Одним из основных показателей эффективности подготовки производства является длительность цикла (Тц) – календарного времени от начала до окончания подготовки производства нового изделия:
Тц = а1 · Т1+а2 · Т2 +…+ аn · Тn,
где а1, а2, … аn – корректирующие коэффициенты, учитывающие параллельное и параллельно-последовательное выполнение работ в процессе ПП;
Т1, Т2, … Тn – трудоемкость выполнения работ на каждой стадии ПП.
Сокращение длительности цикла подготовки производства (ПП) – важное условие своевременного выхода с новой продукцией на рынок. Оно может быть обеспечено разными путями.
Большое значение для повышения эффективности проектно-конструкторских работ имеют компьютерные системы (локальные и глобальные). Особенностью локальных систем является их автономность и нацеленность на решение специализированных задач. Глобальная сеть (Интернет) позволяет получать любую информацию, используя адресную систему.
Применение компьютерных технологий в конструкторских службах значительно повышает уровень унификации и стандартизации конструкции за счет оперативного поиска патентов, стандартов, выполненных ранее конструкторских решений, улучшает учет вносимых в документацию изменений и т.д. Большой удельный вес в затратах конструкторского труда имеют расчеты и выполнение графической части проектов, часто носящие рутинный характер. Автоматизация проектно-конструкторских работ позволяет переложить выполнение этих работ на компьютерные системы – системы автоматизированного проектирования (САПР).
Одной из наиболее организационно разработанных САПР является система CAD/CAM – автоматизированное проектирование / автоматизированное управление. Система CAD включает несколько подсистем: подсистему компоновочного проектирования с блоками двух- и трехмерной графики; подсистему строительной части проекта; подсистему технологической части проекта с формированием чертежей; подсистему расчета потребности в материальных и трудовых ресурсах. Система САМ включает подсистемы управления (планирования), оценки и контроля качества (анализ эффективности работы по проекту), документооборота с базой данных.
Применение в САПР вычислительных машин и терминального оборудования, наличие автоматизированных рабочих мест (АРМ) конструкторов, позволяющих кодировать чертежи, подготавливать информацию для ввода в компьютер, редактировать текст и графику, привели к существенному перераспределению функций между конструктором и компьютером, изменили технологию и организацию работ в конструкторских подразделениях. В итоге конструкторы освобождаются от выполнения рутинных операций.
Отечественным машиностроением накоплен значительный опыт по созданию и использованию систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП). Основными задачами, решаемыми при внедрении САПР ТП, являются:
- сокращение сроков разработки технологических процессов;
- повышение производительности труда работников, занятых технологической подготовкой производства;
- повышение качества работ;
- уменьшение стоимости работ по ПП.
Для функционирования САПР ТП на предприятии необходимо создать информационную базу, которая должна содержать классификаторы заготовок, деталей, оборудования, режущего, вспомогательного и измерительного инструмента, средств технологического оснащения, действующие ГОСТы, стандарты предприятия, рекомендации и руководящие материалы.
Соблюдение требований Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП) способствует высокой эффективности ПП за счет построения единой технологической цепи: унификация и обеспечение технологичности изделий – применение типовых технологических процессов – разработка и применение переналаживаемых средств технологического оснащения – автоматизация производственных процессов и инженерного труда.
Применение ЕСТПП повышает уровень использования типовых и стандартных технологических процессов, стандартной переналаживаемой оснастки и переналаживаемого оборудования, средств автоматизации производственных процессов, увеличивает гибкость производственных процессов к переналадке на выпуск новой продукции, сокращает цикл технической подготовки производства и снижает затраты на ее проведение.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Назовите этапы НИР.
2. Назовите этапы ОКР.
3. Охарактеризуйте зарубежный опыт НИОКР.
4. От чего зависит результативность НИОКР?
5. Какие факторы сдерживают развитие НИОКР?
6. Почему НИОКР ориентируется на маркетинг?
7. Каков уровень НИОКР на предприятиях, различающихся стадией развития, стратегией?
8. Определите цель, формы функционально-стоимостного анализа в НИОКР.
9. Как оценить проект НИОКР?
10. Охарактеризуйте риски НИОКР.
11. Какие стадии включает полный цикл подготовки производства?
12. Охарактеризуйте этапы конструкторской подготовки производства.
13. Какие коэффициенты рассчитываются для оценки технологичности конструкции?
14. Назовите основные задачи технологической подготовки производства.
15. Какие системы организации технологической подготовки производства применяются на предприятиях?
16. Как и с какой целью рассчитывается технологическая себестоимость?
17. Охарактеризуйте этапы организационно-экономической подготовки производства.
18. В чем суть социально-психологической подготовки производства?
19. С чем связана необходимость проведения экологической подготовки производства?
Таблица 13.2
Характеристика типов производства
| Сравниваемые характеристики | Массовый | Серийный | Единичный | |
| 1. Номенклатура | Ограниченная номен-клатура деталей, изготавливаемых в большом объеме | Устойчивая номенклатура (при мелкосерийном менее устойчивая) повторяющихся в производстве изделий. Изготовление изделий сериями (партиями) определенного размера | Неограниченная номенклатура деталей, изготовляемых по заказу | |
| 2. Повторяемость выпуска | Постоянно повторяется | Периодически повторяется. Повторяемость выпуска изделий позволяет организовать выпуск продукции более или менее ритмично. Экономически целесообразно производить выпуск продукции по циклически повторяющемуся графику, что обеспечивает порядок чередования изделий в цехах, на производственных участках и рабочих местах | Не повторяется | |
| 3. Специализация рабочих мест | Закрепляется одна-две операции | Специализация рабочих мест на выполнении нескольких периодически повторяющихся операций. Организация труда отличается высокой специализацией | Отсутствует закрепление операций | |
| 4. Движение предметов труда в процессе производства | Параллельное движение деталей | Параллельно-последовательное движение деталей. В цехах – предметно-замкнутые участки. Предметная специализация участков позволяет обрабатывать партии деталей параллельно на нескольких станках, выполняющих следующие друг за другом операции. Организация прямоточного перемещения деталей в процессе их изготовления | Последовательное движение деталей | |
| 5. Унификация деталей и узлов | Предпосылки применения унифицированных и взаимозаменяемых элементов | Часть изделий являются родственными по конструктивно-технологическим признакам. Имеется возможность проводить унификацию изделий и технологических процессов | Ограниченная возможность унификации деталей и узлов | |
| 6. Форма организации производственного процесса | Прямолинейная | Предметная групповая, гибкая предметная. Группировка оборудования и рабочих мест преимущественно на основе предметного принципа | Технологическая. Производственные участки строятся по технологическому принципу с расстановкой оборудования по однородным группам. Производство должно быть достаточно гибким и приспособленным к выполнению различных производственных заказов | |
| 7. Применяемое оборудование и оснастка | Дорогостоящее высокопроизводительное оборудование: специальное, станки-автоматы и автоматические линии, манипуляторы. Специальная технологическая оснастка | Специальное и универсальное оборудование (в зависимости от масштаба серийности). Быстро переналаживаемые станки-автоматы и автоматические линии, переналаживаемые манипуляторы с программным управлением | Универсальное оборудование и оснастка, обеспечивающие изготовление деталей широкой номенклатуры | |
| 8. Расположение оборудования | По ходу технологического процесса обработки отдельных деталей | По группам для обработки конструктивно и технологически однородных деталей | По группам однородных станков | |
| 9. Квалификация рабочих | Рабочие низкой квалификации | Широкое применение рабочих средней квалификации. Значительно меньшая в сравнении с единичным производством доля ручных работ в общей трудоемкости изготовления изделий Условия работы позволяют рабочему хорошо освоить инструмент, приспособления, процесс обработки, приобрести навыки и усовершенствовать приемы обработки. Наладка оборудования осуществляется специальными рабочими-наладчиками | Рабочие высокой квалификации – универсалы (наладчики, операторы), обладающие различными профессиональными навыками, позволяющими выполнять разнообразные работы на многих участках, особенно в опытном производстве | |
| 10. Степень детализации разработки технологического процесса и расходных нормативов | Тщательная разработка технологического процесса по переделам, норм затрат труда, материалов и других нормативов. | Технологические процессы обработки и сборки разрабатываются детально, операции представляются по переходам. Устанавливаются режимы обработки, достаточно точные технологические нормы времени. Степень детализации разработки технологического процесса и расходных нормативов зависит от уровня серийности производства. | Технологические процессы разрабатываются укрупненно в виде маршрутных карт на обработку деталей по каждому заказу. Укрупненные нормы расхода материала | |
| 11. Технико-экономические показатели | Предпосылки высоких технико-экономических показателей: снижения трудозатрат, издержек, оборотных средств, более короткого производственного цикла, меньших перерывов в процессе производства. | Сокращение в сравнении с единичным производством трудоемкости, длительности цикла, перерывов и себестоимости изготовления изделий. Снижаются объемы незавершенного производства. | Трудности в бесперебойном снабжении. Сравнительно большие запасы материалов, что ведет к омертвлению оборотных средств. Относительно вы-сокая трудоемкость изделий и большой объем незавершенного производства вследствие длительного пролеживания деталей между операциями. Высокая доля заработной платы в себестоимости | |
Предприятия единичного типа производства изготавливают одинаковые изделия в единичных количествах, которые либо не повторяются, либо повторяются редко и нерегулярно. На рабочих местах единичного производства выполняются различные операции. Коэффициент закрепления операций для единичного производства принимается свыше 40.
Тип производства предопределяет производственную структуру предприятия и цехов, характер загрузки рабочих мест и движения предметов труда в процессе производства. Каждому типу производства свойственны определенные особенности организации производства, труда и материально-технического снабжения, состав оборудования, применяемые технологические процессы, состав и квалификация кадров (таблица 13.2).
Форма организации производства – определенное сочетание, структурное построение во времени и в пространстве элементов производственного процесса.
Различные структурные построения во времени и пространстве образуют совокупность основных форм организации производства.
Временная структура форм организации производства определяется составом элементов производственного процесса и порядком их взаимодействия во времени. По виду временной структуры различают формы организации с последовательной, параллельной и параллельно-последовательной передачей предметов труда в производстве.
Форма организации с последовательной передачей предметов труда представляет собой такое сочетание элементов производственного процесса, при котором обеспечивается движение обрабатываемых изделий по всем производственным участкам партиями произвольной величины. Предметы труда на каждую последующую операцию передаются лишь после окончания обработки всей партии на предшествующей операции. Данная форма является наиболее гибкой по отношению к изменениям, возникающим в производственной программе, позволяет достаточно полно использовать оборудование, что дает возможность снизить затраты на его приобретение. Недостаток формы организации с последовательной передачей предметов труда заключается в относительно большой длительности производственного цикла, так как каждая деталь перед выполнением последующей операции пролеживает в ожидании обработки всей партии.
Форма организации с параллельной передачей предметов труда основана на таком сочетании элементов производственного процесса, которое позволяет запускать, обрабатывать и передавать предметы труда с операции на операцию поштучно и без ожидания. Такая организация производственного процесса приводит к уменьшению количества деталей, находящихся в обработке, сокращению потребностей в площадях, необходимых для складирования и проходов. Недостаток формы организации с параллельной передачей предметов труда заключается в возможных простоях оборудования (рабочих мест), возникающих вследствие различий в длительности операций.
Форма организации с параллельно-последовательной передачей предметов труда является промежуточной между последовательной и параллельной формами и частично устраняет присущие им недостатки. При этом обеспечиваются непрерывность использования оборудования и рабочей силы, частично параллельное прохождение партии деталей по операциям технологического процесса.
Пространственная структура форм организации производства определяется количеством технологического оборудования, сосредоточенного на рабочей площадке (числом рабочих мест), и расположением их относительно направления движения предметов труда и окружающего пространства.
В зависимости от количества технологического оборудования (рабочих мест) различают однозвенную производственную систему и соответствующую ей структуру обособленного рабочего места и многозвенную систему с цеховой, линейной или ячеистой структурой.
Цеховая пространственная структура характеризуется созданием участков, на которых оборудование (рабочие места) расположено параллельно потоку заготовок, что предполагает их специализацию по признаку технологической однородности. В этом случае партия деталей, поступающая на участок, направляется на одно из свободных рабочих мест, где проходит необходимый цикл обработки, после чего передается на другой участок (в цех).
На участке с линейной пространственной структурой рабочие места (оборудование) располагаются по ходу технологического процесса, и партия деталей, обрабатываемая на участке, передается с одного рабочего места на другое в прямой последовательности.
Ячеистая пространственная структура объединяет признаки линейной и цеховой. Комбинация пространственной и временной структуры производственного процесса при определенном уровне интеграции частичных процессов обусловливает различные формы организации производства: технологическую, предметную, прямоточную, точечную, интегрированную. Рассмотрим характерные черты каждой из них.
Технологическая форма организации характеризуется цеховой структурой с последовательной передачей предметов труда. Такая форма организации широко распространена на машиностроительных заводах, поскольку обеспечивает максимальную загрузку оборудования в условиях мелкосерийного производства и приспособлена к частым изменениям в технологическом процессе. В то же время применение технологической формы имеет ряд отрицательных последствий. Большое количество деталей и их многократное перемещение в процессе обработки приводят к росту объема незавершенного производства и увеличению числа пунктов промежуточного складирования.
Предметная форма организации производства имеет ячеистую структуру с параллельно-последовательной (последовательной) передачей предметов труда в производстве. На предметном участке устанавливается, как правило, все оборудование, необходимое для обработки группы деталей от начала и до конца технологического процесса. Если технологический цикл обработки замыкается в пределах участка, он называется предметно-замкнутым. Предметное построение участков обеспечивает прямоточность и уменьшение длительности производственного цикла изготовления деталей. В сравнении с технологической формой организации предметная позволяет снизить общие расходы на транспортировку деталей, потребность в производственной площади на единицу продукции. Вместе с тем данная форма имеет и недостатки. Главный из них состоит в том, что при определении состава оборудования, устанавливаемого на участке, на первый план выдвигается необходимость выполнения определенных видов обработки, что не всегда обеспечивает полную загрузку оборудования. Кроме того, расширение номенклатуры выпускаемой продукции, ее обновление обусловливают потребность в периодической перепланировке производственных участков, изменении структуры парка оборудования.
Прямоточная форма организации производства характеризуется линейной структурой с поштучной передачей предметов труда. Такая форма обеспечивает реализацию ряда принципов организации: специализации, прямоточности, непрерывности, параллельности. Применение прямоточной формы приводит к сокращению длительности цикла, более эффективному использованию рабочей силы за счет большей специализации труда; уменьшению объема незавершенного производства.
При точечной форме организации производства работа полностью выполняется на одном рабочем месте. Изделие изготавливается там, где находится его основная часть. В качестве примера может служить сборка изделия с перемещением рабочего вокруг него. Организация точечного производства имеет ряд достоинств: обеспечивается возможность частых изменений конструкции изделий и последовательности обработки, возможность изготовления изделий разнообразной номенклатуры в количестве, определяемом потребностями производства; снижаются затраты, повышается гибкость производства.
Интегрированная форма организации производства предполагает объединение основных и вспомогательных операций в единый интегрированный производственный процесс с ячеистой или линейной структурой при последовательной, параллельной или параллельно-последовательной передаче предметов труда в производстве. В отличие от существующей практики раздельного проектирования процессов складирования, транспортировки, управления, обработки на участках с интегрированной формой организации требуется увязать эти частичные процессы в единый производственный процесс. Это достигается путем объединения всех рабочих мест с помощью автоматического транспортно-складского комплекса. Транспортно-складской комплекс представляет собой совокупность взаимосвязанных автоматических и складских устройств, компьютерных систем, предназначенных для организации хранения и перемещения предметов труда между отдельными рабочими местами.
В зависимости от способности к переналадке на выпуск новых изделий перечисленные выше формы организации условно можно разделить на гибкие (переналаживаемые) и жесткие (не переналаживаемые). Жесткие формы организации производства предполагают обработку деталей одного наименования. Изменение в номенклатуре выпускаемой продукции и переход на выпуск конструктивно новой серии изделий вызывает необходимость перепланировки участка, замены оборудования и оснастки. К числу жестких относится поточная форма организации. Гибкие формы организации производства позволяют обеспечить переход на выпуск новых изделий без изменения состава компонентов производственного процесса при незначительных затратах труда и времени.
Различают следующие формы организации производства: гибкое точечное производство, гибкая предметная форма, гибкая поточная форма. Гибкое точечное производство предполагает пространственную структуру обособленного рабочего места без дальнейшей передачи предметов труда в процессе производства. Деталь полностью обрабатывается на одной позиции. Приспособленность к выпуску новых изделий осуществляется за счет изменения рабочего состояния системы.
Гибкая предметная форма организации производства характеризуется возможностью автоматической обработки деталей в пределах определенной номенклатуры без перерывов на переналадку. Переход к выпуску новых изделий осуществляется путем переналаживания технических средств, перепрограммирования системы управления. Гибкая предметная форма охватывает область последовательной и параллельно-последовательной передачи предметов труда в сочетании с комбинированной пространственной структурой.
Гибкая поточная форма организации производства характеризуется быстрой переналадкой на обработку новых деталей в пределах заданной номенклатуры путем замены инструментальной оснастки и приспособлений, перепрограммирования системы управления. Она основана на рядном расположении оборудования, строго соответствующем технологическому процессу с поштучной передачей предметов труда.
Научно-технический прогресс создает объективные предпосылки для развития новых форм в организации производства. Одной их таких форм, получивших применение при внедрении средств гибкой автоматизации в производственный процесс, является блочно-модульная форма организации производства.
Создание производства с блочно-модульной формой организации производства осуществляется путем концентрации на участке всего комплекса технологического оборудования, необходимого для непрерывного производства ограниченной номенклатуры изделий и объединения группы рабочих на выпуске конечной продукции с передачей им части функций по планированию и управлению производством на участке. Экономической основой создания таких производств выступают коллективные формы организации труда. Основными требованиями, предъявляемыми к организации процесса производства и труда, в этом случае являются:
- создание автономной системы технического и инструментального обслуживания производства;
- достижение непрерывности процесса производства на основе расчета рациональной потребности в ресурсах с указанием интервалов и сроков поставок;
- обеспечение сопряженности по мощности механообрабатывающих и сборочных подразделений;
- учет установленных норм управляемости при определении количества работающих;
- подбор групп работающих с учетом полной взаимозаменяемости.
Реализация указанных требований возможна только при комплексном решении вопросов организации труда, производства и управления.
Применение той или иной формы организации в условиях серийного производства зависит от трудоемкости и объема выпуска закрепленных за участком изделий. Так, крупные, трудоемкие детали, изготавливаемые в большом количестве и имеющие сходный технологический процесс, закрепляют за одним участком с организацией на нем переменно-поточного производства. Детали средних размеров, многооперационные и менее трудоемкие объединяют в партии. Если запуск их в производство регулярно повторяется, организуются участки групповой обработки. Мелкие, малотрудоемкие детали, например нормализованные шпильки, болты, закрепляют за одним специализированным участком. В этом случае возможна организация прямоточного производства.
Методы организации производства представляют собой совокупность способов, приемов и правил организации производства, рационального сочетания основных элементов производственного процесса в пространстве и во времени. Их основные характеристики представлены в таблице 13.3.
Таблица 13.3
Характеристика методов организации производства
| Методы организации производства | Условия применения | Специальные приемы организационного построения производственного процесса | |
| Поточный | Изготовление изделий одного наименования или конструктивного ряда. Объем выпуска продукции достаточно большой и не изменяется в течение длительного периода времени Конструкция изделия технологична, отдельные узлы и детали транспортабельны, изделия можно делить на конструктивно-сборочные единицы, что особенно важно для организации потока на сборке | Расчленение процесса на операции, которые во времени равны или кратны между собой. Достигается это синхронизацией операций за счет изменения технологии, режимов работы, замены оборудования, соединения нескольких операций в одну или расчленение в несколько. Расположение оборудования и рабочих мест по ходу технологического процесса. Такое расположение сокращает путь движения деталей в процессе обработки и способствует более рациональному использованию производственной площади. Оборудование подбирается с таким расчетом, чтобы на нем можно было выполнять различные работы: например, в линию механической обработки может быть включено кроме металлорежущих станков оборудование для сварки, окраски и др. Расположение рабочих мест по ходу технологического процесса создает более короткий путь для перемещения предметов и позволяет применять транспорт постоянного направления | |
| Затраты времени по операциям могут быть установлены с достаточной точностью, синхронизированы и сведены к единичной величине Обеспечивается непрерывная подача к рабочим местам материалов, деталей, сборочных узлов; возможна полная загрузка оборудования Непрерывная производственная система обычно требует более крупных инвестиций в связи с применением специального оборудования и большим числом операций | Рабочие места специализируются на выполнении определенных операций. Это позволяет использовать кадры невысокой квалификации и снижает затраты времени и средства на их подготовку | ||
| При непрерывном производстве маркетинговые исследования направлены на развитие каналов распределения для крупных объемов продукции и на то, чтобы убедить потребителей принять стандартизированную продукцию | Предмет труда в таком производстве движется непрерывно. Это объясняется кратностью операций по трудоемкости, а также специальным межоперационным транспортом | ||
| Непрерывная система обычно предполагает более низкие затраты, чем дискретная. Затраты на хранение обычно ниже в непрерывных производственных системах, так как сырье находится в запасе меньшее время, а запасы полуфабрикатов быстро принимают законченную форму. Время, требуемое для производства, обычно короче в непрерывных производственных системах, чем в дискретных. Наиболее важным этапом развития является применение роботов и компьютеров | |||
| Партионный | Широкая номенклатура изделий, изготавливающихся партиями | Продукция выпускается сериями, производство деталей запускается партиями согласно графикам. При этом технико-экономичес-кие показатели: загрузка оборудования, производительность труда, себестоимость и другие – зависят от величины и повторяемости партий За одним рабочим местом закрепляется несколько деталей и операций В работе оборудования возникают периодические перерывы для переналадки в связи с переходом на производство новой партии деталей или на выполнение других операций по этим же деталям В дискретных системах используется оборудование общего назначения, что обеспечивает большую гибкость в переналадке производства | |
| Значительны размеры незавершенного производства. Сравнительно большие специальные складские помещения. При дискретном производстве маркетинговые исследования направлены на получение и выполнение индивидуальных заказов на различные изделия | |||
| Метод групповой организации производства | Используются преимущества поточного производства в серийном, мелкосерийном и даже единичном типах производства при внедрении группового метода обработки деталей, то есть при использовании типовых процессов для группы изделий и групповых специальных приспособлений и оснастки. Для этого все детали группируются по признаку конструктивного и технологического сходства, а для каждой группы выбирается наиболее сложное изделие-представитель, включающее основные сложные элементы группы. Применительно к ней рассчитываются основные нормативы организации производства. При этом разрабатывается единый технологический процесс, пригодный для всех деталей данной группы. Сокращаются затраты на разработку технологии. Используются универсально-сборные приспособления. Упрощается внутрицеховое планирование, техническое нормирование. Нормы рассчитываются на деталь-представитель. Для остальных используются поправочные коэффициенты. Различные виды технологического оборудования сосредотачиваются для обработки группы деталей по унифицированному технологическому процессу | ||
| Метод организации синхронизированного производства | Принципы организации синхронизированного производства разработаны в 60-е годы в японской компании. Метод синхронизированного производства интегрирует ряд традиционных функций организации производственных процессов: оперативного планирования, контроля складских запасов, управления качеством продукции. Суть метода сводится к отказу от производства продукции крупными партиями и созданию непрерывно-поточного производства, в котором на всех стадиях производственного цикла требуемый узел или деталь поставляется к месту последующей операции в необходимое время | ||
| Метод синхронизированного производства предполагает совокупность специальных приемов и правил организации производственного процесса: изготовление деталей и организация их перемещения к участкам и цехам-потребителям точно в необходимое время, обеспечение качества продукции, создание системы профилактического технического обслуживания | |||
| Единичный | Широкая номенклатура не повторяющихся в производстве изделий Подвозка деталей к рабочим местам, приемка законченной работы несколько раз в течение смены Гибкая организация тран-спортного обслуживания рабочих мест | Частая переналадка производства Продукция изготавливается на универсальном оборудовании, которое расположено группами Закрепление деталей и операций за рабочими местами отсутствует Кадры-универсалы высокой квалификации Широкоуниверсальное оборудование, расположенное группами по функциональному назначению | |
| Большая трудоемкость с высоким удельным весом ручного труда. Большая длительность производственного цикла. Сравнительно большее незавершенное производство. Увеличивается трудоемкость материально-технического обеспечения. Селективный способ маркетинга | |||
