5.1. Понятие о производственном процессе

Производственный процесс представляет собой совокуп­ность взаимосвязанных основных, вспомогательных и обслу­живающих процессов труда и орудий труда в целях создания потребительских стоимостей - полезных предметов труда, необходимых для производственного или личного потребле­ния.

Различают основные, вспомогательные и обслужи­вающие производственные процессы (рис.5.1).

Рис. 5.1. Структура производственного процесса

Основные производственные процессы - это та часть про­цессов, в ходе которых происходит непосредственное измене­ние форм, размеров, свойств, внутренней структуры предме­тов труда и превращение их в готовую продукцию. Например, на станкостроительном заводе это процессы изготовления дета­лей и сборки из них подузлов, узлов и изделия в целом.

К вспомогательным производственным процессам относят­ся такие процессы, результаты которых используются либо не­посредственно в основных процессах, либо для обеспечения их бесперебойного и эффективного осуществления. Примерами таких процессов являются изготовление инструментов, приспо­соблений, штампов, средств механизации и автоматизации соб­ственного производства, запасных частей для ремонта оборудования, производство на предприятии всех видов энергии (электрической энергии, сжатого воздуха, азота и т.д.).

Обслуживающие производственные процессы - это про­цессы труда по оказанию услуг, необходимых для осуществле­ния основных и вспомогательных производственных процес­сов. Например, транспортировка материальных ценностей, складские операции всех видов, технический контроль каче­ства продукции и др.

Основные, вспомогательные и обслуживающие производ­ственные процессы имеют разные тенденции развития и со­вершенствования. Так, многие вспомогательные производ­ственные процессы могут быть переданы специализирован­ным заводам, что в большинстве случаев обеспечивает эко­номически более эффективное их производство. С повышени­ем уровня механизации и автоматизации основных и вспомо­гательных процессов обслуживающие процессы постепенно становятся неотъемлемой частью основного производства, играют организующую роль в автоматизированных и особен­но в гибких автоматизированных производствах.

Основные, а в некоторых случаях и вспомогательные про­изводственные процессы протекают в разных стадиях (или фазах). Стадия - это обособленная часть производственного процесса, когда предмет труда переходит в другое качествен­ное состояние. Например, материал переходит в заготовку, заготовка - в деталь и т. д.

Основные производственные процессы протекают в сле­дующих стадиях: заготовительной, обрабатывающей, сбороч­ной и регулировочно-настроечной.

Заготовительная стадия предназначена для производства заготовок деталей. Она характеризуется весьма разнообраз­ными методами производства. Например, раскрой или резка заготовок деталей из листового материала, изготовление за­готовок методами литья, штамповки, ковки и т. д. Основная тенденция развития технологических процессов на этой ста­дии заключается в приближении заготовок к формам и разме­рам готовых деталей. Орудиями труда на этой стадии являют­ся отрезные станки, прессово-штамповочное оборудование, гильотинные ножницы и др.

Обрабатывающая стадия - вторая в структуре производ­ственного процесса - включает механическую и термическую обработку. Предметом труда здесь являются заготовки дета­лей. Орудиями труда на этой стадии в основном являются раз­личные металлорежущие станки, печи для термической обра­ботки, аппараты для химической обработки. В результате вы­полнения этой стадии деталям придаются размеры, соответ­ствующие заданному классу точности.

Сборочная (сборочно-монтажная) стадия - это производ­ственный процесс, в результате которого получаются сбороч­ные единицы (мелкие сборочные единицы, подузлы, узлы, бло­ки) или готовые изделия. Предметом труда на этой стадии яв­ляются детали и узлы собственного изготовления, а также полученные со стороны (комплектующие изделия). Различа­ют две основные организационные формы сборки: стационар­ную и подвижную. Стационарная сборка - это когда изделие изготавливается на одном рабочем месте (детали подают­ся). При подвижной сборке изделие создается в процессе его перемещения от одного рабочего места к другому. Орудия труда здесь не так многообразны, как в обрабатывающей ста­дии. Основными из них являются всевозможные верстаки, стенды, транспортирующие и направляющие устройства (кон­вейеры, электрокары, роботы и др.). Сборочные процессы, как правило, характеризуются значительным объемом работ, вы­полняемых вручную, поэтому механизация и автоматизация их - главная задача совершенствования технологического процесса.

Регулировочно-настроечная стадия - заключительная в структуре производственного процесса, которая проводится с целью получения необходимых технических параметров го­тового изделия. Предметом труда здесь являются готовые из­делия или их отдельные сборочные единицы, орудия труда, уни­версальная контрольно-измерительная аппаратура и специ­альные стенды для испытаний.

Составными элементами стадий основного и вспомога­тельного процессов являются технологические операции. Де­ление производственного процесса на операции, а далее на приемы и движения необходимо для разработки технически обоснованных норм времени выполнения операций.

Операция - часть производственного процесса, которая, как правило, выполняется на одном рабочем месте без пере­наладки и одним или несколькими рабочими (бригадой).

В зависимости от степени технического оснащения произ­водственного процесса различают операции: ручные, машиноручные, машинные, автоматические и аппаратные.

Как основные, так и вспомогательные, а иногда и обслужи­вающие производственные процессы состоят из основных и вспомогательных элементов - операций. К основным относят­ся операции, непосредственно связанные с изменением раз­меров, форм, свойств, внутренней структуры предмета труда или превращением одного вещества в другое, а также с изме­нением местоположения предметов труда относительно друг друга. К вспомогательным относятся операции, выполнение которых способствует протеканию основных, например пере­мещение предметов труда, контроль качества, снятие и уста­новка, хранение и др.

В организационном отношении основные и вспомогатель­ные производственные процессы (их операции) условно под­разделяются на простые и сложные.

Простыми называются процессы, в которых предметы тру­да подвергаются последовательному ряду связанных между собой операций, в результате чего получаются частично гото­вые продукты труда (заготовки, детали, т. е. неразъемные час­ти изделия).

Сложными называются процессы, в которых получаются готовые продукты труда путем соединения частных продуктов, т. е. получаются сложные изделия (станки, машины, приборы и т.д.).

Движение предметов труда в производственном процессе осуществляется так, что результат труда одного рабочего мес­та становится исходным предметом для другого, т. е. каждый предыдущий во времени и в пространстве дает работу после­дующему, это обеспечивается организацией производства.

От правильной и рациональной организации производ­ственных процессов (особенно основных) зависят результаты производственно-хозяйственной деятельности предприятия, экономические показатели его работы, себестоимость продук­ции, прибыль и рентабельность производства, величина неза­вершенного производства и размер оборотных средств.

5.2. Основные принципы организации производственных процессов

Организация производственного процесса на любом маши­ностроительном предприятии, в любом его цехе, на участке базируется на рациональном сочетании во времени и в пространстве всех ос­новных, вспомогательных и обслуживающих процессов. Это позволяет выпускать продукцию при минимальных затратах живого и овеществленного труда. Особенности и методы тако­го сочетания различны в разных производственных условиях. Однако при всем их многообразии организация производствен­ных процессов подчинена некоторым общим принципам: диф­ференциации, концентрации и интеграции, специализации, про­порциональности, прямоточности, непрерывности, параллель­ности, ритмичности, автоматичности, профилактики, гибкости, оптимальности, электронизации, стандартизации и др.

Принцип дифференциации предполагает разделение производственного процесса на отдельные технологичес­кие процессы, которые в свою очередь подразделяются на операции, переходы, приемы и движения. При этом анализ особенностей каждого элемента позволяет выбрать наи­лучшие условия для его осуществления, обеспечивающие минимизацию суммарных затрат всех видов ресурсов. Так, поточное производство многие годы развивалось за счет все более глубокой дифференциации технологических про­цессов. Выделение непродолжительных по времени выпол­нения операций позволяло упрощать организацию и тех­нологическое оснащение производства, совершенство­вать навыки рабочих, увеличивать производительность их труда.

Однако чрезмерная дифференциация повышает утомляе­мость рабочих на ручных операциях за счет монотонности и высокой интенсивности процессов производства. Большое число операций приводит к излишним затратам на перемеще­ние предметов труда между рабочими местами, установку, закрепление и снятие их с рабочих мест после окончания операций.

При использовании современного высокопроизводитель­ного гибкого оборудования (станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, роботы и т. д.) принцип дифференциации переходит в принцип концентрации операций и интеграции производствен­ных процессов. Принцип концентрации предполагает выпол­нение нескольких операций на одном рабочем месте (много­шпиндельные многорезцовые автоматы с ЧПУ). Операции ста­новятся более объемными, сложными и выполняются в соче­тании с бригадным принципом организации труда. Принцип интеграции состоит в объединении основных вспомогатель­ных и обслуживающих процессов.

Принцип специализации представляет собой форму разде­ления общественного труда, которая, развиваясь планомер­но, обусловливает выделение на предприятии цехов, участков, линий и отдельных рабочих мест. Они изготавливают продук­цию ограниченной номенклатуры и отличаются особым произ­водственным процессом.

Сокращение номенклатуры выпускаемой продукции, как правило, приводит к улучшению всех экономических показа­телей, в частности к повышению уровня использования основ­ных фондов предприятия, снижению себестоимости продук­ции, улучшению качества продукции, механизации и автома­тизации производственных процессов. Специализированное оборудование при всех прочих равных условиях работает про­изводительнее.

Принцип пропорциональности предполагает равную про­пускную способность всех производственных подразделений, выполняющих основные, вспомогательные и обслуживающие процессы. Нарушение этого принципа приводит к возникнове­нию «узких» мест в производстве или, наоборот, к неполной загрузке отдельных рабочих мест, участков, цехов, к снижению эффективности функционирования всего предприятия. Поэто­му для обеспечения пропорциональности проводятся расчеты производственной мощности как по стадиям производства, так и по группам оборудования и производственным площадям.

Принцип прямоточности означает такую организацию про­изводственного процесса, при которой обеспечиваются крат­чайшие пути прохождения деталей и сборочных единиц по всем стадиям и операциям от запуска в производство исходных ма­териалов до выхода готовой продукции. Поток материалов, по­луфабрикатов и сборочных единиц должен быть поступатель­ным и кратчайшим, без встречных и возвратных движений. Это обеспечивается соответствующей планировкой расстановки оборудования по ходу технологического процесса. Классичес­ким примером такой планировки является поточная линия.

Принцип непрерывности означает, что рабочий трудится без простоев, оборудование работает без перерывов, предметы труда не пролеживают на рабочих местах. Наиболее полно этот принцип проявляется в массовом или крупносерийном произ­водстве при организации поточных методов производства, в частности при организации одно- и многопредметных непре­рывно-поточных линий. Этот принцип обеспечивает сокраще­ние цикла изготовления изделия и тем самым способствует повышению интенсификации производства

Принцип параллельности предполагает одновременное выполнение частичных производственных процессов и отдель­ных операций над аналогичными деталями и частями изделия на различных рабочих местах, т. е. создание широкого фронта работы по изготовлению данного изделия. Параллельность в организации производственного процесса применяется в раз­личных формах: в структуре технологической операции - мно­гоинструментальная обработка (многошпиндельные многорез­цовые полуавтоматы) или параллельное выполнение основ­ных и вспомогательных элементов операций; в изготовлении заготовок и обработке деталей (в цехах заготовки и детали на разных стадиях готовности); в узловой и общей сборке. Принцип параллельности обеспечивает сокращение продол­жительности производственного цикла и экономии рабочего времени.

Принцип ритмичности обеспечивает выпуск одинаковых или возрастающих объемов продукции за равные периоды време­ни и соответственно повторение через эти периоды произ­водственного процесса на всех его стадиях и операциях. При узкой специализации производства и устойчивой номенклату­ре изделий ритмичность может быть обеспечена непосред­ственно по отношению к отдельным изделиям и определяется количеством обрабатываемых или выпускаемых изделий за единицу времени. В условиях широкой и изменяющейся но­менклатуры выпускаемых производственной системой изде­лий ритмичность работы и выпуска продукции может измерять­ся только с помощью трудовых или стоимостных показателей.

Принцип автоматичности предполагает максимальное вы­полнение операций производственного процесса автоматичес­ки, т. е. без непосредственного участия в нем рабочего либо под его наблюдением и контролем. Автоматизация процессов при­водит к увеличению объемов выпуска деталей, изделий, к повы­шению качества работ, сокращению затрат живого труда, заме­не непривлекательного ручного труда более интеллектуальным трудом высококвалифицированных рабочих (наладчиков, опе­раторов), к исключению ручного труда на работах с вредными условиями, замене рабочих роботами. Особенно важна авто­матизация обслуживающих процессов. Автоматизированные транспортные средства и склады выполняют функции не толь­ко по передаче и хранению объектов производства, но могут регламентировать ритм всего производства. Общий уровень автоматизации процессов производства определяется долей работ в основном, вспомогательном и обслуживающем произ­водствах, в общем объеме работ предприятия.

Принцип профилактики предполагает организацию обслу­живания оборудования, направленную на предотвращение аварий и простоев технических систем. Это достигается с по­мощью системы планово-предупредительных ремонтов (ППР).

Принцип гибкости обеспечивает эффективную организацию работ, дает возможность мобильно перейти на выпуск другой продукции, входящей в производственную программу предпри­ятия, или на выпуск новой продукции при освоении ее произ­водства. Он обеспечивает сокращение времени и затрат на переналадку оборудования при выпуске деталей и изделий широкой номенклатуры. Наибольшее развитие этот принцип получает в условиях высокоорганизованного производства, где используются станки с ЧПУ, обрабатывающие центры (ОЦ), переналаживаемые автоматические средства контроля, скла­дирования и перемещения объектов производства.

Принцип оптимальности состоит в том, что выполнение всех процессов по выпуску продукции в заданном количестве и в сроки осуществляется с наибольшей экономической эффек­тивностью или с наименьшими затратами трудовых и матери­альных ресурсов. Оптимальность обусловлена законом эко­номии времени.

Принцип электронизации предполагает широкое использо­вание возможностей ЧПУ, основанных на применении микро­процессорной техники, что позволяет создавать принципиаль­но новые системы машин, сочетающие высокую производи­тельность с требованиями гибкости производственных процес­сов. ЭВМ и промышленные роботы, обладающие искусствен­ным интеллектом, позволяют выполнять самые сложные фун­кции в производстве вместо человека.

Принцип стандартизации предполагает широкое использо­вание при создании и освоении новой техники и новой техно­логии стандартизации, унификации, типизации и нормализа­ции, что позволяет избежать необоснованного многообразия в материалах, оборудовании, технологических процессах и резко сократить продолжительность цикла создания и освое­ния новой техники (СОНТ).

При проектировании производственного процесса или про­изводственной системы следует исходить из рациональ­ного использования изложенных выше принципов.

5.3. Типы производства и их технико-экономические характеристики

Организация производственных процессов, выбор наибо­лее рациональных методов подготовки, планирования и конт­роля за производством во многом определяются типом произ­водства на машиностроительном предприятии.

Под типом производства понимается совокупность призна­ков, определяющих организационно-техническую характери­стику производственного процесса, осуществляемого на од­ном или многих рабочих местах в масштабе участка, цеха, предприятия. Тип производства во многом предопределяет формы специализации и методы организации производствен­ных процессов.

В основу классификации типов производства положены следующие факторы: широта номенклатуры, объем выпуска, степень постоянства номенклатуры, характер загрузки рабо­чих мест и их специализация.

Номенклатура продукции представляет собой число наиме­нований изделий, закрепленных за производственной систе­мой, и характеризует ее специализацию. Чем шире номенкла­тура, тем менее специализирована система, и, наоборот, чем она уже, тем выше степень специализации. Широкая номенк­латура выпускаемой продукции обусловливает большое раз­нообразие технологических процессов и операций, оборудо­вания, инструментов, оснастки и профессий рабочих.

Объем выпуска изделий - это количество изделий опре­деленного вида, изготавливаемых производственной системой в течение определенного периода времени. Объем выпуска и трудоемкость изделия каждого вида оказывают решающее влияние на характер специализации этой сис­темы.

Степень постоянства номенклатуры - это повторяемость изготовления изделия данного вида в последовательные пе­риоды времени. Если в один плановый период времени изде­лие данного вида выпускается, а в другие - не выпускается, то степень постоянства отсутствует. Регулярное повторение вы­пуска изделий данного вида является одной из предпосылок обеспечения ритмичности производства. В свою очередь, ре­гулярность зависит от объема выпуска изделий, поскольку большой объем выпуска может быть равномерно распределен на последовательные плановые периоды.

Характер загрузки рабочих мест означает закрепление за рабочими местами определенных операций технологического процесса. Если за рабочим местом закреплено минимальное количество операций, то это узкая специализация, а если за рабочим местом закреплено большое количество операций (если станок универсальный), то это означает широкую спе­циализацию.

В зависимости от указанных выше факторов различают три типа производственных процессов или три типа производства: единичное, серийное и массовое (рис. 5.2).

Рис.5.2. Классификация типов производства

Основными показателями для определения типа производ­ства могут служить коэффициенты специализации рабочих мест (К_сп), серийности (К_сер) и массовости (К_м).

Коэффициент специализации рабочих мест

где m_до- количество деталеопераций по технологическому процессу, выполняемому в данном подразделении (на участке, в цехе);

С_пр - число рабочих мест (единиц оборудования) в данном под­разделении.

Коэффициент серийности

где г - такт выпуска изделий, мин/шт.; г = Fэф / N;

t¢ шт - среднее штучное время по операциям технологического про­цесса, мин;

t_штi - штучное время на i-й операции технологического процесса, мин;

m - число операций.

Коэффициент массовости определяется по формуле

Каждому типу производства соответствуют: величина ука­занных коэффициентов, вид используемого оборудования, тех­нология и формы организации производства, виды движений предметов труда, производственная структура предприятия (цеха, участка) и другие особенности.

Единичное производство характеризуется широкой номен­клатурой изделий и выпуском малых объемов одинаковых изде­лий, повторное изготовление которых, как правило, не предус­матривается. Это делает невозможным постоянное закрепление операций за отдельными рабочими местами, коэффициент специализации К_сп > 40 деталеопераций на одно рабочее мес­то. Специализация таких рабочих мест обусловлена только их технологической характеристикой и размерами обрабатывае­мых изделий. При этом производстве применяют универсаль­ное оборудование и в основном последовательный вид движе­ния партий деталей по операциям технологического процесса. Заводы имеют сложную производственную структуру, а цехи специализированы по технологическому принципу.

Серийное производство специализируется на изготовле­нии ограниченной номенклатуры изделий сравнительно не­большими объемами и повторяющимися через определенное время партиями (сериями). В зависимости от числа закрепля­емых за каждым рабочим местом операций, регулярности по­вторения партий изделий и их размера различают три подтипа (вида) серийного производства: мелкосерийное, среднесерий­ное и крупносерийное.

Мелкосерийное производство тяготеет к единичному: из­делия выпускаются малыми сериями широкой номенклатуры, повторяемость изделий в программе завода либо отсутствует, либо нерегулярна, а размеры серий неустойчивы; предприя­тие все время осваивает новые изделия и прекращает выпуск ранее освоенных. За рабочими местами закреплена широ­кая номенклатура операций, К_сп = 20 - 40 операций (К_свр > 20; К_м < 1). Оборудование, виды движений, формы специализации и производственная структура те же, что и при единичном производстве.

Для среднесерийного производства характерно, что выпуск изделий производится довольно крупными сериями ограничен­ной номенклатуры; серии повторяются с известной регуляр­ностью по периоду запуска и числу изделий в партии; годичная номенклатура все же шире, чем номенклатура выпуска в каждом месяце. За рабочими местами закреплена более узкая номенклатура операций, К_сп = 10 - 20 опера­ций (К_свр = 20; К_м < 1). Оборудование универсальное и специ­альное, вид движения предметов труда - параллельно-после­довательный. Заводы имеют развитую производственную структуру, заготовительные цехи специализируются по техно­логическому принципу, а в механосборочных цехах создаются предметно-замкнутые участки.

Крупносерийное производство тяготеет к массовому. Из­делия производятся крупными сериями ограниченной номен­клатуры, а основные или важнейшие выпускаются постоянно и непрерывно. Рабочие места имеют более узкую специализа­цию, К_сп = 2 - 10 операций (К_сер = 10; К_м < 1). Оборудование преимущественно специальное, виды движений предметов труда - параллельно-последовательный и параллельный. За­воды имеют простую производственную структуру, обрабаты­вающие и сборочные цехи специализированы по предметному принципу, а заготовительные - по технологическому.

Массовое производство характеризуется выпуском узкой номенклатуры изделий в течение длительного периода време­ни и большим объемом, стабильной повторяемостью. За рабо­чими местами закреплена узкая номенклатура операций, К_сп £ 1 операции (К_сер < 2; К_м ³ 1). Все изделия номенклатуры завода изготовляются одновременно и параллельно. Числа наимено­ваний изделий в годовой и месячной программах совпадают. Оборудование специальное, вид движения предметов труда параллельный. Цехи и участки специализированы преимуще­ственно по предметному принципу. Заводы имеют простую и четко определенную производственную структуру.

В сочетании механизации и автоматизации производствен­ных процессов, а также загрузки рабочих мест (оборудования) с видами движений предметов труда можно получить серий­ное производство в четырех и массовое производство в трех вариантах (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Классификация типов производства

Исходя из типа производства устанавливается тип пред­приятия и его подразделений. На каждом предприятии могут существовать различные типы производства. Поэтому тип предприятия или его подразделения определяется по преоб­ладающему на нем типу конечного производства.

Тип производства оказывает решающее влияние на осо­бенности его организации, управления и оперативно-произ­водственного планирования, а также на технико-экономичес­кие показатели