Совершенствование производственной структуры цеха

ПРАКТИКА ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ЦЕХА

К.С. Кривякин

В статье рассматриваются основные направления совершенствования и развития производственной структуры цеха. Задачи развития производственных структур, к которым относятся снижение коэффициента закрепления операций, повышение уровня замкнутости цехов, рост удельного веса линейных и ячеистых структур, балансирование производственной мощности цеха вытекают из принципов построения производственных структур, таких как специализация, прямоточность, пропорциональность и гибкость. В работе предлагается организовать «виртуальные» предметные участки при использовании коллективных форм организации труда, основная идея которых заключается в объединении разрозненных в пространстве рабочих мест и рабочих различных профессий в автономную производственную бригаду, полностью отвечающую за выполнение технологически завершённого комплекса работ по изготовлению закреплённой за бригадой номенклатуры деталей. В статье предложен механизм балансировки производственной мощности цеха, определяющий последовательность расчетов пропускной способности производственных звеньев в цехе и позволяющий определить возможные варианты устранения диспропорций. В рамках предложенного механизма, автором разработана имитационная модель, позволяющая определить загрузку производственных мощностей цеха, опираясь на загрузку только одного участка, при условии, что моделирование ведется по конкретному изделию, для которого известны коэффициенты, определяющие количественную взаимосвязь между загрузкой участка механической сборки и других производственных участков

Ключевые слова: производственная структура, производственная мощность, производственный процесс, организация производства

Современные тенденции развития машиностроительной отрасли в нашей стране связаны с ожиданиями экономического роста машиностроительных предприятий и диктуют необходимость повышения производительности труда, наращивания объёмов производства, создания новых рабочих мест, внедрения новых технологий, обеспечения мирового уровня качества выпускаемых изделий. Данные задачи зачастую входят в противоречие с применяемыми способами и методами организации производства и оперативного управления. Внедрение технико-технологических инноваций в отдельных цехах без изменений в производственной структуры не способно обеспечить рост экономической эффективности производственного предприятия. Поэтому проблема совершенствования производственной структуры цеха в настоящее время является более чем актуальной [1].

Задачи развития производственных структур вытекают из принципов рациональной организации производственных процессов в серийном производстве. Ключевые принципы - специализации, прямоточ-ности и пропорциональности - требуют снижения уровня разнообразия выполняемых заданий на рабочих местах, увеличения

степени замкнутости подразделений, рационального пространственного размещения оборудования и роста пропорциональности его загрузки. Оптимизация производственной структуры обеспечивает снижение длительности производственного цикла, повышает производительность и способствует росту рентабельности производственной деятельности предприятия.

Направления совершенствования производственной структуры механосборочных цехов ориентированы на решение задач, представленных на рисунке 1.

Данные задачи, по сути, нацелены на повышение серийности производства, то есть рост специализации участков и рабочих мест. Традиционным решением таких задач является организация предметно-замкнутых участков с ячеистым пространственным построением. По определению производственная ячейка - это расположение оборудования и рабочих мест в такой последовательности, чтобы обеспечить ритмичность потока материалов, комплектующих и прочих компонентов в производственном процессе с минимальными потерями, в частности задержками на их транспортировку.

Принципы построения Текущее состояние Задачи развития

производственных структур производственных структур производственны структур

Рис. 1. Развитие производственной структуры цеха

Можно сказать, что выстраивание ячейки - это расстановка станков в соответствии с последовательностью операций, когда некрупное и недорогое оборудование выделяется исключительно под какой-либо определённый продукт.

Исходя из вышеизложенного, производственная ячейка требует совмещения профессий, т.к. рабочий или несколько в ячейке должны уметь работать на разных видах оборудования (возможно на всех), входящих в состав ячейки. Необходимо определить и чётко прописать стандартные операции, планировать количество и периодичность движения запасов.

По видам построения различают L-образные, ^образные, V-образные, ^образные и прочие, зависящие от технологии, планировки участка их расположения и прочих факторов. Наиболее популярными являются ^ образные производственные ячейки [4].

Однако возможности создания таких участков на современных отечественных предприятиях ограничены с одной стороны

низким уровнем спроса на выпускаемую продукцию, определяющим соответствующий объём производства, с другой стороны - дефицитом основных производственных рабочих.

В условиях многономенклатурного мелкосерийного производства, диктующих невозможность обеспечения загрузки рабочих мест однородной повторяющейся номенклатурой в течение длительного периода времени, создание классических предметно-замкнутых участков, объединяющих разнородные рабочие места на одной производственной площадке, в настоящее время является зачастую нецелесообразным. Однако сохранение организации производственных процессов «как есть» не позволяет полностью использовать резервы сокращения длительности производственного цикла и устранить выявленные ограничения.

Таким образом, необходим компромисс между существующим цеховым пространственным построением производства (технологическая структура) и требованиями роста

производительности, снижения длительности цикла и обеспечения высокого качества производимых деталей и узлов в механосборочных цехах. Таким компромиссным решением может являться организация «виртуальных» предметных участков при использовании коллективных форм организации труда.

Основная идея заключается в объединении разрозненных в пространстве рабочих мест и рабочих различных профессий в ав-

ностью отвечающую за выполнение технологически завершённого комплекса работ по изготовлению закреплённой за бригадой номенклатуры деталей [1].

Пространственная организация производственного процесса при создании «виртуальных ячеек» в условиях действующего на предприятии технологического принципа размещения оборудования показана на рисунке 2.

тономную производственную бригаду, полВарианты роста предметной специализации в обрабатывающей стадии

Ячейка в виде подковы

Линейное построение

Подковообразное или линейное построение обеспечивает минимизацию времени перемещения

деталей и транспортных затрат. Реализуется полная технологическая замкнутость. Возможно выполнение сторонней номенклатуры по кооперации с другими звеньями

Виртуальная ячейка 1-й вариант

Цех № 1

Цех № 2

Автономные рабочие места, разрозненные в пространстве, объединённые закреплённой за ними номенклатурой. Рабочие входят в автономную бригаду.

Загрузка только деталями, закреплёнными за бригадой

Виртуальная ячейка 11-й вариант ч Г

--о-..

ь

Цех № 2

Автономные рабочие места, разрозненные в пространстве. Загрузка рабочих мест деталями, закреплёнными за бригадой, периодическая. Вариант реализуется при необходимости использования уникального не взаимозаменяемого оборудования

Рис. 2. Современные варианты организации предметных участков

Этапы и принципы формирования автономных бригад рабочих представлены на рисунке 3. Последовательность формирования автономной бригады в основном соответствует методике организации предметных, предметно-замкнутых и групповых участков в механообрабатывающих цехах машиностроительных заводов [2,3].

Преимуществами такой организации производственного процесса проявляются через достижение полной технологической и частичной производственной замкнутости участков. То есть в рамках определённой стадии производственного процесса все технологические операции по определённой

устойчивой номенклатуре деталей выполняются работниками одной бригады, которая должна нести полную ответственность за качество и сроки выполнения всех запланированных работ.

Безусловно, предложенный метод организации требует изменения структуры управления производством, системы оперативного планирования и управления, системы оплаты труда, затрат времени и финансовых ресурсов на разработку и внедрение мероприятий, однако, на взгляд автора, размер затрат ресурсов будет значительно меньшим, чем при организации классических предмет-нозамкнутых производств.

Этапы формирования

Принципы организации

Классификация номенклатуры по признаку конструктивного и технологического подобия

Закрепление групп деталей за рабочими местами и рабочими

Формирование состава бригады, ответственной за изготовление группы деталей

ПРЕДМЕТНАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ

САМОКОНТРОЛЬ, регулирование и обучение

ГИБКОСТЬ и взаимозаменяемость

Расчёты пропускной способности и загрузки, балансировка

У •

Распределение и закрепление функций внутри автономных бригад

ИНТЕГРАЦИЯ усилий участников

ПРОСТОТА и прозрачность структуры

уктуры

£

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОСТЬ

Рис. 3. Формирование автономных производственных бригад

Предложенный вариант организации не влечёт за собой снижения гибкости производственной системы, так как не требует обязательной пространственной реорганизации производственного процесса, то есть может быть реализован в условиях действующей на многих заводах технологической организации производства.

Еще одним направлением совершенствования производственной структуры цеха является - балансирование (выравнивание) производственной мощности в цехе.

Диспропорции производственных мощностей - серьёзная проблема, мешающая достижению целей серийного производства машиностроительной продукции.

Добиться полной пропорциональности загрузки оборудования и рабочих в условиях асинхронности технологических процессов нельзя, поэтому основное внимание следует уделять выявлению и расшивке «узких мест» производственной системы, то есть перегруженных работой участков, ограничивающих производительность производственной системы цеха.

Механизм балансировки производственной мощности в цехе, представленный на

рисунке 4, определяет последовательность расчётов пропускной способности производственных звеньев в цехе и предлагает несколько взаимосвязанных вариантов устранения диспропорций.

Автором предложена имитационная модель, позволяющая определить загрузку производственных мощностей цеха, опираясь на загрузку только одного участка, при условии, что моделирование ведется по конкретному изделию, для которого известны коэффициенты, определяющие количественную взаимосвязь между загрузкой участка механической сборки и других производственных участков.

Отличительной особенностью предложенной имитационной модели является возможность количественного определения ресурсов цеха по элементам производственной мощности, что позволяет руководителю, с учетом прогнозов объема выпуска конкретной продукции, принимать оптимальные стратегические решения по организации эффективного использования производственной мощности цеха.

I

Передача по кооперации

другим цехам, аутсорсинг

Рис. 4. Механизм балансирования производственных мощностей в цехе

Решение поставленной задачи проводится на основе определения оптимальной загрузки элементов производственной мощности, имеющей целью сведение к минимуму величины их резервов и минимизации времени резервирования. Процесс моделирование начинается с определения загрузки участка механической сборки.

При известной загрузке участка первой операции загрузка участка второй операции определятся следующим образом:

М*Ъог\ = №**\ Х К'ок

где \ы^ог\ - матрица загрузки участка первой операции; \Мюк\ - матрица загрузки участка второй операции; Кок - коэффициент, определяющий взаимосвязь загрузки участка первой и второй операции.

При известной загрузке участка третей операции загрузка участка первой операции определятся следующим образом:

№ьог\ = \Mfel Х К^ (2),

где М ^ |- матрица загрузки участка третьей операции; К - коэффициент, опреде-

ляющий взаимосвязь загрузки участка первой и третьей операции.

При известной загрузке участка четвертой операции загрузка участка первой операции определятся следующим образом:

КъГ = х к;1пг (3),

где Мыу | - матрица загрузки участка

четвертой операции; Км/ - коэффициент,

определяющий взаимосвязь загрузки участка первой и четвертой операции.

При известной загрузке участка пятой операции загрузка участка первой операции определятся следующим образом:

= №*Л х (4),

где М ррс! |- матрица загрузки участка первой операции; кррс) - коэффициент, определяющий взаимосвязь загрузки участка первой и пятой операции.

Далее соблюдается условие:

\MboA ^ Мъог (5),

где М ь | - матрица максимальной загрузки участка первой операции:

\М.,Ьог _та* | = МI х \кик\ (6),

где - матрица максимально воз-

можной (теоретической) загрузки участка первой операции; |ки| - матрица коэффициентов, определяющих взаимосвязь между максимальной практической и максимальной теоретической загрузкой цеха.

Резерв производственной мощности цеха определяется как разность между максимально возможной загрузкой участка и его реальной загрузкой. Резерв производственной мощности участка первой операции определяется с помощью выражения:

М = |Х х \к

Резервы производственных мощностей остальных участков определяются аналогично.

Загрузка и резерв производственной мощности по элементу трудовые ресурсы определяется следующим образом:

Ы = М'Ь.\х К„_,Ьог + Мм\х К„ _ок + х К„_,а + К»,/! х К„_,ы,г + х К„ ^ (8Х

матрица использования трудовых ресурсов; к« Лог - коэффициент, описывающий влияние загрузки участка первой операции на использование трудовых ресурсов; к « ок - коэффициент, описывающий влияние загрузки участка второй операции на использование трудовых ресурсов; К « /гег

- коэффициент, описывающий влияние загрузки участка третьей операции на исполь-

зование трудовых ресурсов; К

5 « _ вЬИ/

коэффициент, описывающий влияние загрузки участка четвертой операции на использование трудовых ресурсов; К - коэффициент, описывающий влияние загрузки участка следующей операции на использование трудовых ресурсов.

Резерв трудовых ресурсов определяется выражением:

«ек\ I

(9),

где - матрица резерва трудовых

ресурсов; ^ „ | - матрица максимальных трудовых ресурсов. Аналогично рассчитыва-

ется загрузка и резерв по остальным элементам производственной мощности.

Отличительной особенностью предлагаемого метода является возможность выбора наиболее рационального варианта производства продукции различной трудоемкости и сбалансированности использования элементов производственной мощности на каждой операции [5].

Таким образом, работа руководителей в области всех вышеперечисленных направлений совершенствования и развития цеховых производственных структур позволит добиться повышения эффективности экономической деятельности предприятия.

Литература

1. Голубь, Н.Н. Совершенствование организации и оперативного управления производством в цехах машиностроительного предприятия: монография / Н.Н. Голубь, И.А. Стрижанов. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2011. 145 с.

2. Проектирование машиностроительных заводов и цехов: справочник в 6 томах. - Т. 4. Проектирование механических, сборочных цехов, цехов защитных покрытий / Под ред. З.И. Соловья. - М.: Машиностроение, 1974. -326 с.

3. Соколицын, С.А. Организация и оперативное управление машиностроительным производством / С.А. Соколицын, Б.И. Кузин. - Л.: Машиностроение, 1988. - 527 с.

4. www.LeanBase.ru

5. Кривякин, К.С. Организация эффективного использования производственной мощности предприятия: монография / К.С. Кривякин. Московский университет им. С.Ю. Витте; филиал «МУ им. С.Ю. Витте» в г. Воронеже. - М: изд. «МУ им. С.Ю. Витте», 2014. - 200с.

6. Пестов, В.Ю. Этапы проектирования организации производственных процессов изготовления наукоемкой продукции / В.Ю. Пестов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2012. Т. 8. - № 8. - С. 60-64.

Кривякин Кирилл Сергеевич, кандидат экономических наук, доцент кафедры Экономики и управления на предприятии машиностроения, Воронежский государственный технический университет (г. Воронеж, Российская Федерация), brad@bk.ru

THE IMPROVEMENT OF THE WORKSHOP PRODUCTION STRUCTURE

K.S. Krivyakin, Voronezh State Technical University, Voronezh, Russian Federation, brad@bk.ru

The article reviews the main areas of improvement and development of the workshop production structure. The tasks ofproduction structure development (including the reduction of the job assignment rate, raising the level of workshop closedness, the growth in the proportion of linear and cellular structures, and balancing the workshop production capacity) originate from the principles of industrial structure creation, such are specialization, directness, proportionality and flexibility. The paper proposes to establish the «virtual» dedicated zones, using collective forms of work organization, the essence of which consists in aggregating the disparate jobs and employees of various professions into an autonomous production team, taking full responsibility for execution of the technologically complete set of works related to manufacturing the components of assigned nomenclature. In the article, the mechanism of balancing the workshop production capacity is suggested which determines the procedure of assessing the throughput capacity of the workshop production chain, and helps to identify the possible options for eliminating the disparities. As part of the proposed mechanism, the author de-velopes the simulation model, which enables to determine the workshop capacity utilization on the basis of the utilization rate for a single zone. It is provided that simulation is executed with respect to a specific product with known coefficients which determine the quantitative interrelation between utilization parameters of the mechanical assembly zone and those of other production zones

Key words: production structure, production capacity, industrial process, organization of production

References

1. Golub N.N., Strizhanov I. A. Sovershenstvovanie organizacii i operativnogo upravlenija proizvodstvom v cehah mashinostroitel'nogo predprijatija [The improvement of organization and operating production management in machine-construction workshops]. Voronezh: the Federal State Budgetary Institution of Higher Professional Education «Voronezh State Technical University», 2011. 145 p.

2. Proektirovanie mashinostroitel'nyh zavodov i cehov [Designing machine-construction plants and workshops]. Proektirovanie mehanicheskih, sborochnyh cehov, cehov zashhitnyh pokrytij [Designing mechanical, assembly and protective coating manufacturing workshops]. Edit. by Z.I. Solovey. Moscow: Mashinostroenie, 1974. 326 p.

3. Sokolitsyn S.A., Kuzin B.I. Organizacija i operativnoe upravlenie mashinostroitel'nym pro-izvodstvom [The organization and operating management of machine construction]. Leningrad: Mashinostroenie, 1988. 527 p.

4. www.LeanBase.ru

5. Krivyakin K.S. Organizacija jeffektivnogo ispol'zovanija proizvodstvennoj moshhnosti predprijatija [The organization of effective corporate industrial capacity utilization]. Moscow University named after S.Y.Vitte; the subsidiary of Moscow University named after S.Y.Vitte (Voronezh). Moscow: the Publishing House of Moscow University, named after S.Y.Vitte, 2014. 200 p.

6. Pestov V.Y. Jetapy proektirovanija organizacii proizvodstvennyh processov izgotovlenija naukoemkoj produkcii [The phases of planning industrial processes for manufacturing science-based products]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta [The Bulletin of Voronezh State Technical University]. 2012. V.8. № 8. PP. 60-64.