есть в изменении с течением времени, то тогда правомерно рассмат­ривать функции

Тж(t) и Тп(t), где t - время.

Таким образом, труд, отнесенный к единице продукции мы рассмат­риваем как непрерывную функцию, изменяющуюся во времени.

В общем случае изменение живого и прошлого труда может идти различными путями, которые и определяют варианты развития технологических процессов. Как отмечал К. Маркс: "...Повышение производи­тельности труда заключается именно в том, что доля живого труда уменьшается, а доля прошлого труда увеличивается, но увеличивает­ся так, что общая сумма труда, заключающаяся в товаре, уменьшает­ся, что, следовательно, количество живого труда уменьшается больше, чем увеличивается количество прошлого труда...".

Исходя из этого функция Тж(t) + Тп(t), должна убывать по ме­ре совершенствования (настоящего совершенствования) технологичес­кого процесса.

Рассмотрим возможные варианты динамики трудовых затрат при развитии технологических процессов.

В общем случае, при развитии технологического процесса воз­можно ;

а) одновременное повышение затрат живого и прошлого труда с тече­нием времени;

6) одновременное снижение затрат живого и прошлого труда с течением времени;

в) повышение затрат живого труда при снижении затрат прошлого тру­да с течением времени;

г ) понижение затрат живого труда при одновременном повышении затрат прошлого труда с течением времени.

Схематично данные варианты развития изображены на рис.1.1.

а). б).

в). г).

Рис.1.1. Основное варианты развития технологических процессов :

а) одновременное повышение затрат живого и прошлого труда;

б) одновременное снижение затрат живого и прошлого труда;

в) повышение затрат живого труда при снижении затрат прошлого труда;

г) снижение затрат живого труда при повышении затрат прошлого труда.

Следует оговориться сразу, что путь увеличения объемов живого труда по мере развития технологического процесса ни в коем слу­чае нельзя считать прогрессивным направлением технического развития.

Хотя, к сожалению, у нас еще встречается такое "совершенство­вание" технологических процессов, особенно при ремонтных работах и техническом обслуживании. Это - тупиковый путь, который обеспечивает не повышение производительности труда, а напротив, ее снижение. А это - явное противоречие мировым тенденциям развития сис­тем технологий промышленного производства.

Таким образом, мы исключаем из дальнейшего анализа варианты развития «а» и «в».

Что касается оставшихся вариантов развития, необходимо отме­тить следующее.

Для определения прогрессивности развития технологического про­цесса необходимо рассматривать функции Тж(t) и Тп(t) не в отдель­ности , а в совокупности общих трудовых затрат, то есть изучать функцию Тж(t) + Тп(t). Тогда оставшиеся варианты развития технологи­ческих процессов графически будут выглядеть следующим образом.

Т ж,Тп Тж,Тп

t t

а). б).

Рис.1.2. Варианты развития технологических процессов:

а). вариант неограниченного развития ;

б). вариант ограниченного развития.

Согласно совершенно справедливому утверждению К. Маркса повы­шение производительности труда будет обеспечено лишь при общем снижении трудозатрат по мере развития технологического процесса.

Вариант а на рис.1.2 полностью отвечает этим требованиям, экономическое развитие по такому пути высокоэффективно. Этот ва­риант допускает неограниченное развитие.

Согласно варианту б на рис.1.2 суммарные затраты живого и прошлого труда уменьшаются только до определенного времени разви­тая технологического процесса (время t^* ), затем они снова возрас­тают.

Этот вариант допускает ограниченное развитие.

Таким образом, мы определили два оптимальных пути совершенствования технологических процессов: с ограниченным и неограниченным развитием.

Реальные направления воплощения этих вариантов развития в технологических процессах мы рассмотрим ниже.

Пока лишь сделаем предварительный вывод, основанный на следующем.

Как показывает мировая практика совершенствования технологи­ческих процессов, улучшение технологического процесса в большинст­ве случаев и в первую очередь сопровождается увеличением затрат прошлого труда (это и усложнение конструкции оборудования, все боль­шее использование средств механизации и автоматизации и т.д.).

Таким образом, налицо вариант ограниченного развития техноло­гического процесса, хотя, в целом, участие человека в технологи­ческом процессе уменьшается и, следовательно, уменьшается доля живо­го труда.

В данном случае исключительно важно определить тот предел, при достижении которого дальнейшее наращивание доли прошлого труда (иными словами, объемов используемого оборудования) приведет к обще­му снижению производительности труда. Изучение динамики трудовых затрат при развитии технологичес­ких процессов как раз и позволяет определить границы оптимального развития того или иного технологического процесса.

1.5. Структура технологического процесса. Технологические процессы с дискретными и непрерывными технологическими циклами

Любой технологический процесс можно рассматривать как систему более мелких технологических процессов или как часть более сложного технологического процесса.

Например, технологический процесс сборки двигателя автомоби­ля с одной стороны можно разделить на технически различающиеся технологические процессы сборки блока цилиндров, коробки перемены передач, шатунно-поршевой группы. С другой стороны сам технологический процесс сборки двигателя является частью технологического процесса сборки автомобиля в целом.

Однако в структуре сложного технологического процесса можно выделить всегда так называемый элементарный технологический процесс, то есть процесс, который при дальнейшем упрощении теряет свои характерные признаки.

Таким образом, элементарные (простейшие) технологические про­цессы выступают составной частью сложных.

В свою очередь элементарный технологический процесс можно расчленить на ряд простейших составлявших его фрагментов, называемых технологическими операциями.

Технологическая операция - законченная часть технологическо­го процесса, выполняемая на одном рабочем месте и характеризуемая постоянством предмета труда, орудий труда и характером воздействия на предмет труда.

Частями технологической операции являются технологический переход и вспомогательный переход.

Технологический переход - законченная часть технологической операции, характеризующаяся постоянством применяемого инструмента (средства труда), режимов работы оборудования (орудия труда), мес­та воздействия на предмет труда.

Вспомогательный переход - часть технологической операции, состоящая из действий исполнителя и орудий труда, которые не вызы­вает изменения состояния предметов труда, однако необходимы для выполнения технологического перехода.

В свою очередь, в состав технологического перехода входят ра­бочий ход и вспомогательный ход.

Рабочий ход - элементарное звено технологического перехода, его законченная часть, связанная с однократным изменением формы, размеров, свойств, состояния предмета труда в соответствии с целью технологического процесса.

Вспомогательный ход - часть технологического перехода, представляющая однократное изменение положения средства труда и (или) исполнителя без изменения состояния предмета труда.

Структура технологического процесса схематично изображена на рис. 1.3.

Проиллюстрируем вышеизложенное примером технологического процесса обработки материалов резанием. При обработке детали резанием используют, как правило, несколько формообразующих операций отличающихся, в принципе, используемым инструментом и режимами обработки (сверление, точение, фрезерование и т.д.). В свою очередь, простейшая операция, например, сверление, включает в себя техно­логический переход (непосредственно сверление) и вспомогательные переходы (установка обрабатываемой детали, инструмента, включение станка, снятие детали после обработки). Технологический переход сверления, в свою очередь, включает в себя по крайней мере один рабочий ход (снятие стружки и образование отверстая по мере пере­мещения сверла) и два вспомогательных хода (подвод сверла к дета­ли и отвод сверла в исходное положение после получения отверстия).

Р ис. 1.3 Структура технологического процесса

Из приведенной структуры технологического процесса хорошо видно, что технологический процесс включает как рабочие действия, направленные на изменение свойств предмета труда, так и вспомога­тельные - направленные на обслуживание рабочих действий. Те и дру­гие действия необходимы для производства продукции.

Необходимо отметить, что особенностью технологический опера­ций в некоторых технологических процессах может быть неполный на­бор их составных элементов (например, отсутствие вспомогательного перехода).

Соотношение между основными (рабочими) и вспомогательными действиями может существенно колебаться в зависимости от вида технологии, а для некоторых технологий даже отсутствовать или совмещаться во времени с рабочим вспомогательный ход (в основном в процессах с непрерывным технологическим циклом).

Основополагающим и существенным звеном всех технологических процессов является рабочий ход - то элементарное звено воздейст­вия на предмет труда, которое характеризует сущность технологи­ческого процесса.

Разделение технологического процесса на составляющие его эле­мента позволяет выявить пути и закономерности его развития о чем подробнее поговорим ниже.

В свою очередь, технологические процессы по способу органи­зации делятся на две группы: