Организация и планирование автоматизированных производств. Учебное пособие

Как мы уже знаем, движение материального потока направлено от поставщиков материальных ресурсов через стадии производственного процесса к потребителям готовой продукции (см. схему на рис. 9). Движение потока обеспечивается последовательным выполнением следующих функций: обеспечение ресурсами (снабжение) → производство → сбыт (реализация, отгрузка) про-

дукции. Эта последовательность функций отражает логику создания продукции в физической форме. Логика планирования для предприятий, работающих в рыночных условиях, имеет противоположную направленность: вначале формируется план сбыта продукции, затем план производства и, наконец, план обеспечения ресурсами. Попытка начать, например, с функции обеспечения ресурсами сразу «парализует» процесс, так как не ясно, какие ресурсы, в каком количестве, к какому сроку нужны производству. Начать процесс планирования с разработки плана производства невозможно без анализа спроса на данную продукцию, конъюнктуры рынка, производственных возможностей предприятия. Анализ указанных факторов позволяет сформировать сбалансированный по рыночным условиям и производственному потенциалу предприятия план сбыта (продаж), который послужит основой для разработки плана производства, который, в свою очередь, послужит основой для плана снабжения ресурсами.

Рассмотрим порядок разработки этих планов подробнее. Информационной базой для разработки плана продаж являются резуль-

таты маркетинговых исследований, в результате которых оценивается текущий и перспективный спрос на данную продукцию, сложившееся на текущий момент разделение рынка между производителями, уровень цен, прогнозируемое влияние научно-технического прогресса. Наряду с этими внешними факторами оцениваются и внутренние факторы, прежде всего, производственная мощность предприятия, уровень себестоимости продукции, ограничивающий возможности снижения цены. Оценки спроса, которыми располагает предприятие, различаются по точности в зависимости от формы взаимодействия его с рынком. Назовем две такие формы: выпуск продукции в свободную продажу без указания конкретного покупателя («анонимный» рынок) или выпуск продукции по предварительным заказам или контрактам с конкретными покупателями. Вторая форма, очевидно, позволяет более точно оценить спрос и является более предпочтительной. Для промышленных предприятий работа по заказам (контрактам) является более распространенной формой. Например, даже при массовом выпуске продукции для потребительского рынка в роли заказчиков могут выступать торговые (посреднические) организации, которые долее продвигают продукцию на анонимный рынок.

В простейшем случае плановые задания по продажам i-й позиции ассортимента устанавливаются на основании сравнения двух показателей – оценки спроса на данную позицию Si и оценки возможностей предприятия по объему производства этой позиции Вi. Правило весьма простое: в план продаж включается минимальная из этих двух величин, т. е. Pпродi = min(Si, Bi), i = 1, 2,…, n. В

51

реальных ситуациях могут быть учтены и иные факторы, что потребует более тонких расчетов.

План продаж (сбыта) задает данные для разработки плана производства. Как правило, плановые объемы продаж не совпадают с плановыми объемами производства. При расчете последних учитываются различные факторы: имеющиеся на складах остатки продукции, нереализованной в прошлом периоде, установленный по статистике прошлых периодов вероятный объем брака, объем продукции, изымаемой для иных целей (контроль качества, испытания, научные исследования). Таким образом, объем выпуска может оказаться как меньше, так и больше объема продаж. Заметим только, что предприятие лишь при достаточных основаниях выводит на рынок объемы продукции, превышающие оценки спроса.

План производства содержит данные для разработки плана обеспечения ресурсами. Технология разработки следующая: для каждой позиции готовой продукции по известным спецификациям устанавливаются потребности в необходимых компонентах (узлах, деталях, материалах). Список компонент разделяется на две части. В одну заносятся сведения о компонентах собственного производства, в другую – сведения о покупных изделиях и материалах. Первая часть дополняет план производства, вторая составляет основу для плана закупок (снабжения). В обеих частях потребности корректируются с учетом наличных запасов на складах сырья, материалов, комплектующих покупных изделий, а также, возможно, и с учетом других факторов (вероятный брак, использование в непроизводственных целях, необходимость создания «страховых» запасов).

Такова логика разработки планов, относящихся к сфере производственнологистической деятельности предприятия.

При планировании планов других функциональных направлений также предварительно выявляется структура их информационных связей, что позволяет определить порядок и разработки.

Приведем для примера фрагмент возможной многоуровневой системы функциональных задач планирования и организации производства на промышленном предприятии.

Основная задача (нулевой уровень). Обеспечить непрерывность движения взаимосвязанных материальных и денежного потоков при заданной экономической эффективности деятельности предприятия.

Задачи 1-, 2- и 3-го уровней

1.Обеспечить непрерывность движения материальных потоков.

1.1.Разработать план продаж на заданный период времени. Организовать выполнение плана.

1.1.1.Установить величину и динамику спроса на продукцию.

1.1.2.Разработать план мероприятий по продвижению продукции на рынок. Организовать выполнение плана.

1.1.3.Оценить величину складских запасов готовой продукции.

1.1.4.Оценить производственный потенциал предприятия.

1.1.5.Заключить контракты на поставку продукции.

1.1.6.Разработать календарный план продаж по позициям

52

товарного ассортимента. Организовать выполнение плана.

1.1.7.Организовать контроль выполнения планов продаж и принятие оперативных решений для устранения

отклонений. Разработать механизм разрешения конфликтных ситуаций в отношениях с покупателями.

1.2.Разработать план производства на заданный период времени. Организовать выполнение плана.

1.2.1. Оценить величину незавершенного производства

(количество полуфабрикатов, находящихся на разных промежуточных стадиях производства (в процессе обработки на рабочих местах, в межоперационных запасах)).

1.2.2.Оценить состояние технологических ресурсов предприятия (технологическое оборудование, инфраструктура (системы энергоснабжения, обеспечения ресурсами, необходимыми для производственных процессов)).

1.2.3.Разработать план мероприятий по обеспечению работоспособности технологического оборудования (работы по регулярному техническому обслуживанию, проведению плановых профилактических и ремонтных работ (текущий, средний, капитальный виды ремонта)). Организовать выполнение плана.

1.2.4.Разработать нормативы загрузки и производительности оборудования.

1.2.5.Оценить ожидаемую величину брака и разработать мероприятия по обеспечению качества продукции.

1.2.6.Разработать календарный план производства продукции по позициям ассортимента. Организовать выполнение плана.

1.2.7.Оценить потребности в производственных мощностях различных видов оборудования по календарным периодам.

1.2.8.Разработать план мероприятий по обеспечению соответствия требуемой и фактической величины производственных мощностей. Организовать выполнение плана.

1.2.9.Оценить потребности в сырьевых, материальных и иных видах ресурсов.

1.2.10.Организовать контроль выполнения планов производства

ипринятие оперативных решений для устранения отклонений.

1.3.Разработать план обеспечения материальными ресурсами на заданный период времени. Организовать выполнение плана.

1.3.1.Оценить величины складских запасов и реальных потребностей по позициям номенклатуры сырья и материалов по календарным периодам.

1.3.2.Разработать план закупок сырья и материалов. Организовать выполнение плана.

1.3.3.Выбрать поставщиков ресурсов и заключить контракты на поставку.

1.3.4.Организовать контроль качества поступающих материалов и

разработать механизм разрешения конфликтных ситуаций в отношениях с поставщиками.

1.3.4. Организовать контроль выполнения планов закупок

53

и принятие оперативных решений для устранения отклонений.

2.Обеспечить непрерывность движения денежных потоков.

2.1.Разработать и реализовать ценовую политику предприятия.

2.1.1.Определить минимальный и максимальный уровень начальных цен на новую продукцию.

2.1.2.Разработать программы изменения цен в зависимости от экономических условий и конъюнктуры рынка.

2.1.3. Разработать и реализовать мероприятия по стимулированию продаж.

Приведенный перечень задач не исчерпывает содержания задач планирования и организации производства. На конкретном предприятии в зависимости от его профиля, масштабов, типа производства (единичное, серийное, массовое) состав этих задач может быть иным.

Контрольные вопросы

1.Как классифицируются планы деятельности предприятий по «временному горизонту»?

2.В чем состоит различие оперативно-объемных и оперативно-календар- ных планов производства?

3.Какие вопросы отражаются в информационной и в организационной частях плана деятельности предприятия?

4.Каково значения функции нормирования при разработке планов деятельности предприятия? Приведите примеры норм, используемых в организации производства.

5.Дайте характеристику основных подходов к обоснованию норм.

6.В какой последовательности и почему разрабатываются планы в произ- водственно-логистической системе предприятия?

7.Поясните содержание процессов разработки плана продаж, плана производства и плана обеспечения ресурсами.

4.ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ

ПРЕДПРИЯТИЙ

4.1. Понятие организационно-технологического комплекса. Базовые структуры. Характерные организационные задачи

Основой для построения функциональной и организационной структур предприятия является принятая технология производства заданного ассортимента продукции. Ранее мы уже упоминали «формулу»: технология определяет организацию. Реализация любой технологии невозможна без решения разнообразных сопутствующих технологическим операциям организационных задач. Среди этих задач, в частности, задачи планирования производства и обеспечения ресурсами, учета выработки и расхода материалов, контроля качества по-

54

луфабрикатов и готовой продукции, контроля запасов, задачи диспетчерского управления ходом производственного процесса. В силу тесной связи технологических и организационных звеньев, во взаимодействии обеспечивающих запланированный ход производственного процесса, удобно рассматривать их совокупность как единый комплексный объект – организационно-технологичес- кий комплекс или сокращенно, О-ТК.

О-ТК представляет собой совокупность машин и аппаратов, выполняющих определенные технологические операции и связанных между собой в соответствии с логикой выполнения работ, и подразделений (отделов, бюро, служб), выполняющих задачи организационного характера. Каждая машина (станок, аппарат, установка) выполняет определенный набор операций. Работа как учетная единица представляет собой задание на выполнение последовательности операций над соответствующим объектом (предметом труда) (деталью, узлом, партией деталей, партией ткани или других материалов). Выполнение работы состоит

впоследовательном перемещении предмета труда по машинам технологического комплекса, т. е. в его движении по установленному технологическому маршруту. Организационные звенья обеспечивают бесперебойное движение потоков ресурсов, контроль соответствия параметров производственного процесса заданным (целевым, плановым) значениям. В технологических комплексах современных дискретных (машино- и приборостроение, швейные, обувные предприятия) и непрерывно-дискретных (красильно-отделочные и иные производства, связанные с химической обработкой материалов и изделий) производств характерным является одновременное выполнение значительного количества работ. Для обеспечения эффективности производства на уровне оперативного управления приходится решать большое число разнообразных задач.

Все задачи разделим на две группы.

Впервую группу включим задачи, связанные с обеспечением бесперебойного функционирования технологической части О-ТК.

Во вторую группу включим задачи, содержанием которых является принятие управленческих решений, нацеленных на достижение максимальной эффективности комплекса.

Рассмотрим перечень и содержание некоторых задач в организационнотехнологических комплексах, имеющих различную структуру технологической части (напомним, что мы рассматриваем комплексы, в которых перемещаются дискретные потоки материалов). Структурой комплекса называется совокупность технологических связей между машинами и иными звеньями, входящим

вкомплекс. Наличие «связи» между звеньями означает, что возможно перемещение потока ресурсов от одного звена к другому. Например, в красильноотделочном производстве партия трикотажного полотна после крашения в красильном аппарате передается для промывки на участок моечных машин. Это означает, что между участками имеется технологическая связь. Связи могут быть жесткими и гибкими. В первом случае они реализуются специально спроектированными техническими транспортными системами (транспортеры, рол-

55

линги, превмопроводы и т. п.). Связь между звеньями устанавливается жестко, и изменить ее без основательной перестройки невозможно. Во втором случае связи устанавливаются в результате организационных решений, и изменить их можно принятием соответствующих распоряжений. Примером может служить закрепление некоторого оборудования за определенным ассортиментом. Например, в красильных цехах часто закрепляют красильное оборудование за операциями крашения материала в определенные цвета (светлые, темные, промежуточные). Это делается для сокращения потерь времени и моечных средств на промывку аппаратов при смене обрабатываемых партий материала. Очевидно, что изменить вариант закрепления оборудования, и следовательно, направление движения потока материалов, т. е. связи между технологическими звеньями, несложно.

Рассмотрим варианты структур технологических комплексов и характерные для них организационные задачи.

Простейший и, в определенном смысле, вырожденный вариант структуры имеет место в случае, когда комплекс состоит из одной единственной технологической установки. В работе такой установки могут быть различные особенности. Например, может потребоваться переналадка при смене работ. В некоторых случаях часть выходного потока подается обратно на вход (материальная обратная связь) (рис. 10). Примерами таких организационно-технологичес- ких комплексов могут служить многофункциональный обрабатывающий центр, красильный аппарат, требующий операции промывки при смене партий обрабатываемого материала, реактор для производства некоторого продукта по химической технологии, предусматривающей для начала и поддержания процесса подачу на вход некоторого количества готового продукта.

а

б

Рис. 10. Варианты структур в виде единственной технологической установки без обратной связи (а) и с материальной обратной связью (б)

К организационным задачам первой из названных выше двух групп могут быть отнесены следующие:

56

–обеспечение необходимыми ресурсами для работы установки в заданном режиме. К числу таких ресурсов относятся, в общем случае, энергия, различные эксплуатационные материалы, обслуживающий персонал, эксплуатационная документация;

–обеспечение бесперебойного поступления на вход установки потока работ (заявок, заданий) в объеме, необходимом для ее плановой загрузки;

–обеспечение работоспособности и надлежащего технического состояния установки путем организации регулярного обслуживания, проведения различ-

ных видов планово-предупредительных ремонтных работ и работ по ликвида-

ции аварийных ситуаций.

Примером задачи второй группы может служить поиск в оперативном режиме такой очередности выполнения работ на данной установке, при которой достигается наилучшее (оптимальное) значение заданного критерия. Такими критериями могут быть, например, минимальное среднее время ожидания начала обработки, минимальные затраты времени на переналадки установки при смене работ, минимальные отклонения для каждой работы моментов завершения от плановых (директивных) значений.

Другим вариантом распространенной в различных производствах структуры О-ТК является группа параллельно работающих, взаимозаменяемых (выполняющих одну и ту же операцию) технологических машин (рис. 11). Часто такие машины организационно объединены в одно производственное подразделение – технологический участок, цех, обслуживающий центр. Поток работ, поступающий на вход подразделения, должен быть распределен между отдельными машинами. Требования, выдвигаемые при распределении, могут быть различными и зависят от многих факторов организации производственного процесса. Соответственно, возможны различные формулировки задач второй из указанных выше групп – достижения максимальной эффективности функционирования множества взаимозаменяемых машин. Например, может быть поставлена задача оперативно распределить множество подготовленных к выполнению работ между машинами так, чтобы общее время выполнения всех работ было минимальным.

Рис. 11. Вариант структуры в виде параллельно работающих машин

Задачи первой группы (обеспечение функционирования машин в заданном режиме) не отличаются от задач, указанных ранее для комплексов, состоящих из единственной машины.

57

Широко распространенным типом организации движения потока является технологическая линия – структура, представляющая собой группу машин, на которых последовательно проходят обработку партии полуфабрикатов (рис. 12). Такая структура имеет обобщенное название – конвейерная система, хотя варианты организации таких систем могут иметь существенные различия. В частности, связи между машинами в линии могут быть жесткими (характерны для непрерывных потоков) или гибкими, маршруты перемещения полуфабрикатов, оставаясь последовательными, могут изменяться, обходя некоторые из машин, на линии могут выполняться однотипные либо различные работы. Каждая из особенностей вынуждает формулировать и решать специфические организационные задачи. В качестве примера приведем описание задачи балансирования конвейерной системы (для краткости будем говорить конвейера). Предположим, что конвейер предназначен для изготовления крупных партий однотипных изделий. Речь, например, может идти о сборочных конвейерах в машино- и приборостроении, в швейном или обувном производстве. Важной организаци- онно-технологической задачей является проектирование рациональной структуры конвейера с учетом ряда технологических и организационно-экономичес- ких требований.

Рис. 12. Вариант структуры в виде технологической линии

Пусть изготовление изделия включает N технологических операций. Указаны логические связи между операциями, отражающие для каждой операции (за исключением начальной) набор тех операций, которые должны быть выполнены предварительно. Графическое изображение множества операций и логических связей между ними называют технологическим графом данного изделия. Соблюдение последовательности операций, отраженной в технологическом графе, является важнейшим требованием-ограничением при проектировании конвейера. Указаны также нормативные длительности операций, установленные предварительно с учетом их содержания, характеристик оборудования, квалификации работников. Требуется разделить все операции на группы так, чтобы не нарушалась логика, заданная технологическим графом, и суммарные длительности операций, включенных в каждую группу, были одинаковы либо различались не более, чем на заданную величину (например, не более, чем на 5 %). Каждая из сформированных групп операций (так называемая организационная операция) закрепляется за определенным рабочим местом конвейера. Нормативная длительность организационной операции называется ритмом или тактом конвейера. В конвейерной системе с жесткими связями между рабочими местами лента конвейера, на которой помещены предметы труда (полуфабрикаты), периодически, через промежутки времени, равные такту, перемещает

58

полуфабрикаты к следующему рабочему месту. Поэтому так важно обеспечить близость значений длительностей организационных операций. Нетрудно понять, что очередная единица готовой продукции появляется на выходе конвейера также через промежуток времени, равный такту. Соответственно, чем меньше такт конвейера, тем больше изделий будет выпущено в планово-учетный период времени (смена, сутки…), другими словами, тем больше производительность конвейера. Требуемая производительность может быть указана в качестве заданной (целевой, плановой) величины, и тогда параметры конвейера (такт, число рабочих мест, состав организационных операций) при проектировании определяются соответствующими расчетами. В других случаях выдвигается требование максимизировать производительность конвейера при соблюдении ограничений, которые упоминались выше и, возможно, некоторых других. Отметим, что технологические графы технически сложных изделий могут включать сотни и тысячи операций и представлять собой сложные разветвленные структуры. Конвейеры, предназначенные для изготовления таких изделий, представляют собой сложные организационно-технологические комплексы. Соответственно, исключительно сложными оказываются и задачи их оптимального проектирования, решение которых невозможно без использования компьютерных технологий.

Итак, были рассмотрены три, в определенном смысле, базовые структуры организационно-технологических комплексов: единственная технологическая машина (установка), группа параллельно работающих взаимозаменяемых машин и группа машин, связанных в последовательную цепочку (конвейер). В реальном производстве комплексы могут иметь и более сложную конфигурацию организационных и технологических связей между машинами. Часто (но не всегда) эти сложные конфигурации можно представить в виде совокупности базовых структур. Такое представление не удается сделать в случаях, когда в рассматриваемом комплексе появляются встречные материальные потоки, отражающие связи, по которым полуфабрикаты поступают на повторную обработку на некоторых машинах комплекса. Наличие таких «обратных» связей усложняет описание его структуры и ее представление в компьютере при автоматизированном управлении потоками.

4.2. Оценка производственной мощности О-ТК с различной структурой

Производственная мощность является одной из самых важных характеристик любой производственной системы – отдельной машины, группы машин, предприятия в целом. Производственная мощность оценивается объемом продукции, который может быть произведен рассматриваемой производственной системой в плановом периоде времени при нормативных условиях работы. Можно говорить о максимальной, плановой (проектной) или реальной производственной мощности. Максимальная производственная мощность сложной системы (О-ТК, цеха, предприятия) определяется мощностью входящих в состав системы технологических машин и установок, выпускающих конечную

59

продукцию данной системы. Оценки реальной производственной мощности зависят также и от структуры комплексов. Оценки реальной и максимальной мощности совпадают при полной согласованности всех звеньев системы по производительности. Плановая мощность в идеальном случае должна быть равна максимальной, но на практике, как правило, не достигает максимальных значений из-за действия различных обстоятельств, характеризующих реальные условия функционирования предприятия и учитываемых при планировании.

Рассмотрим порядок оценки производственной мощности в простых случаях, когда организационно-технологические комплексы с различной структурой обрабатывают однородные потоки материалов или полуфабрикатов.

При оценке производственной мощности отдельной технологической машины используется ряд важных понятий, отражающих технические и организационные параметры ее функционирования. При планировании оперируют различными оценками периодов времени. В частности, используют понятия

плановый период, календарный фонд времени, режимный фонд времени, плановый фонд времени, фактически отработанное время (время полезной работы),

простои оборудования. Большое число показателей используется для оценки длительностей отдельных операций, выполняемых машиной или обслуживающим ее оператором: технологическое время, длительность заправки, длительность снятия продукта, длительность переналадки оборудования при смене ассортимента и т. п. Значения таких показателей нормируются. Также нормируются некоторые виды простоев машин, т. е. интервалов времени, в течение которых машина не выпускает продукцию (профилактика, техническое обслуживание, ремонт, личные надобности работников и т. п.).

При оценке нарушений в ходе производственного процесса используют такие показатели, как время ожидания обработки (например, при нарушении графика поставок), время восстановления работоспособности машины после аварийного останова, простои из-за отсутствия операторов, отклонения от плановых сроков завершения работ и др.

Состав и правила расчета подобных показателей зависят от особенностей конкретных технологических машин.

Плановый период Тпл указывает временной горизонт планирования и, как правило, соответствует календарным интервалам времени, таким как год, квартал, месяц. С плановым периодом соотносятся фонды рабочего времени:

–календарный фонд времени Фкаленд – число календарных дней или часов

вплановом периоде;

–режимный фонд времени Фреж – число рабочих дней или часов в плановом периоде, установленное принятым режимом работы предприятия, подразделения или отдельной машины, т. е. производственным календарем;

–плановый фонд времени – режимный фонд, уменьшенный на суммарную длительность плановых (нормируемых) простоев машины.

Плановый фонд рабочего времени машины Фпл , таким образом, характеризует время, в течение которого машина должна выпускать продукцию на

60