12.2. Организация рациональных материальных потоков

Целевая организация производственных процессов как направление развития производственных систем предполагает уменьшение неупорядоченности, разнообразия и неопределенности в движении предметов труда как в пространстве, так и во времени.

Неупорядоченность движения предметов труда в непоточном производстве машиностроительных предприятий проявляется в недооценке важности унификации и типизации индивидуальных технологических маршрутов изготовления деталей. Таким образом, каждая деталь (партия деталей) движется в производстве сама по себе так, что наложение их маршрутов движения на планировку предприятия и каждого производственного подразделения напоминает хаотическое движение, т. е. движение деталей - с возвратами и петлянием по рабочим местам каждого участка. Упорядочить движение деталей можно только путем организации их однонаправленного движения. В непоточном производстве это обеспечивается унификацией или типизацией технологических маршрутов деталей, закрепленных за одним предметно-замкнутым участком.

Однонаправленное движение предметов труда в пространстве организуется в соответствии с принципами специализации, стандартизации, прямоточности и проектируется в виде типовой схемы движения предметов труда (ТСД ПТ).

Однонаправленное движение является обязательным и достаточным условием перехода от прогнозирования к планированию хода производственного процесса. В самом деле, если известны маршрут движения и средняя его скорость, то всегда можно установить время и сроки достижения заданного пункта на трассе движения. Только одна эта возможность планирования хода производства уже делает ТСД ПТ обязательным элементом рациональной организации производства. Помимо этого ее применение гарантирует и другие эффекты в организации и управлении производством.

Так, ТСД ПТ обеспечивает более чем десятикратное сокращение количества различных межцеховых технологических маршрутов (расцеховок), резко сокращает количество внутрипроизводственных связей между участками, многократно уменьшает сложность и трудоемкость планирования и управления производством, создает необходимую организационно-методическую основу согласования сроков выполнения работ с полной загрузкой плановых рабочих мест и производственных подразделений при минимально необходимом и комплектном незавершенном производстве.

В современных условиях ТСД ПТ может разрабатываться как для проектируемых, так и для действующих предприятий. Она описывается двумя структурными группами характеристик (параметров): предметной и маршрутной.

Предметная группа параметров описывает всю годовую номенклатуру данного предприятия и выделяет предметы труда настолько однородные в конструктивно-технологическом отношении, что они могут передаваться между производственными подразделениями по одной расцеховке или по одному организационно-технологическому маршруту, а внутри каждого производственного подразделения могут изготавливаться либо по типовому, либо по групповому технологическому маршруту.

Предметная группа параметров обеспечивает организацию однонаправленного движения предметов труда в производстве.

Маршрутная группа параметров определяет рациональную последовательность производственных подразделений по изготовлению данной однородной группы деталей и сборочных единиц (ДСЕ) и рациональную последовательность типов и видов основного технологического оборудования, применяемого при обработке данной однородной группы ДСЕ в проектируемом или анализируемом производственном подразделении. Маршрутная группа параметров призвана обеспечить минимизацию затрат на производство.

Для проектируемых предприятий предметная группа параметров является базой разработки маршрутных параметров и всей ТСД ПТ. Для действующих предприятий предметная и маршрутная группы параметров уже существуют, часто обособлены, и их надо согласовать, уменьшить разнообразие расцеховок, унифицировать технологические маршруты внутри производственных подразделений за счет специализации последних на изготовлении однородных групп деталей и на этой базе создать ТСД ПТ.

Методика формирования ТСД ПТ предусматривает определенную последовательность работ:

- формирование исходных данных о составе деталей, необходимых на производственную программу, и их кодирование по выбранному классификатору;

- классификацию деталей, сборочных единиц (ДСЕ) по конструктивно-технологическим признакам;

- систематизацию состава используемых организационно-технологических маршрутов (ОТМ) изготовления предметов производства;

- уточнение специализации производственных подразделений;

- разработку альтернативных вариантов ОТМ для групп однородных в конструктивно-технологическом отношении ДСЕ;

- выбор формы (поточная или непоточная) организации производственного процесса, выбор рациональных ОТМ по минимуму приведенных затрат;

- формирование ТСД ПТ из рациональных ОТМ.

Методической основой проектирования рациональных материальных потоков являются принципы, приемы типизации и унификации технологических маршрутов деталей, аналогичные приемам типизации и унификации технологических процессов групповой (типовой) обработки.

Определение предметной группы признаков ТСД ПТ основано на принципе группирования предметов труда: на первом этапе - по конструкторским и технологическим; на втором - по организационно-плановым признакам.

В качестве организационно-планового признака процесса движения предметов труда используются коэффициенты относительной трудоемкости деталей и их операций, которые тождественны коэффициенту закрепления операций К и показывают, сколько рабочих мест в течение года может загрузить каждая операция над той или иной деталью.

Анализ конструктивно-технологической общности деталей. Механообработка как наиболее сложная стадия машиностроительного производства отличается многономенклатурностью деталей, сложностью технологического процесса, многообразием технологических маршрутов, значительными различиями в структуре трудоемкости деталей и другими факторами. Представляется, что на примере механообработки наиболее убедительно проявляются возможности целевой специализации.

Применительно к механообработке классификационная схема деталей выразится сложным комплексом соподчиненных понятий (класс, подкласс, тип, группа и т. п.), образованных последовательным делением (группированием) предметов труда.

Если Д - заданное множество деталей, то любая деталь из имеющихся в Д однозначно описывается некоторым набором признаков - P. Множество Р = {P; i = 1,2, ..., k} представляет собой ряд конструктивно-технологических и планово-организационных признаков, по которым классифицируют детали множества Д. Задают P перечислением их элементов P = {Р}, i = #S и j = , где m отражает градацию i-го признака исходя из физических свойств предметов труда.

В результате группирования объектов создаются горизонтальные и вертикальные ряды классификации. Горизонтальные ряды объединяют совокупность классификационных подразделений одного признака, полученных на данной ступени деления объектов по j-му признаку. Вертикальные ряды объединяют совокупность некоторых признаков P (класс, подкласс, тип, группа и т. д.).

Образуемые пересечения горизонтальных и вертикальных рядов наиболее четко выделяются при матричной форме представления схемы классификации. Для обеспечения однонаправленного и прямоточного движения деталей в производстве их следует классифицировать по основным конструктивно-технологическим признакам, определяющим маршрут обработки и конструктивный тип деталей.

Вообще говоря, признаки классификации сильно отличаются в зависимости от целей классификации. В качестве таких целей могут быть: унификация и автоматизация процедур конструирования деталей; унификация и автоматизация процедур технологической подготовки производства; автоматизация проектирования типовых технологических процессов, проектирования типовых технологических маршрутов; организация группового производства и другие.

В развитых странах наибольшее распространение получили система Опица [2, 4] и система MIKLASS [3, 4].

Из разработанных в России наиболее известными являются классификационные системы, предложенные В.В. Бойцовым [5], Ф.С. Демьянюком [6], С.П. Митрофановым [7], В.А. Петровым [8], технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения [9], классификатор ЕСКД [10], классификатор деталей для внедрения групповых методов обработки [11] и другие.

Если техническая подготовка производства осуществляется в рамках САПР (система автоматизированного проектирования), то нет проблем, связанных с кодированием и классификацией деталей. В этом случае для группирования деталей можно использовать классификатор деталей любой сложности. Как правило, промышленные предприятия получают чертежи изделий от проектных организаций, и в этой рабочей проектной документации детали имеют кодовые обозначения системы ЕСКД.

Однако код ЕСКД не использует технологические признаки деталей. В этом, наиболее распространенном случае, для организации ТСД ПТ необходимо провести кодирование деталей уже по технологическому классификатору. Это очень трудоемкая работа даже для высокопрофессиональных технологов.

Из всего разнообразия классификаторов деталей наиболее простым и надежным, даже в условиях неполной автоматизации технологической подготовки производства, является классификатор В.А. Петрова [8]. Этот классификатор разрабатывался для проектирования групповых поточных линий, то есть для группирования деталей под разработку групповых (типовых) технологических процессов. Проблема формирования типовых технологических маршрутов намного проще и легко решается с помощью классификатора В.А. Петрова.

Согласно классификатору В.А. Петрова в условиях машиностроения к числу основных признаков классификации следует отнести:

1) вид заготовок и материал - Р1; .

2) габариты деталей или массу - Р2;

3) основные технологические операции обработки - Р3;

4) конструктивный тип деталей - Р4.

Первый из этих признаков служит для определения межцеховых связей и обеспечения однонаправленности межцеховых маршрутов движения деталей. Этот признак предопределяет также общий характер механической обработки и ориентирует проектантов на выбор типа оборудования. По этому признаку всю исследуемую совокупность обрабатываемых на предприятии (цехе) деталей подразделяют на классы деталей Д#S изготавливаемых, например, из поковки и штамповки, стального и чугунного литья, катаного круглого и полосового материала.

Второй признак, с одной стороны, уточняет межцеховой маршрут движения деталей, с другой - определяет размер и мощность оборудования для обработки. По второму признаку классы деталей подразделяют на подклассы Д, например, крупных, средних или мелких деталей с указанием основных размерных интервалов.

По третьему признаку определяют ведущие по сложности и трудоемкости операции внутри участкового маршрута, необходимые для изготовления деталей, и при этом опускают второстепенные или доделочные операции. С другой стороны, здесь ведущие операции как бы определяют технологические комплексы операций, которые при определенных организационно-плановых условиях могли бы выполняться соответствующими станочными модулями.

На этой ступени деления в подклассах выделяются группы Д деталей, например, с преобладающими видами револьверной обработки (Р), револьверной - горизонтально-фрезерной (Р - Фг), токарно-револьверно-вертикально-фрезерной (Т - Р - Фв).

Четвертый признак устанавливают по сходству конструктивной характеристики типа деталей. Этот признак позволяет обосновать выбор ОТМ и состав оборудования для изготовления деталей, группирование по этому признаку способствует сокращению времени переналадок оборудования.

Правильная классификация деталей по конструктивно-технологическим признакам очень важна, во-первых, для разбивки всей номенклатуры деталей на минимально необходимое число действительно конструктивно однородных групп; во-вторых, для облегчения правильного отбора и закрепления деталей за участком и формирования профиля его по детальной и целевой специализации.

По этому признаку в группах выделяются типогруппы деталей Д, например, корпусные детали, стойки, кронштейны, рукоятки, валы, втулки, фланцы, шестерни, винты.

Для сокращения трудоемкости работ по классификации деталей целесообразно использовать конструкторско-технологические классификаторы деталей, разработанные отраслевыми проектно-технологическими институтами.

Поскольку классификация всей совокупности деталей в условиях широкой номенклатуры и сложного состава изделий связана с определенными трудностями, в проектной практике можно использовать метод типической выборки. Всю исследуемую совокупность изделий, включенных в программу, предварительно разбивают на типовые группы.

Внутри группы отбирают определенное число деталей в случайном порядке, например, методом повторной или бесповторной выборки. Объем выборки деталей в каждой группе изделий определяют на основе известной статистической формулы, преобразованной применительно к условиям производственной классификации:

(12.1)

где m - объем выборки, шт.; М - генеральная совокупность, или общее число деталей в данной группе изделий, шт.; - возможная допустимая ошибка выборки, долей единицы; в рассматриваемом случае = 0,05, поскольку возможная ошибка выборки ±5% вполне удовлетворяет практике технико-экономических расчетов с малым риском (вероятность Р = 0,95).

Полную выборочную совокупность, закладываемую в основу классификации деталей Д, определяют отбором и суммированием объемов частных выборок по всем i (i = 1, 2, 3, ..., q) группам изделий, т. е. .

Метод типической выборки, помимо резкого сокращения объема классификационных работ, обеспечивает правильное формирование структуры, необходимые пропорции размеров цехов и участков, а на стадии инженерного проектирования - значительное уменьшение объема расчетов по определению потребного состава оборудования.

Анализ организационно-плановых признаков группирования деталей. К организационным характеристикам процесса изготовления деталей относятся трудоемкость их производства и объем выпуска. Эти факторы в основном и определяют степень стабильности производственных условий на рабочих местах и характер повторения запуска деталей в производство. Концентрация на участке деталей, имеющих примерно одинаковые трудоемкости и объемы выпуска, способствует уменьшению разнообразия ритмов их изготовления, что обеспечивает повышение ритмичности производства и улучшение экономических показателей работы участков и цехов.

Для группирования деталей по их трудоемкости и объемам выпуска необходимо использовать показатель относительной трудоемкости К (формула 11.13).

Показатель К определяет расчетное суммарное количество единиц обезличенного оборудования, необходимого для обработки одной детали при заданных объемах выпуска, технологии и режиме сменности работы.

Показатель К рассчитывают по каждой детали, попавшей в выборку при классификации их заданной совокупности, и для каждой типогруппы деталей последней ступени классификации.

(12.2)

где - суммарная относительная трудоемкость деталей m-й типогруппы выборочной совокупности деталей; t - число наименований деталей в m-й группе.

По существу, является пятым признаком классификации деталей (Р5), учитывающим организационно-плановые характеристики каждой типогруппы деталей в целом.

Так как показатели относительной трудоемкости деталей каждой m-й типогруппы рассчитаны исходя из выборочной совокупности деталей, эти показатели необходимо рассчитать для всей генеральной совокупности деталей, подлежащих механообработке в соответствии с годовой программой машиностроительного предприятия.

Суммарная относительная трудоемкость деталей m-й типогруппы генеральной совокупности деталей, подлежащих механообработке, определяется с учетом поправочного коэффициента К:

(12.3)

где К - соотношение количества станков S, необходимых для механообработки всей совокупности деталей, и количества станков , необходимых для механообработки выборочной совокупности деталей.

Количество станков, необходимых для механообработки выборочной совокупности деталей, подсчитывают как сумму относительной трудоемкости деталей всех типогрупп:

(12.4)

где М - общее количество типогрупп деталей, образовавшихся при классификации деталей (m = 1, 2, ..., М).

Для формирования участков необходимо выявить возможности внедрения в производство поточных методов гибкого производства и их конкретных разновидностей в соответствующих условиях производства. Предварительный выбор типа поточной линии можно сделать по показателю средней относительной трудоемкости операции i-й детали К:

(12.5)

где К - количество операций в технологическом процессе изготовления м-й детали.

Показатель К определяет среднее количество рабочих мест для выполнения одной операции обработки данной детали. Одновременно он характеризует среднюю загрузку станков при создании однономенклатурной поточной линии.

С учетом показателя К выбирается тот или иной тип поточной линии. На основе обобщения практических материалов установлено, что при К > 0,75 возможна организация однономенклатурных линий, при 0,2 <#S К < 0,75 - многономенклатурных предметно-поточных линий и при 0,02 <#S К < 0,2 - групповых поточных линий. За каждой поточной линией должно быть закреплено такое количество наименований деталей, чтобы выполнялось условие#S

При показателях К < 0,02 организуется непоточное однонаправленное по типовому технологическому маршруту изготовление деталей, т. е. принимается маршрутная форма организации производства.

Для выбора той или иной формы организации производства необязательно рассчитывать К для каждой детали типогруппы, достаточно воспользоваться средним значением К для всех деталей типогруппы:

(12.6)

где К - среднее число операций в технологическом процессе обработки деталей м-й группы; f - число наименований деталей в m-й группе.

Для облегчения закрепления деталей той или иной группы за конкретным участком с определенной формой организации производства достаточно материалы классификации генеральной совокупности деталей представить в матричной форме с использованием специальных приемов ее построения, облегчающих поиск базовых типогрупп. Так, по признаку Р5 типы деталей записываются по строкам в порядке возрастания их сложности, а по признаку P3 группы деталей записываются по столбцам в порядке повышения сложности технологического маршрута.

Принятая схема представления конструктивно-технологической общности деталей в сочетании с данными о суммарном значении показателя К и о среднем значении относительной трудоемкости одной операции К в каждой типогруппе деталей позволяет четко выявить кустовое объединение сходных групп деталей.