2 курс допол. информ. для ИСУ / Монография Мизюн В.А._2012

или пошагового изъятия небольших последовательных объемов продукции различных видов. Японские компании для сглаживания объема и номенклатуры производимых изделий используют, например, такой инс-

трумент, как ящик выравнивания загрузки (по япон. – «хейдзунка»). С его помощью в производственной системе Тойота объемы производства и номенклатуру различных продуктов распределяют равномерно (выравнивают) в пространстве и времени посредством чередования производства небольших партий того или иного вида продукции (например, вместо сборки всех продуктов типа А и затем всех продуктов типа В и С выравнивание означает чередование производства небольших партий А, В и С; см.: рис. 2.2). Чем сильнее чередуются (выравниваются) объемы производства различных продуктов в задающем ритм процессе, тем больше возможностей выполнить различные запросы потребителей в короткое время и поддерживать запасы готовых изделий небольшими партиями. При сокращении интервалов времени переналадки оборудования и запуске партий продукции меньшего объема в реализуемых бизнес-процессах, производственные участки-изготовители деталей способны быстрее реагировать на изменения запросов участковпотребителей ниже по потоку. Преимуществами такой организации работы являются отсутствие оборотных заделов на линиях (запасов на промежуточных складах), обеспечение непрерывности выпуска каждой модели конечной продукции, и, тем самым, высокой гибкости производства, а также отказ от страховых запасов готовой продукции, что позволяет вовлекать все располагаемые предприятием ресурсы в оборот и, соответственно, многократно повышает эффективность его функционирования. Однако, непременными условиями этого являются сведение к минимуму времени (или полное исключение) переналадок, которое, например, по отечественным нормативам, для прессов усилием 40-100 тс, составляет четыре часа, а по нормативам Тойота – четыре минуты, а также использование широкой номенклатуры компонентов на всех участках производственной линии [129, 158]43. Благодаря этим преимуществам, данный способ организации

ЭВМ создается специальная система измерения (квантования) времени и вводится понятие такта работы и разрядности процессора для измерения скорости вычислительных операций (производительности ЭВМ). Данный способ организации работы процессора позволяет осуществлять параллельные вычисления и вывод промежуточных результатов решения задач без ожидания завершения обслуживания всего пакета программ (по аналогии с обработкой крупной партией деталей на машиностроительном заводе индустриального типа), что существенно повышает производительность ЭВМ в целом.

43 Напомним, что на отечественных предприятиях использующих модель массового производства стараются изготавливать большие партии одного типа продукта в целях сокращения количества переналадок оборудования. Однако группирование изделий и их одновременное изготовление партиями усложняет обслуживание участков-потребителей изделий внизу по потоку, а также заказчиков готовой продукции, запросы которых могут отличаться от производимых в настоящее время партий продукции (см.: предыдущий подраздел).

71

повторяющихся технологических операций широко используется в современном серийном многопредметном производстве с нестабильной внешней средой, для которого характерна широкая гамма различных видов продукции и высокая вариация спроса на них.

Такой подход к организации производственного процесса, впервые разработанный и внедренный в практику японским автосборочным концерном Toyota, является наиболее перспективным направлением модернизации машиностроительных предприятий, в частности механообрабатывающих производств и сборочных линий автомобильных заводов, изготавливающих разнообразные модификации серийных изделий. Он позволяет использовать разные средства и методы производства и, соответственно, совмещать их преимущества в одной производственной системе, нивелируя недостатки и ограничения последних. Подобные производственные системы носят наименование гибридных/ позаказно-поточных производств, поскольку занимают промежуточное положение между поточными и непоточными типами производства (постоянными и переменными процессами) и характеризуются производством разнообразной продукции сериями различного размера, чередующимися через разные интервалы времени с применением повторяющихся стандартизированных технологических процессов. Быстродействие и гибкость подобных производственных систем обусловливает оптимальную загрузку производственных мощностей в режиме реального времени (on line) посредством текущей обработки/быстрого выполнения большого количества индивидуальных заказов на изготовление продукции, обеспечивая при этом высокую эффективность использования активной части производственных фондов предприятия при минимальном объеме находящихся

вобороте ресурсов.

Всвою очередь это требует точной балансировки (синхронизации/выравнивания работы) всей производственной цепочки технологических операций по обработке предметов труда для их равномерного перемещения непрерывным потоком от входа в производственную систему к ее выходу без каких-либо задержек в соответствии с изменениями конъюнктуры рынка. Адаптация (приспособление) позаказно-поточного производства к колебаниям спроса осуществляется посредством изменения/выравнивания ритма производственного процесса по объему и номенклатуре выпускаемой продукции в соответствии с изменяющимся спросом, которое осуществляется в два этапа c применением специальных (статичных и динамических) методов и средств синхронизации технологических операций на потоках.

На первом этапе/уровне управления проводится статичная балансировка/приспособление блочно-модульной производственной системы к

72

сезонным колебаниям спроса в течение года с помощью организационнотехнической (инженерной) подготовки производства. Статичная балансировка производства заключается в обеспечении пропорциональности располагаемых ресурсов (мощностей) отдельных частей/участков производственной системы, а также предварительной синхронизации их работы путем выравнивания трудоемкости/продолжительности выполняемых ими операций посредством кратного деления структуры технологического процесса на этапы и стадии; подбором метода выполнения операций, оборудования и технологической оснастки, режимов обработки. Это достигается с помощью укрупненного (агрегатного) квартального/месячного планирования производства, которое выступает в качестве средства поддержки принятия управленческих решений по балансировке производственных ресурсов предприятия. Агрегатное планирование осуществляется на основании краткосрочных (квартальных/месячных) прогнозов спроса, выполненных сбытовыми организациями, и заключается в выделении ресурсов/оборотных заделов всем стадиям и процессам производства продукции на основе укрупненных нормативов. Задача технико-экономического планирования в этом случае сводится к формированию производственных заданий/планов-графиков по изготовлению ограниченной номенклатуры модулей для формирования/пополнения складских запасов так называемого предварительного/логистического уровня. В укрупненных планах установлены ориентировочный месячный объем и среднесуточные нормативные уровни выпуска продукции для производственных звеньев, участвующих в изготовлении модулей (литье, штамповка, механическая обработка деталей и узловая сборка), являющиеся основой создания заделов незавершенного производства, которые потребуются для обеспечения главного сборочного конвейера. На основании таких приближенных показателей руководители производственных участков могут определить необходимую численность рабочих и наилучшим образом провести их расстановку на текущий месяц, а также рационально распорядиться другими производственными ресурсами, находящимися в их распоряжении.

На втором этапе/уровне управления проводится динамическая балансировка/регулирование производства в условиях ежедневных колебаний спроса в течение месяца с помощью организационно-технологической подготовки и оперативного регулирования (динамической балансировки) производства. Динамическая балансировка производства заключается в перманентном изменении структуры выпуска (количественного соотношения продукции разных типоразмеров, как по объему, так и по номенклатуре) посредством переналадки и изменения ритма/такта работы поточных линий

73

(производственной системы), и последующей ресинхронизации технологических операций на потоке44. Окончательная синхронизация/ресинхронизация производства выполняется в период наладки/переналадки поточной линии с помощью выравнивания интенсивности сопряженных операций. На групповых поточных линиях мехобработки с преобладанием средств механизации/автоматизации (овеществленного труда) синхронизация осуществляется наладчиками линий путем регулирования технологических режимов работы оборудования и средств малой механизации, используемых для транспортировки деталей, в соответствии со шкалой регламентированных ритмов работы поточных линий. Это делает процесс ресинхронизации операций трудоемким/затратным в системе мероприятий по оперативной подготовке автоматизированного поточного производства [104]. На сборочных линиях с преобладанием более гибкого ручного (живого) труда и условно-свободным ритмом работы синхронизация операций на потоках выполняется мастерами посредством перевода рабочих-универсалов (многостаночников) на новые/резервные рабочие места, изменения норм выработки (многостаночного обслуживания) и разработки/замены карт трудового процесса и т.д.45.

Практическая реализация изложенного подхода к организации и регулированию производства возможна благодаря эффективному процессу координации (синхронизации) производственных операций, которая обеспечивается работой специально созданной для этой цели информационной системы децентрализованного (горизонтального) управления производством. Последняя позволяет организовать точное взаимодействие/оптимальное регулирование совместной работы условноавтономных участков/звеньев производственного процесса, сопряженных в единую технологическую цепочку, на основе системы горизонтальных управляющих информационных связей. При этом базисом для обеспечения их согласованной работы, и, соответственно, высокого уровня гибкости (адаптивности) производства является не машинный, а естественный/сенсомоторный интеллект квалифицированных рабочихоператоров многофункционального оборудования и мастеров, которые легко

44Последнее обеспечивается путем закрепления за технологическими ячейками/бригадами комплексов операций с продолжительностью, равной или кратной ритму потока (по аналогии с подбором соответствующего числа параллельных рабочих мест на операции), и резервных единиц оборудования, а также регулирования численности рабочих в бригадах.

45При существенных колебаниях объема выпуска более чем на ±10% практикуется привлечение временно высвободившегося производственного персонала (рабочих) для проведения ремонтных работ

итехнического обслуживания оборудования, уборки производственных помещений, совершенствования продукции и технологии ее производства, или наоборот - организации сверхурочных работ (привлечения дополнительной рабочей силы) в условиях роста объемов производства.

74

перенастраивают его на обработку деталей /изготовление изделий широкой номенклатуры и синхронизируют работу производственной системы.

Децентрализованная система управления

Поскольку только на сборочном конвейере становится точно известно штучное (необходимое для изготовления одного изделия) время и количество нужных узлов и агрегатов, то именно с линии финишной сборки на предшествующие участки, вверх по всей производственно-технологической цепочке, направляется тара с запросом на детали требуемой номенклатуры и в нужном количестве. На каждом таком участке необходимые детали или материалы изготавливаются и отправляются (вовлекаются в производственный процесс или условно «вытягиваются») только по запросам последующих участков, расположенных внизу по движению потока изделий.

Благодаря этому в автосборочном концерне Тойота работа всех локальных участков производства – начиная от выхода производственной системы (финишной сборки и отгрузки заказов потребителям) и до входа в систему (поступления сырья, материалов и комплектующих) - организационно и технологически объединена в один непрерывный материальный поток изделий. Работа участков организована и регулируется так, что каждый технологический участок (операция) производит, когда требуется, только то, что нужно следующему по ходу производственного процесса участку, что обеспечивает выполнение заказа с минимальными затратами в кратчайшее время и высоким качеством. Это обеспечивается с помощью специально разработанной сигнальной информационной системы децентрализованного (горизонтального) управления производством. Координация работы различных технологических участков производственного процесса основано на регулировании их совместной работы с помощью непосредственного обмена между участками информацией относительно требуемых в данный момент номенклатуры и количества изделий, исходя из которых, определяется содержание и темп синхронизированной работы участков и всей производственной системы в целом (такт совместной работы). В отличие от централизованного управления, которое посредством вертикальной системы календарного планирования задает каждому участку прогнозные сроки и объемы изготовления деталей и полуфабрикатов, децентрализованная система горизонтального (межоперационного) обмена информацией дает участкам вверх по потоку движения изделий (начиная от этапа финишной сборки) точные производственные инструкции о том что, когда и с каким темпом производить (рис. 2.3/а). Горизонтальный обмен информацией осуществляется с помощью системы управляющих сигналов-команд на запуск производственных

75

операций, которые подаются вверх по производственной цепочке от нижележащих участков-потребителей изделий к вышележащим по потоку участкам-производителям. В пространственно-временной динамике данный подход к управлению процессами позволяет строить цепочки взаимосвязанных операций, в которых локальные участки-производители изделий связаны с участками-потребителями дискретными информационными потоками, регулирующими движение деталей и комплектующих по принципу запроса одними участками от других только тех изделий, которые им необходимы в данный момент.

Рис. 2.3. Горизонтальная координация (а) и выявление организационнотехнологических проблем совместной работы смежных производственных участков (б)

.

Данный принцип оптимального регулирования производственных процессов в организационной науке и практике получил наименование системы вытягивания, поскольку, как было отмечено выше, в соответствии с этим принципом изделия условно «вытягиваются» с участков лежащих выше по потоку изделий участками-потребителями, расположенными ниже по потоку. Система/процедура «вытягивания» является основой одной из ведущих в мире концепций оперативного управления производством, носящей название «точно в срок» (just-in-time/JIT), которая позволяет оперативно регулировать количество продукции на различных стадиях производства, как на заводахизготовителях, так и в оперативном ведении фирм-поставщиков полуфабрикатов и комплектующих. Поскольку точность такой межоперационной пространственно-временной регулировки (синхронизации) достаточно высока, а алгоритм и ритмичность работы производственной системы задается в реальном режиме времени сборочным конвейером, то отпадает необходимость в оперативном производственно-календарном планировании работы технологических участков и создании промежуточных

76

(межоперационных) запасов деталей и комплектующих (James Р. Womack & Daniel Т. Jones, 2003) [26]46.

Вконечном итоге, это дает возможность равномерно производить единичные изделия, которые без задержки переходят от одних технологических операций обработки к другим, следующим вниз по потоку, создавая, таким образом, непрерывный ритмичный (гладкий) материальный поток производства продукции. Преимущества потока единичных изделий (интенсивность, экономичность и качество производства) проистекают из тесной стыковки технологических операций, которая позволяет оперативно выявлять возникающие организационно-технологические проблемы, что является эффективным инструментом мотивации труда (модификации поведения). В этом отношении TPS идеальна для модификации поведения персонала, так обратная связь осуществляется в ней мгновенно, и рабочие и бригадиры с помощью визуального контроля потока единичных изделий имеют возможность оперативно выявлять проблемы, связанные с качеством (оценивать качество собственной работы) без помощи линейных руководителей (рис. 2.3/б). Проблемы в этом случае не могут долго скрываться за запасами или в очередях на переработку ресурсов. Они выявляются немедленно, что позволяет сразу перейти к их решению посредством реинжиниринга производственного процесса и организации дополнительного обучения персонала. При этом оценка качества работы не носит индивидуально направленный (личный) характер и направлена на эффективность (слаженность) коллективной работы группы (рабочих центров). Ежедневная и всесторонняя оценка работы позволяет непрерывно оценивать эффективность своей работы и является основным фактором модификации поведения персонала [58, 180]. Таким образом, в гибкой производственной системе приоритетной является не локальная задача обеспечения эффективности отдельных внутрисистемных операций, а общая (глобальная) оптимизация всего процесса производства.

Вобщем виде представленная на рис. 2.4 децентрализованная система управления/оптимального регулирования производства предполагает наличие

двухуровневой (иерархической) модели управления с распределенной

46 Отдельные элементы этого подхода использовались Генри Фордом при модернизации в начале 1930-х гг. конвейерных линий, затем они стали широко применятся в японской промышленности, в частности при разработке и внедрении в практику в начале 1970-х гг. системы управления производством автомобилестроительного концерна Тойота. Необходимо напомнить, что в традиционной системе массового производства, поэтапная обработка единичных изделий производится условно независимыми (не взаимодействующими между собой посредством системы горизонтальных коммуникаций) технологическими операциями, которые организационно и технологически разделены в пространстве и времени. По этой причине единичные детали и комплектующие не перемещаются в непрерывном потоке от одного рабочего места (участка) к следующему, а группируются в крупные партии и очередями перемещаются (подолгу хранятся, скрывая дефекты) между участками в специальных транспортных контейнерах (поддонах).

77

последовательной обработкой информации. В соответствии с ней задача планирования (целеполагание/целеуказание) выполняется централизованно высшим уровнем управления, который инициализирует работу (задает ритм) операционной системы посредством общих плановых заданий-команд, направляемых на производственные участки (исполнительные устройства) расположенные в начале или конце технологической цепочки.

Объект Ресурсы Субъект/объект управления 1 Обратная управления 2

связь

Рис. 2.4. Децентрализованная система оптимального регулирования

Отправной точкой регулирования производства на данном этапе является график сборки различных модификаций изделий на главном сборочном конвейере, построенный на основании ежедневных заказов сбытовых организаций. Главный сборочный конвейер в соответствии с графиком сборки отбирает необходимые полуфабрикаты/модули с ближайших промежуточных складов первого логистического уровня. Изъятые со складов полуфабрикаты восполняются механосборочными цехами – поставщиками полуфабрикатов/модулей. Процесс отбора/вытягивания сборочных компонентов осуществляется в направлении, обратном движению материального потока/ходу технологического процесса. В качестве инструмента/средства поддержки оперативного управления производством, с помощью которого осуществляется синхронизация производственного процесса, используется механизм выравнивания интенсивности работы смежных производственных звеньев по всей технологической цепочке посредством представленной ниже информационной системы коммуникаций, использующей горизонтальные управляющие сигналы/связи.

Синхронизация производства

В производственной системе компании Toyota, которая стала эталоном современного бережливого производства, средством цепной передачи горизонтальных управляющих сигналов по технологической цепи служат

78

специальные карточки-заказы, используемые как элементы сменно-суточного задания. Карточки прикрепляются к транспортным контейнерам, которые циркулируют между производственными участками, перемещая (вытягивая) предметы труда (производственные заказы) с предыдущей технологической стадии производства к последующей. Благодаря такой простой позаказной системе «вытягивания» рабочие, при сборке автомобилей на главном конвейере, получают требуемые количества нужных комплектующих изделий, которые изготовлены на предшествующих производственных участках. Эти участки, в свою очередь, изготавливают затем ровно столько деталей, сколько было у них изъято сборкой [26, 58, 59, 104, 124, 158]. Поэтому для любой технологической стадии, предшествующей конечной сборке, не нужно заранее составлять суточный производственный график - последовательность выполнения отдельных этапов производственного плана определяется смежными участками самостоятельно, а система вытягивания обеспечивает их ритмичную согласованную работу. При этом центральный плановый орган контролирует лишь процесс выпуска готовой продукции в реальном времени на основании графика сборки конечных изделий сформированного в соответствии с заявленным спросом.

При такой организации оперативного управления технологические участки образуют своеобразный конвейер по обработке материальных и информационных потоков (по аналогии с синхронной работой функциональных блоков ЭВМ последних поколений). Согласованная работа отдельных участков обеспечивается в этом случае посредством децентрализованной системы управляющих информационных коммуникаций, которая с системотехнической точки зрения представляет собой совокупность последовательно взаимодействующих между собой специальных устройств (линий) передачи информации (сигналов управления) относительно того, какие изделия, когда и в каком объеме необходимо производить для удовлетворения производственных потребностей сопряженных технологических участков. При этом информационные потоки (сигналы-запросы) от производственных участков-потребителей к участкам-производителям изделий играют роль прямых управляющих команд по инициализации (запуску) тех или иных технологических операций, а материальные потоки изделий являются ответной реакцией участков-производителей на запросы участков-потребителей (обратная связь). Поскольку отдельные производственные участки (подобно функциональным блокам ЭВМ) работают с различной интенсивностью (скоростью операций), эти специальные устройства локального (межоперационного) управления выполняют роль регуляторов (адаптеров/согласователей) скоростей работы смежных производственных

79

участков, сопряженных в единый производственный процесс (поток изделий) в режиме реального времени, которые оптимизируют совместную работу участков посредством системы компромиссов, выравнивающих (уравновешивающих) скорость выполнения технологических операций в ходе непрерывного производства. Таким образом, производственные подразделения самостоятельного регулируют продолжительность выполнения операций на потоке и интенсивность использования овеществленного и живого труда в ответ на изменение спроса, исходя из реальных (фактических) условий протекания производственного процесса. Последнее позволяет более эффективно решать проблемы оптимального управления производством в нестабильных условиях конкурентного рынка в режиме саморегуляции (по аналогии с биологическими и социальными системами), что позволяет исключить из системы управления/планирования трудно реализуемые задачи точного прогнозирования объемов и оперативно-календарного планирования производства широкой номенклатуры конечной продукции, погрешности в решении которых предприятия массового производства «оплачивают» высоким уровнем незавершенного производства, товарных (складских) запасов и низкой рентабельностью производственной деятельности.

В производственной системе Тойота (TPS) взаимосвязанные технологические операции по возможности располагаются рядом, чтобы поддерживать непосредственный визуальный контакт участков-поставщиков с участкамипотребителями для своевременного отслеживания их запросов относительно номенклатуры, количества и качества требуемых изделий. Там, где это организовать невозможно, используется опосредованный контакт с помощью простых материальных носителей – табличек (по япон. канбан – сигнал, карточка). Изъятие изделий участкамипотребителями из межоперационного пространства посредством контейнера или транспортера является прямым указанием (командой) на запуск технологических операции на участках-поставщиках (рис. 2.5). Однако сложные производственные процессы в промышленности, как правило, включают участки, на которых чистый непрерывный поток объективно создать невозможно и накопление изделий в партии неизбежно. Это связано с тем, что различные технологические операции имеют слишком длительное или наоборот малое время цикла изготовления деталей (например, штамповка или литье под давлением). При этом для выпуска широкой номенклатуры изделий требуется переналадка оборудования, которое при этом не обладает достаточной надежностью работы и требует периодического ремонта и профилактики. Все это является объективным препятствием для непосредственного объединения различных операций в непрерывный поток. В этом случае в межоперационных пространствах создаются специальные вытягивающие системы типа контейнеровсупермаркетов с определенным набором сигнальных карточек или лини-транспортеры с ограниченной пропускной способностью (система очереди ФИФО).

80