CC BY
7
ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА И ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА В УСЛОВИЯХ НЕСТАБИЛЬНОСТИ
А.Н. Бобков, аспирант
А.С. Славянов, д-р. экон. наук, доцент
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Россия, г. Москва)
DOI:10.24412/2411-0450-2023-7-15-19
Аннотация. В статье авторами рассматривается вопрос организации производственных процессов путем специального организационно-технического планирования производственного участка. Определяются факторы, влияющие на организацию поточного производства, и способы ее формирования. Рассматривается влияние факторов инструментального хозяйства на трудоемкость технологических операций. Предложена имитационная модель технологического цикла в условиях нестабильности. Сформулированы рекомендации к выбору подхода к организации производства с возможностью формирования потоков и линий с минимальными потерями временных и материальныхресур-сов.
Ключевые слова: организация производства, инструмент, инструментальное хозяйство, трудоемкость, производительность, материал.
Одним из путей поддержания высокого уровня конкурентоспособности предприятия является организация поточного производства, основанного на принципах ритмичности и синхронности операций технологического процесса [1]. Эти принципы реализуются путем специального организационно-технического планирования производственного участка, которое заключается в настройке режима работы транспортных устройств и в организации рабочих мест в соответствии с технологическим процессом.
Определяющими возможность организации поточного производства факторами, будут являться трудоемкость каждой операции [2] и производственная программа [3]. Трудоемкость операции или норма времени обработки зависит от свойства и стойкости инструмента, физико-химических свойств материала, а также от применяемого оборудования и технологической оснастки.
Выпуск продукции сопровождается износом средств производства, которые необходимо своевременно восстанавливать и заменять. Если процесс износа оборудования и оснастки может длится несколько лет без заметного влияния на качество продукции, то инструмент зачастую
требует после выполнения одной технологической операции [4]. На машиностроительных предприятиях чаще всего можно наблюдать нестабильность в поставках материалов и инструментов, изменения в применяемом оборудовании или техос-настки встречается гораздо реже, в связи с чем, особое внимание нужно уделить именно этим изменчивым факторам.
Замена инструмента, а также одной марки стали на другую может повлечь значительные изменения в технологическом процессе, которые в совокупности с другими факторами могут привести к его десинхронизации и росту издержек.
Результаты исследования
Заготовки одной марки стали, поступающие в цех механообработки, могут быть в виде отливок, штамповок, проката. В зависимости от типа заготовки, скорость резания будет существенно отличаться. Так, скорость резания холоднотянутой стали и горячекатаной отличается на 10%, а нормализованные, отожженные и улучшенные стали могут увеличить время обработки на 20%. На скорость чернового обтачивания будет влиять корка и окалина, которые характерны для литых и штампованных заготовок.
Другим фактором, влияющим на штучное время, является инструмент. Здесь, в зависимости от материала инструмента, параметры обработки могут отличатся на порядки. Так, фрезы, сверла, резцы, изготовленные из инструментальной углеродистой стали, имеют теплостойкость 200-240оС и максимальную скорость резания
12-18 м/мин., в то время как использование керамического инструмента, теплостойкость которого достигает 1250 оС, позволяет увеличить скорость резания до 600м/мин. Данные о зависимости основного оперативного времени обработки от материала инструмента представлены в таблице 1.
Таблица 1. Изменение основного оперативного времени обработки, в зависимости от группы инструмента стандартной поверхности _
Группа Скорость резания, м/мин Теплостойкость, оС Изменение основного оперативного времени обработки стандартной поверхности относительно инструмента 4 группы, %
1 - углеродистая сталь 10-15 200-250 990
2 - Легированная сталь 15-30 350-400 512
3 - Быстрорежущая сталь (ИББ) 40-60 600-650 184
4 - Твердые сплавы 120-200 900-1100 0
5 ИМ - Керамика (вставки) 400-600 1200-1250 -58
Выбор материала также зачастую зависит от степени автоматизации операции. В ручных операциях используется инструмент из быстрорежущей или легированной сталей ввиду низких скоростей обработки.
В машиностроении в операциях с высокой степенью автоматизации чаще всего используется твердосплавный инструмент 4 группы, характеристики которого служат основой для расчета оперативного времени
и технологического процесса изготовления изделия.
Исходной информацией при проектировании поточных линий служат программа выпуска и оперативное время каждой технологической операции, на основании которой определяется число рабочих мест, необходимое для синхронизации производственного процесса.
С- = -
С = „
(1)
где С/ - количество рабочих мест (единиц оборудования) на /-ой операции, и -оперативное время технологической опе-
рации, г - такт линии, определяемый фондом рабочего времени (Б) и программой выпуска (К):
_ F Г = N
(2)
Максимальная производительность поточной линии достигается при синхрони-
зации всех технологических операций или выполнения условия:
_ _ ^ _ _ у
С1 С2 Ci Сп
(3)
Поточная линия состоит из основного транспортера, технологического и вспомогательного оборудования, размещенного
на определенном участке производственной площади.
Отклонение от основного расчетного оперативного времени (Д1;) хотя бы на од-
ной операции, повлечет за собой рассин-хронизацию поточной линии, результатом чего могут быть простои или перегрузка технологического оборудования. Основное оперативное время может быть увеличено вследствие замены инструмента, материала, износа оборудования или иных причин. На практике допускается отклонение параметров технологической операции на 1015% и выход за пределы этих границ должен компенсироваться разветвлением линии и установкой дополнительного оборудования или снижением производительности.
Модернизация линии в условиях массового или серийного производства затруднительна без ее остановки, что влечет зна-
где Дt - увеличение оперативного времени вследствие воздействия внешних факторов.
Авторами была построена имитационная модель технологического цикла изго-
чительные потери времени (от нескольких рабочих дней до трех-четырех недель) и объемов выпуска продукции.
В условиях внешней нестабильности инженерным службам предприятия приходится настраивать оборудование на те материалы и инструмент, которые удается приобрести в условиях нарастающих ограничений и логистических сбоев.
Одним из выходов из сложившейся ситуации может быть временное снижение производительности участка с дальнейшей компенсацией потерь выпуска работой во внеурочное время, что значительно увеличивает издержки.
Фактический выпуск может быть рассчитан по формуле:
(4)
товления партии шестерен на металлорежущем оборудовании с использованием твердосплавного инструмента, представленная таблице 2.
Таблица 2. Имитационная модель технологического цикла изготовления партии шесте-
рен
Оперативное Количество рабочих мест
№ Наименование операции время Расчетное Принимаемое -^загр
ti + ли Ci Ci
1 Подрезка торцев, растачивание отверстия 9,5 1,98 2 0,98
2 Черновое обтачивание 13,0 2,74 3 0,90
3 Чистовое обтачивание 9,0 1,85 2 0,94
4 Фрезерование зуба 19,0 3,96 4 0,99
5 Шлифование 14,0 2,92 3 0,97
P-Ct
Nf =-
1 ti + At
At > 0
В таблице приведены исходные данные для построения модели технологического цикла изготовления партии шестерен 100 шт. в смену.
В качестве переменной в модель была введена вероятность срыва поставок зарубежного инструмента, что повлекло замену его аналогами с более низкими характеристиками - резец из быстрорежущей стали, вследствие чего увеличилось оперативное время на второй операции (черновое обтачивание). В результате увеличения
оперативного времени наблюдалась критическая перегрузка рабочего места (больше 15%), после чего приходилось замедлять производительность линии, что приводило к росту постоянных затрат на единицу продукции и увеличению себестоимости изделия.
Влияние факторов, увеличивающих оперативное время технологической операции на производственный процесс показано на графике, изображенном на рисунке 1.
40% 60%
► Выпуск • Себестоимость
Рис. 1. Зависимость основных показателей производства от отклонения оперативного времени одной операции поточной линии
Как видно из графика, построенного по данным имитационной модели, замена расчетного инструмента на другой может привести к срыву планового задания, которое приведет к негативным последствиям и в смежных подразделениях предприятия. Незначительные отклонения во времени обработки представляется возмож-
ным компенсировать сокращением времени за счет ускорения транспортных операций и увеличением скорости резания. Выявлена зависимость между увеличением скорости резания и сокращения длительности операции и изображена на рисунке 2.
Рис. 2. Зависимость между скоростью резания и длительностью операции
Из графика, изображенного на рисунке 2, можно заметить, что увеличение скорости обработки особенно эффективно в пределах от 5 до 50 м/мин., дальнейшая нагрузка на инструмент и обрабатываемую поверхность не оправдывает ожиданий. Здесь возможны потери времени, сязанные с частой заменой изношенного инструмента, его восстановлением, а также падает качество и растут затраты на исправление брака. Причем, использование инструмента более высокой группы, обеспечивающего высокую скорость обработки становит-
ся нецелесообразным, так как в условиях потока, производительность линии определяется расчетом по всем операциям технологического процесса.
Заключение
В случае значительных отклонений необходимо добавлять количество рабочих мест на поточной линии. Следует отметить, что мероприятия по увеличение количества рабочих мест на затянувшейся операции требуют остановки потока, что влечет потери выпуска и не всегда оправданных затрат на закупку дополнительно-
го оборудования и встраивания его в ли- мы (РТС) [5], которая может использо-нию. ваться при создании новых цехов и участ-
В условиях нестабильности необходимо ков. С учетом того, что значительная часть выбрать такой подход к организации про- основных производственных фондов оте-изводства, при котором предприятие име- чественных предприятий не обновлялась в ло бы возможность формировать потоки и течение последних десяти лет, а в про-линии с минимальными потерями времен- мышленности уровень износа достигает ных и материальных ресурсов. 52,2% и имеет устойчивую тенденцию к
Такую возможность дает матричная росту, создание новых участков и цехов, схема компоновки оборудования, которая построенных в концепции гибкого произ-заключается в интеграции многофункцио- водства, представляется экономически нального технологического оборудования эффективным решением. и роботизированной транспортной систе-
Библиографический список
1. Родионова В .Н. Понятие и механизм синхронизации производственных процессов // Организатор производства. - 2010. - №3. - С. 65-71.
2. Абрамян В.Г. Снижение технологической трудоемкости многономенклатурного машиностроительного производства как основная стратегия повышения производительности труда, эффективности производства и конкурентоспособности корпорации // Известия вузов. Машиностроение. - 2007. - №12. - С. 70-76.
3. Кушнер А.А. Производственная программа и ее роль в системе внутрифирменного планирования промышленного предприятия //Вестник АГТУ. Сер.: Экономика. - 2010. -№2. - С. 89-94.
4. Славянов А.С. Подходы к организации гибкого поточного производства // Сборник научных трудов XII международного конгресса по контроллингу / под научной редакцией д.э.н., профессора С.Г. Фалько. - Москва: НП «Объединение контроллеров», 2023. -С. 213-219.
5. Андрей Славянов, Александр Бобков, Андрей Маслов. Инвестиции в систему контроллинга инструментального хозяйства машиностроительного предприятия // Контроллинг в экономике, организации производства и управлении: сборник научных трудов XI международного конгресса по контроллингу, (Нижний Новгород, 20 мая 2022 г.) / под научной редакцией д.э.н., профессора С.Г. Фалько. - Москва: НП «Объединение контроллеров», 2022. - С. 153-161.
PECULIARITIES OF THE ORGANIZATION OF THE PRODUCTION PROCESS AND TOOL MANAGEMENT UNDER CONDITIONS OF INSTABILITY
A.N. Bobkov, Postgraduate Student
A.S. Slavyanov, Doctor of Economic Sciences, Associate Professor Bauman Moscow State Technical University (Russia, Moscow)
Abstract. In the article the issue of organization of production processes by means of special organizational and technical planning of the production area is considered. The factors influencing the organization of flow production and ways of its formation are determined. The influence of tooling factors on the labor intensity of technological operations is considered. The simulation model of technological cycle in conditions of instability is offered. Recommendations for the choice of approach to the organization of production with the possibility offorming flows and lines with minimum losses of time and material resources are formulated.
Keywords: production organization, tooling, tool management, labor intensity, productivity, material.
