Организация и планирование автоматизированных производств. Учебное пособие

В отдельную группу можно выделить финансовые операции, связанные с преобразованием потоков особого ресурса – денежных средств (учет и движение денежных средств по счетам, которое чаще всего имеет вид движения информации о денежных средствах, т. е., по существу, являются информационными).

Описание технологий, используемых на предприятии, начинают с описания всех видов операций, которые сводят в каталог операций – особую базу, в которой каждой операции соответствует запись, включающая набор нужных атрибутов. Например, для описания технологической операции крашения текстильного материала может быть предусмотрен следующий набор атрибутов: наименование красителя, концентрация красителя в красильном растворе, температура раствора, длительность процесса и, возможно, другие. Каталог удобно разделить на подкаталоги с учетом вида операций.

Технология или технологический процесс изготовления продукта – это упорядоченная последовательность операций всех видов. При наличии описаний операций, зафиксированных в каталоге, описание процесса сводится к указанию их последовательности и конкретных технологических режимов (параметров преобразования). Например, для операции крашения определенной партии трикотажного полотна следует указать конкретные значения нужных для этой операции атрибутов. Отметим, что для изготовления одного и того же продукта в некоторых случаях могут быть сформированы различные технологические процессы, что повышает гибкость производственного процесса, его устойчивость к различным сбоям (отказы, аварии, невыходы рабочих и пр.). Обычно в этом случае выделяют основной процесс и резервные процессы, используемые при исключительных обстоятельствах.

Каждая операция может быть выполнена, в общем случае, на одном из взаимозаменяемых рабочих мест (напомним, что каждое из них однозначно устанавливается по его коду и имеет описание в базе подразделений). Перечень этих мест указывается в записи, соответствующей данной операции, с помощью ряда атрибутов.

Технологический маршрут – это последовательность рабочих мест, через которые должны пройти материалы и промежуточные продукты в процессе их преобразования в конечный продукт конкретного вида. При этом, если имеются взаимозаменяемые рабочие места, возможно для одного процесса указать несколько маршрутов, среди которых обычно выделяют основной, а остальные считаются резервными.

Операции, процессы и маршруты дают в совокупности полное описание способов производства изделий и служат основой для рациональной организации производственного процесса и оперативного управления им.

Завершая характеристику основных видов данных, отметим, что все указанные базы связаны между собой с помощью отношения, которое назовем соответствием. Это отношение устанавливается между записями различных баз (компонент, производственных подразделений, технологий). На рис. 7 приведе-

31

на схема связей, отражающих отношения соответствия между записями в различных базах и каталогах, рассмотренных выше. Наличие стрелки между базами означает, что элементу одной из них соответствует другой. Так, в частности, каждой компоненте, изготавливаемой предприятием, соответствует свой технологический процесс, а каждой сложной (составной) компоненте, кроме того и своя спецификация; в базе подразделений рабочему месту – вид оборудования, которым оно оснащено (это могут быть одна или несколько позиций); виду оборудования ставится в соответствие множество технологических операций. Даже если между базами нет непосредственных связей, они могут быть установлены опосредованно, через другие базы. Например, компонента может быть поставлена в соответствие рабочему месту по цепочке связей: компонен-

та → технологический процесс → технологическая операция → оборудование → рабочее место.

К группе оперативных данных отнесем данные, которые изменяются в ходе производственного процесса. Это объемы договоров на поставку продукции, объемы текущих запасов материалов и продукции на складах, текущие состояния выполняемых производственных заказов, цены на используемые ресурсы. Если основные данные описывают предприятие в статическом режиме, то оперативные данные позволяют получить представление о динамике производственных процессов.

Обратим внимание на исключительную важность информационного обеспечения процессов управления. Изложенные методы классификации и описания данных являются типовыми и используются во всех современных информационных системах производственного назначения.

32

Контрольные вопросы

1.Назовите организационно-правовые формы предприятий, получившие наибольшее распространение в промышленности.

2.Что собой представляет внешняя среда предприятия? Какие факторы внешней среды оказывают наибольшее влияние на деятельность предприятия?

3.Назовите основные виды производственных ресурсов и дайте их краткую характеристику.

4.Как классифицируются производственные операции?

5.Поясните понятия «производственная структура предприятия» и «производственный процесс».

6.Приведите общую структурную схему системы управления и поясните функции ее элементов.

7.Приведите схему связей между основными функциями управления производством. Дайте краткую характеристику этих функций.

8.Поясните «функциональный» принцип организации управления предприятием.

9.Поясните «процессный» принцип организации управления предприя-

тием.

10.Поясните понятие бизнес-процесса.

11.Поясните понятие «единое информационное пространство» предприятия. Какие цели преследуют при его формировании?

12.Какие сведения о предприятии относят к категории «основные дан-

ные»?

13.Какие формы используют при описании элементов, входящих в состав сложных изделий?

14.Какие сведения указывают при описании производственной структуры предприятия?

15.Какие понятия используют при описании технологии производства? Поясните содержание этих понятий.

16.Как связаны основные базы данных в информационной системе пред-

приятия?

2.ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПРЕДПРИЯТИЯ. ТИПЫ ПРОИЗВОДСТВ

2.1.Промышленное предприятие как преобразователь ресурсов

впродукцию

Промышленное предприятие представляет собой сложный объект управления. При предельно укрупненном рассмотрении его можно представить в виде функционального блока, преобразующего входные ресурсы в готовую продукцию (рис. 8).

33

Рис. 8. Предприятие как преобразователь ресурсов в готовую продукцию

Формулирование и реализация задач управления процессами преобразования составляет содержание производственного менеджмента, в число функций которого, как мы уже знаем, входят планирование и организация деятельности. Такой взгляд на предприятие является слишком общим и требует конкретизации. Более детально рассматривая процессы, происходящие при функционировании предприятия, мы обнаружим большое число взаимосвязанных

контуров управления:

–управление выпуском продукции;

–управление технологией;

–управление качеством;

–управление затратами ресурсов (материальных, энергетических, трудо-

вых…);

–управление материальными запасами;

–управление персоналом;

–управление финансами

иряд других контуров, различающихся по объекту управления, структурным и функциональным характеристикам. В каждом из них реализуются все уже известные нам функции управления. Проблемой для менеджмента предприятия является необходимость обеспечить согласованное функционирование всех контуров управления, образующих сложную, многосвязную систему. Свойство многосвязности производственной системы проявляется в том, что, воздействуя на управляемую величину для улучшения ее значений в рамках некоторого контура, мы, в силу его связи с другими контурами, одновременно воздействуем и на другие величины, которые могут при этом изменяться и в нежелательном направлении. Например, управляя производительностью труда и устанавливая для достижения цели новое технологическое оборудование, мы наряду с желаемым повышением производительности труда можем получить ухудшение таких показателей, как затраты электроэнергии, производственных площадей, обеспеченность кадрами нужной квалификации. Подробно задачи производственного менеджмента рассматриваются в специальном курсе. В данном учебном пособии остановимся лишь на некоторых вопросах и приведем примеры характерных задач.

34

Выделим в структуре предприятия ряд функций, содержание которых предопределяется его профилем, т. е. видом выпускаемой продукции. Это следующие функции:

–обеспечение ресурсами;

–изготовление продукции;

–продажи (сбыт, отгрузка) продукции.

Функции реализуются соответствующими структурными подразделениями предприятия (службами, отделами, цехами).

Связи между этими функциями и внешней средой предприятия представлены на рис. 9. Выделим для определенности лишь один вид ресурсов – материальные, в том числе сырьевые, ресурсы. Стрелки на схеме показывают направление движения материального потока: сырье и материалы поступают от поставщиков ресурсов и аккумулируются на соответствующих складах, далее, партии сырья и материалов передаются в производственные подразделения, где, проходя последовательные стадии обработки, преобразуются в полуфабрикаты (промежуточные продукты) и после прохождения всех стадий, предусмотренных технологией, в конечные продукты. Готовая продукция аккумулируется на складах и затем распределяется между покупателями в соответствии с заключенными контрактами на поставку.

Вопросы формирования и управления потоками ресурсов занимается наука, называемая логистикой. Основными операциями, которые приходится выполнять при движении ресурсов, являются операции транспортировки и хранения (накопления, аккумулирования). Этим операциям всегда сопутствуют информационные операции (учет, регистрация). Совокупность подразделений, реализующих указанные функции, образуют производственно-логистическую систему предприятия. Производственно-логистическая система представляет собой функциональное ядро предприятия: остальные функциональные системы дополняют ее и часто имеют по отношению к ней обеспечивающий характер.

2.2. Материальные потоки и их преобразование в процессе производства

Остановимся подробнее на организации движения материальных потоков и их преобразовании в производственном процессе. Подчеркнем главную задачу системы управления, реализуемой, в том числе, в процессе плановой и организационной деятельности – бесперебойное движение потоков всех видов ресурсов. Отметим еще раз, что главная роль на промышленном предприятии отводится материальному потоку. Все остальные призваны обеспечить необходимые условия для его формирования и преобразования в соответствии с заданной технологией. Для правильной и эффективной организации потоков их следует должным образом описать или, иначе говоря, построить их модели. В автоматизированных производствах, в которых многие технологические, логистические и информационные операции выполняются без участия человека, для разработки алгоритмов управления потоками модели должны иметь математическую форму (уравнения различного вида, логические условия). В данном по-

35

собии мы остановимся лишь на принципиальных подходах к описанию потоков.

Прежде всего, отметим, что материальные потоки перемещаются в определенной организационной среде, специально созданной для этой цели. Эта среда включает технологические, транспортные, накопительные подразделения

– «звенья», выполняющие определенные операции. Каждой операции можно сопоставить то или иное формальное преобразование потока, поступающего на его вход. Содержание задач организации производственного процесса в значительной мере заключается в построении рациональной схемы этих преобразований, определении характеристик звеньев, выполняющих отдельные операции, и обеспечение функционирования этих звеньев в заданных режимах.

Приведем перечень основных преобразований потоков материалов с указанием возможных вариантов их формального описания.

Рис. 9. Направления движения и связь материального и денежного потоков в процессе функционироваия предприятия

36

Влюбой цепочке преобразований всегда присутствует первое звено, выполняющее роль источника материалов, генератора рассматриваемого потока. Таким генерирующим звеном может быть предприятие-поставщик соответствующих материалов, цех, выпускающий заготовки, поступающие на последующую обработку в механический цех. Например, текстильное предприятие, выпускающее ткани, генерирует поток материалов, поступающий на вход швейного предприятия или, более конкретно, на склад ткани. Если на этом предприятии рассматривать только внутренние потоки, то в качестве генератора может быть указан упомянутый склад, с которого куски ткани поступают в раскройно-подготовительный цех, производящий детали кроя, поступающие далее на вход различных монтажных участков швейного цеха.

Наряду с начальным звеном в цепочке преобразований присутствует и конечное звено, в котором завершается процесс преобразований и, образно говоря, происходит поглощение рассматриваемого потока. Например, в качестве такого поглощающего звена может быть указано предприятие-потребитель продукции или, если описывается только внутренний поток данного предприятия, то его склад готовой продукции.

Материальный поток, поступающий на вход предприятия или его отдельного подразделения, может быть однородным, состоящим из материала одного вида, или, что значительно чаще, неоднородным, включающим материалы разных видов. Так, к примеру, входной поток материалов швейного предприятия, даже специализированного на производстве определенного ассортимента (например, мужской верхней одежды), включает ткани различных видов (пальтовые, костюмные, плащевые, подкладочные…), различные виды фурнитуры (застежки, пряжки, пуговицы, …), различные виды вспомогательных материалов, необходимых для производственных нужд. Каждый вид материалов в соответствии со своим назначением подвергается в процессе производства установленным технологией преобразованиям. Поэтому возникает необходимость

вразделении входного неоднородного потока на составляющие его однородные потоки. Такую функциональную операцию называют декомпозицией потока.

Однородный поток может быть направлен по различным каналам. Например, один и тот же материал может быть использован на предприятии для производства различных изделий. Соответственно, поток этого материала должен быть распределен между несколькими специализированными производственными звеньями. Для выполнения функции распределения в структуре потока выделяются соответствующие звенья.

Внекоторых случаях требуется преобразовать несколько входных потоков (однородных или неоднородных) в один суммарный поток, перемещающийся далее по одному каналу. Примером может служить прядильное производство, где пряжа одного вида, выработанная на разных машинах, поступает в общий накопитель. В данном случае звено (в приведенном примере это накопитель) выполняет функцию сложения входных потоков.

37

Впроцессе преобразования потока может возникнуть необходимость в формировании выходного потока из нескольких входных по более сложным правилам, чем простое сложение. Часто, например, требуется сформировать выходной поток по заданной рецептуре, т. е. соблюсти в единице объема выходного потока установленные объемные соотношения между входными компонентами. Примером может служить производство определенного вида пряжи из смеси хлопка разных сортов и, возможно, иных волокон, взятых в установленной пропорции. Функцию формирования подобного выходного потока можно назвать композицией потоков. Очевидно, сложение потоков является относительно простым частным случаем такой функции.

Вситуации, когда на вход преобразующего звена поступает несколько потоков, содержанием функции преобразования может быть выбор среди них одного или нескольких потоков для дальнейшего перемещения по выходному каналу. Функцию выбора следует рассматривать как интеллектуальную операцию, так как она всегда сопряжена со стремлением найти наиболее предпочтительный вариант выбора и, значит, организовать процедуру его поиска с учетом различных требований и ограничений.

Назовем еще несколько характерных преобразований материальных потоков. Часть из них можно назвать объемными преобразованиями. К ним относятся:

– изменение количества («объема») материала на выходе преобразующего звена по отношению к его количеству на входе. Подобное изменение можно охарактеризовать коэффициентом, который может быть как постоянной величиной, так и переменной, зависящей от различных факторов (состояния звена, количества материала на входе). Производственные операции всегда сопровождаются появлением некоторого количества отходов, величина которых зависит как от применяемой технологии, так и от принимаемых решений организационного характера. Примерами отходов могут служить стружка при обработке металлов, «межлекальные выпады» при раскрое тканей, критическое снижение качества материала при хранении. Упомянутый выше коэффициент называют коэффициентом выхода продукта. В производственных звеньях этот коэффициент из-за неизбежных потерь имеет значения меньше единицы. Одной из экономически важных организационно-технологических задач является повышение величины коэффициента выхода продукта из сырья;

– накопление (аккумулирование) количества поступающего на вход звена продукта на заданном интервале времени. Функцию аккумулирования выполняют различные производственные звенья – резервуары, бункеры, межоперационные накопители, склады. Строго говоря, выход накопительного звена является нематериальным и имеет вид информации о текущем запасе материала в данном накопителе. Поэтому такое звено работает совместно со следующим типом звеньев, выполняющих объемные преобразования потока;

– объемная «нормализация» материального потока. Суть этого преобразования состоит в формировании по заданным правилам из потока с произволь-

38

ными объемами партий материала, поступающего на вход звена, выходного потока с заданными (нормативными и часто фиксированными) объемами партий материала. Часто такие нормативные объемы устанавливаются с учетом пропускной способности каналов для дальнейшего перемещения потоков или, что то же самое, производительностью звеньев в цепочке последующих преобразований потока.

Наряду с указанными объемными преобразованиями в производстве возникает необходимость проводить и описывать изменение временных характеристик потоков. Приведем примеры таких преобразований:

–временная нормализация («регуляризация») потоков. Регулярным называют поток, в котором порции материала перемещаются через одинаковые интервалы времени. Если эти интервалы не одинаковы, но различаются относительно мало, поток называют квазирегулярным. Примером регулярного потока являются конвейеры, в которых предметы труда перемещаются от одного рабочего места к другому через равные промежутки времени, называемые тактом потока. Подобные конвейерные системы широко используются в сборочных цехах машиностроительных предприятий, монтажных участках швейных предприятий. Суть временной регуляризации потока состоит в преобразовании входного нерегулярного либо регулярного с неподходящим тактом потока в регулярный поток с заданным (нормативным) тактом. При описании данного преобразования часто используют функцию регуляризации совместно с функциями накопления и объемной нормализации потоков;

–временное смещение (задержка) потока. Данное преобразование состоит в задержке выходного потока относительно входного на заданную величину без изменения его объемных характеристик или такта потока. Примером звена, реализующего смещение потока во времени, являются операции транспортировки материалов.

Все указанные виды преобразований материальных потоков в совокупности позволяют описать потоки в производственных структурах любой сложности – последовательных, параллельных, комбинированных, с различными вариантами обратных материальных связей. Получение такого описания является необходимым этапом построения автоматизированных систем управления производственным процессом.

2.3.Специфика организации производств различных типов

Впредыдущем параграфе мы рассматривали материальные потоки, не акцентируя внимания на таком свойстве потока, как его непрерывность или дискретность. Между тем это свойство является исключительно важным, так как каждый вид потока порождает свой тип производства и, соответственно, требует решения различающихся по содержанию организационных задач.

Остановимся на этих вопросах.

Непрерывными называют потоки, перемещение которых в процессе производства происходит без перерывов на достаточно длительном интервале вре-

39

мени. Непрерывные потоки имеют место, например, при перемещении различных жидкостей и газов в соответствующих трубопроводах.

Дискретными называют потоки, перемещение которых в процессе производства происходит отдельными порциями, партиями с перерывами во времени. Примером может служить перемещение партий деталей между рабочими местами в цехе механической обработки машиностроительного предприятия.

Заметим, что разделение потоков на указанные два вида часто является условным. Большая часть реальных потоков обладает чертами и непрерывных, и дискретных: отдельные фрагменты цепочки производственных преобразований следует рассматривать как непрерывные, другие фрагменты – как дискретные. Такие комбинированные потоки называют непрерывно-дискретными. Отнесение потока к тому или иному классу (непрерывный, дискретный, непре- рывно-дискретный) определяется тем, какие свойства преобладают (доминируют) в его описании.

Класс потока определяет такую важную характеристику производства, как его тип. Типы производств обозначают теми же терминами: непрерывное, дискретное, непрерывно-дискретное.

Производственный процесс, как мы знаем, всегда представляет собой последовательность определенных операций. В непрерывных производствах или на участках производственного процесса, где поток перемещается непрерывно, операции функционально могут быть отделены одна от другой, но выделить их по техническому или организационному принципу часто невозможно, затруднительно либо не целесообразно. Примерами могут служить многие процессы химической технологии. Такие процессы, образующие порой масштабные производства, представляют собой последовательность различных согласованных по производительности технологических и логистических звеньев – реакторов, насосных и компрессорных станций, трубопроводов, резервуаров. Исходное сырье в виде непрерывного потока (например, в виде жидкостей) поступает на вход процесса и после определенной задержки по времени, обусловленной заданной скоростью реакций и перемещения массы материала в процессе преобразований, в качестве готового продукта появляется на выходе процесса также в виде непрерывного потока. Процесс, таким образом, рассматривается как единое целое, как, по существу, одна сложная «операция». Маршрут перемещения материала от входа до выхода жестко фиксирован и не может быть изменен какими-либо организационными мерами. Конечно, технологи знают, какие преобразования, т. е. какие локальные операции, происходят в каждом реакторе, они контролируют и управляют их ходом. Но какие-либо организационные операции, например, учет выработки промежуточных продуктов, если это не предусмотрено технологией, в данном случае не выполняются. Согласованность работы всех звеньев или, как говорят, фаз технологической цепочки достигается на стадии проектирования технологии.

Непрерывное производство называют также поточным. Также используют термин поточная организация технологических процессов. Отметим, что

40