Козловский В.А., Кобзев В.В. Производственный и операционный менеджмент

Подождите немного. Документ загружается.

100

оптимальное решение и часто удовлетворяются «разумным» результатом после нескольких

шагов решения. Предполагаем, что компания удовлетворится суммарной величиной затрат

на перевозки между цехами (рабочими центрами) в размере $ 480, что соответствует органи-

зации потоков на рис.4.7.

Однако часто требуется шестой шаг.

Шаг 6. Подготовьте детальный план рассматриваемого пространства с учетом всех тре-

бований каждого цеха (рабочего центра), таких, как учет конфигурации здания, в котором

происходит размещение, расположение погрузочных площадок, лестничных пролетов,

складских помещений и пр. Также необходимо учесть эстетические требования и соответст-

вие проектируемых схем требованиям электрических систем.

Обсуждение проблемы велось на примере небольшой задачи, для которой графический

метод решения вполне приемлем. Однако для больших задач этот метод неудобен. Когда в

проблему размещения включаются 20 цехов (рабочих центров), возможны 600 триллионов

различных конфигураций размещения цехов. Для решения таких задач разработаны компью-

терные программы, например, CRAFT (Computerized Relative Allocation of Facilities Technique),

оперирующая с количеством цехов до 40. Она используется для решения задач размещения на

плоскости, т.е. в двух измерениях. Для решения задач размещения оборудования в трех изме-

рениях используют программу SPACECRAFT. К более сложным инструментам решения рас-

сматриваемых задач относится система FADES (Facilities Design Expert System), которая объе-

диняет суждения экспертов и использует математический инструментарий.

4.3. Схемы, ориентированные на повторяющиеся процессы

К особому случаю схем организации работ, ориентированных, с одной стороны, на

процесс, с другой – на продукт, относятся схемы, ориентированные на повторяющиеся про-

цессы. В основе таких процессов лежит модульный принцип изготовления изделий. Такие

процессы характерны для условий серийного и крупносерийного производства (в отечест-

венной терминологии). Организационные структуры, реализующие схемы организации ра-

бот, ориентированных на повторяющиеся процессы, должны в определенных пределах обла-

дать свойствами как технологической, так и предметной специализации, и обычно имеют

предметно-групповую форму организации. Это достигается созданием гибких рабочих

структур, каждая из которых способна выполнять определенный, но достаточно разнообраз-

ный по составу набор закрепленных за ней детале-операций. Такие рабочие структуры спо-

собны выполнять ряд различных операций над рядом различных деталей, схожих по конст-

руктивно-технологическим и организационно-плановым признакам (относящихся к опреде-

ленной группе общности). В основе создания подобных рабочих структур лежит идея груп-

пового производства, в котором используются групповые технологии и переналаживаемое

оборудование, организованное по типу “рабочих ячеек”.

Рабочие ячейки. Идея рабочих ячеек возникла в связи с развитием групповой техноло-

гии, когда объемы обрабатываемых предметов оправдывали специальную организацию ма-

шин и оборудования для их обработки. При групповой технологии осуществляется иденти-

фикация обрабатываемых предметов по одинаковым характеристическим признакам, что по-

зволяет из множества предметов выделять целые их семейства, чтобы обрабатывать их в

101

специально организованных для этих целей рабочих ячейках (в России это работы

С.П.Митрофанова). Идея создания рабочей ячейки заключается в объединении ранее рассре-

доточенных в разных местах различных станков, каждый из которых использовался в составе

систем машин, ориентированных на процесс, в небольшую новую группу станков с тем, что-

бы создать систему машин, обладающую преимуществом системы, ориентированной на про-

дукт; но в качестве продукта выступает уже не отдельная деталь или партия деталей одного

наименования, а семейство сходных по выделенным признакам деталей, воспринимаемых

как конкретный продукт (рис.4.8.).

В обоих случаях (а) и (б) использование U-образных рабочих ячеек может сократить

путь движения материала и рабочего. U-образные рабочие ячейки могут также снизить по-

требность в рабочих площадях.

Рабочая ячейка строится «вокруг» продукта, которым является группа деталей, и имеет в

своем составе весь набор станков, необходимых для выполнения всех операций, связанных с

изготовлением всех деталей группы (в рамках частичного процесса, закрепленного за рабо-

чей ячейкой). Преимущества рабочей ячейки: сокращает оборотные заделы, потребность в

оборудовании, производственные площади, запасы материалов, полуфабрикатов и закончен-

а) Исходная схема организации работ -

абочие находятся на маленькой замк-

нутой площади. Невозможно увеличить

выход без третьего рабочего.

Улучшенная схема организации работ

- рабочие могут ассистировать друг

другу. Есть возможность ввести

третьего рабочего (в первой схеме это

сложно

)

(б) Исходная схема организации работ

- прямая линия очень трудно баланси-

уется (синхронизируется)

Улучшенная схема - U-образная ячейка,

абочие имеют больший доступ к обо-

удованию. Четыре рабочих заменены

на трех.

Рис.4.8. Улучшение схем организации работ на основе использования

концепции рабочей ячейки

Материал

102

ных обработкой предметов, длительность производственного цикла обработки каждого пред-

мета, инвестиции и текущие издержки производства, возрастает производительность труда,

уровень использования оборудования, сплоченность трудового коллектива как команды.

Сложности создания рабочих ячеек состоят в необходимости: тщательной классифика-

ции продуктов и формировании технологических групп или их эквивалентов; подбора необ-

ходимого комплекса средств технологического оснащения высокого квалификационного

уровня работающих, их способности к гибкому замещению; гибкой поддержки со стороны

управляющего персонала проявлений инициативы и творчества работающих при создании

рабочих ячеек.

Различные формы рабочих структур могут быть получены при формировании их на ос-

нове рабочих ячеек: специализированный рабочий центр, специализированное предприятие.

Заслуживает внимания японская точка зрения на развитие схем организации, ориенти-

рованных на повторяющиеся процессы. Японская идея основывается не только на физиче-

ском размещении оборудования по принципу рабочих ячеек, но в значительной степени на

решениях, обеспечивающих все большее творческое и активное участие работающих в про-

изводственном процессе. Идея реализуется путем создания U-образных линий в противовес

линейным структурам и внедрения систем ротации персонала взамен жесткого закрепления

каждого рабочего за определенным рабочим местом на постоянной основе.

U-образные поточные линии. Идею U-образных линий иллюстрирует рис.4.8, 4.9.

Реализация концепции выравнивания производства, основанного на использовании

множества поточных линий, определяет работу этих линий с переменным ритмом, а значит,

и с изменяющимся количеством рабочих на линиях. Условием реализации этих особенностей

при организации производственного процесса является выполнение трех требований:

- правильное размещение станочного оборудования;

- наличие хорошо подготовленных рабочих-многостаночников, владеющих различны-

ми специальностями;

- постоянная оценка и периодический пересмотр плановой последовательности выпол-

нения технологических операций рабочими, отражаемых в карте трудового процесса.

Рис.4.9. U-образное размещение оборудования в производственной линии

4 5 8

106 7 3

103

При U-образном расположении оборудования входная и выходная операции произ-

водственной линии (участка) расположена в одном месте или рядом друг с другом. U-

образное расположение оборудования может иметь различные формы, например, вогнутую и

круговую, и позволяет гибко регулировать численность рабочих путем увеличения или со-

кращения их числа во внутреннем пространстве U-образного участка при изменении ритма

всей вытягивающей системы.

Вытягивающие производственные системы, работающие по принципу JIT, могут быть

организованы с размещением оборудования по U-образной схеме. Каждая новая заготовка

поступает на вход этого U-образного участка, когда соответствующее готовое изделие (обра-

ботанное) покидает его на выходе. Поскольку эти операции осуществляются одним и тем же

рабочим, количество изделий в незавершенном производстве на этой линии можно всегда

поддерживать постоянным. В то же время такая организационная структура позволяет легко

визуально обнаруживать недостаточно синхронизированные операции, выполняемые от-

дельными рабочими, и принимать меры по совершенствованию производственного процесса

в целях повышения синхронности выполнения его составных частей.

Как отмечалось выше, система U-образных линий, объединенная условно в одну об-

щую линию, позволяет решить проблему с дробным числом рабочих. При использовании та-

ких общих линий можно проводить перераспределение операций между рабочими в ответ на

колебания объемов производства изделий путем изменения стандартной последовательности

выполнения операций рабочими, т.е. используя на рабочем месте различные - в зависимости

от объема производства - карты трудового процесса.

Следующий пример на рис.4.11 иллюстрирует это.

Пример 4.2. Репланирование U-образной линии. Задача заключается в том, чтобы пере-

распределить выполнение операций между рабочими в комплексной линии, обеспечив рабо-

ту с другим, чем ранее, ритмом; необходимость пересмотра ритма вызвана изменением спро-

са на продукцию линии по сравнению с предыдущим периодом. Из рис.4.11 (б) - (в) видно,

что при сокращении спроса возрастает ритм потока до 1,2 минуты. Это приводит к необхо-

димости перераспределить все операции, выполняемые на такой комплексной линии между 6

рабочими. Теперь каждый из них будет выполнять операций больше, чем в предыдущем ме-

сяце (рис.4.11 б), когда операции на комплексной линии выполнялись 8 рабочими, а ритм

потока был равен 1 минуте. Таким образом, дробное число рабочих, которое могло бы воз-

никнуть при линейном размещении различных отдельных участков, исключается благодаря

объединению этих участков в единую комплексную производственную линию. Сокращение

объемов производства, связанное с падением спроса, уменьшает число рабочих, занятых на

линии. В периоды непродолжительного сокращения объема производства можно осущест-

вить следующие мероприятия, направленные на использование высвобожденных на данной

линии рабочих: перевод рабочих на другие линии и участки; сокращение сверхурочных ра-

бот; проведение совещаний кружков качества; отработка операций по переналадке оборудо-

вания; профилактические и ремонтные работы; хозяйственные работы на предприятии; изго-

товление комплектующих изделий, которые раньше закупались у поставщиков.

104

Рис.4.11. Объединение нескольких U-образных линий в одну общую

1 2 3 4

18 17 16

12 11 10

8 9

3 4

1 2

9 8

7 6

1 8

3 4 5

3 2

а) комплексная производственная линия по изготовлению шести видов

изделий, входящих в состав одного агрегата;

1 8

3 4

7 6

9 8 7

1 2

12 11 10

8 9

18 17 16

1 2 3 4

3 4 5

б) распределение операций между рабочими на комплексной линии

на месяц (ритм потока 1 мин., число рабочих на линии 8 чел.);

9 8 7

1 2

3 4

12 11 10

8 9

7 6

1 8

3 4 5

18 17 16

1 2 3 4

3 2

в) распределение операций между рабочими в следующем месяце

(ритм потока 1,2 мин., число рабочих на линии 6 чел.)

105

Большинство из перечисленных процедур возможны только тогда, когда рабочие вла-

деют несколькими специальностями или являются рабочими-многостаночниками. Помогает

в этом ротация персонала.

Ротация персонала. Чтобы быстро приспосабливаться к изменяющимся условиям, на-

пример, на комплексных поточных линиях, рабочий должен быть универсально подготов-

ленным, т.е. он должен уметь квалифицированно выполнять работы по любой специальности

и на любой технологической операции. С этой целью фирма готовит свои рабочие кадры,

используя принцип профессиональной ротации. В соответствии с принципом ротации каж-

дый рабочий по очереди выполняет все виды работ в своем цехе. Через некоторое время ра-

бочий достигает необходимого профессионализма во всех специальностях и, таким образом,

становится универсалом.

Обучение по принципу профессиональной ротации состоит из трех основных этапов:

• на этапе 1 все начальники участков и мастера должны научиться работать на всех рабо-

чих местах, чтобы подтвердить перед рабочими цеха свои способности выполнять их работы;

• на этапе 2 каждый рабочий поочередно обучается всем специальностям, имеющимся в

цехе, и таким образом, готовится для работы по любой из них;

• на этапе 3 разрабатывается график прохождения рабочим всех операций с частотой

чередования видов работы до нескольких раз в день.

Преимущества принципа профессиональной ротации:

• внимание рабочего переключается и уменьшается мышечная утомляемость, в резуль-

тате снижается производственный травматизм;

• устраняется чувство несправедливости, вызываемое тем, что ветераны могут претен-

довать на выполнение более выгодных с точки зрения оплаты работ, это улучшает взаимо-

отношения между рабочими и способствует развитию взаимопомощи;

• передача опытными рабочими и мастерами своего опыта и знаний более молодым ра-

бочим и подчиненным способствует быстрому распространению рациональных приемов

труда в цехах;

• поскольку каждый рабочий участвует во всех производственных процессах в цехе, он

считает себя ответственным за все задачи, стоящие перед цехом: достижение необходимого

уровня качества, снижение издержек производства, повышение безопасности труда;

• переходя работать в другой цех или на новый производственный участок, все работ-

ники, независимо от того, мастер он или рабочий, смотрят на новую работу свежим взглядом

и могут выделить проблемы или найти способы усовершенствования производства.

Главное достижение профессиональной ротации - она гуманизирует труд, демонстри-

рует уважение к человеку и повышает роль человеческого фактора в производстве, ограждая

его от превращения в придаток машины.

4.4. Схемы, ориентированные на продукт

Схемы организации, ориентированные на продукт, создаются вокруг продуктов или

семейств продуктов (групп), больших по объему выпуска и с небольшими вариациями по

разнообразию. Их создают при следующих допущениях.

106

1. Объем выпуска достаточен, чтобы обеспечить высокую загрузку оборудования.

2. Спрос на продукт достаточно стабилен, чтобы оправдать долгосрочные инвестиции

в специализированное и специальное оборудование.

3. Выпускаемый продукт стандартизирован и достиг фазы своего жизненного цикла,

когда уже не вносятся изменения в его конструкцию и технологию изготовления.

4. Поставки материалов, комплектующих, всех видов услуг по обслуживанию произ-

водства отвечают требованиям стандартов для работы в условиях поточного производства.

Схемы организации работ, ориентированные на продукт, используются в непрерывном

производстве или, в отечественных терминах, массовом и крупносерийном производстве.

Организационные структуры (цехи, участки, линии), реализующие данные схемы организа-

ции работ, имеют предметную специализацию и предметно-замкнутую (или предметно-

групповую) форму организации.

Одной из схем организации работ, ориентированной на продукт, является обрабаты-

вающая линия (например, использующая агрегатные станки); другой - сборочная линия. Об-

рабатывающей может быть как линия изготовления деталей для автомобилей, так и линия

изготовления конфет или сосисок. Аналогичные линии используются для фасовки и упаков-

ки сыпучих и жидких продуктов (производство и продажа строительных материалов, молока

и т.д.). На сборочной линии изготовленные или закупленные заранее компоненты продукта

соединяются вместе (собираются, смешиваются, комплектуются). На сборочной линии ти-

пичным средством перемещения продукта является рабочий (реже распределительный) кон-

вейер, который проходит через серию рабочих станций. Так собираются автомобили и теле-

визоры на заводах, отправки и грузовые единицы в транспортно-складских терминалах и

распределительных центрах, гамбургеры в ресторанах быстрого обслуживания, и многое

другое. Линии, ориентированные на продукт, используют преимущественно специализиро-

ванное автоматизированное оборудование, что отличает их от организационных схем, ориен-

тированных на процесс. Поточные линии (обрабатывающие и сборочные) должны быть сба-

лансированы таким образом, чтобы обеспечивалось равенство производительности по всем

операциям (этапам) технологического процесса. Как известно, для этого необходимо синхро-

низировать операции, т. е. обеспечить равенство или кратность длительности их выполнения

такту (ритму) линии. Обрабатывающие линии, представленные в основном последователь-

ным набором машин, требуют механической и инженерной настройки для их сбалансиро-

ванной работы. Сборочные линии при балансировке требуют учета индивидуальных воз-

можностей каждого рабочего-сборщика и условий выполнения операции на рабочей станции

(специально оборудованные рабочие места нескольких рабочих-сборщиков). Поэтому балан-

сировка сборочной линии осуществляется перераспределением выполняемых операций и их

частей между индивидуальными исполнителями с целью достижения равенства или кратно-

сти длительности выполнения всех операций ритму потока. Центральной проблемой балан-

сировки сборочной линии является достижение равенства выхода продукта, собираемого на

каждой операции, выходу конечного продукта на последней операции линии. При этом вы-

игрыш состоит в том, что в результате балансировки образуется материальный поток, дви-

жущийся непрерывно с постоянной скоростью на протяжении всей сборочной линии, а вре-

мя простоя рабочих на каждой рабочей станции минимально. Хорошо сбалансированная

107

сборочная линия отличается высоким использованием рабочего времени и оборудования, а

также преимуществами “справедливой” загрузки рабочих на линии, что часто рассматрива-

ется как основное требование профсоюзов.

Главным преимуществом линии, ориентированной на продукт, являются низкие затраты

на единицу продукта, связанные с большими объемами выпуска. Ориентированные на продукт

линии характеризуются также низкой стоимостью затрат перемещения продукта и относи-

тельно низким уровнем заделов разных видов на линии. Облегчаются подготовка рабочих для

работы на линиях и наблюдение за ходом работ, упрощается управление производством.

Эти преимущества часто перевешиваются недостатками линий, ориентированных на

продукт.

1. Необходимы большие инвестиции в создание и наладку линий.

2. Остановка работы в одном (практически любом) месте связывает операционный

процесс всей линии.

3. Линии не обладают достаточной гибкостью в продуктовом разнообразии и варьиро-

вании производительностью.

Поскольку задачи балансировки обрабатывающих и сборочных линий схожи, рассмот-

рим их решение на примере сборочной линии.

Балансировка сборочной линии. Балансирование линии имеет целью минимизиро-

вать отклонения в продолжительности работы рабочих мест (машин, людей) в линии от тре-

буемого ритма выпуска продукта.

Ритм – это интервал времени между моментом запуска (или выпуска) двух, следую-

щих один за другим продуктов (изделий, партий, работ).

Для того, чтобы организовать работу с заданным ритмом, нужно тщательно подобрать

инструменты, оборудование, регламентировать все действия и приемы, которые используют-

ся в рабочем процессе. Также должны быть окончательно определены длительности выпол-

няемых в линии отдельных процессов (операций) и их последовательность. Для этого стро-

ится карта (диаграмма) последовательности операций.

Пример 4.3. Построение карты последовательности операций. Фирма ставит задачу

построения диаграммы последовательности операций сборки. Исходные данные представле-

ны в следующей таблице.

Операция

Время выполнения

(минуты)

Операции предшествования,

операции следования

C, D

G, H

Суммарное время 66

108

Примечание.* Операции B и E не могут быть начаты, пока операция A не будет завер-

шена.

Общая компоновка линии и построенная диаграмма последовательности операций

представлены на рис.4.13. - 4.14.

Рис.4.13. Схема размещения сборочной линии

Рис.4.14. Диаграмма последовательности операций

После того, как построена карта последовательности операций, приступают к процеду-

ре группирования операций в рабочие станции. Эта процедура включает три шага.

1. Определяется время цикла (ритм). Для этого дневное рабочее время (в минутах)

нужно разделить на дневной спрос в штуках. Результат - время цикла (ритм), т.е. производ-

ственное время, выделяемое на каждую рабочую станцию для выполнения части рабочего

процесса, состоящего из операций, в минутах/штуку.

Время цикла = Дневное рабочее время / Дневной спрос

2. Определяется минимальное число рабочих станций. Для этого суммарное время всех

операций нужно разделить на время цикла. Результат округляется до ближайшего целого

числа:

Минимальное число рабочих станций = Σ время операции i / время цикла,

i=1

где m - число сборочных операций, i =1,m.

Составляется баланс линии, предписывая каждой рабочей станции выполнение отдель-

ных сборочных операций или их групп. Эффективный баланс - такой, который обеспечивает

полное завершение сборки без нарушения последовательности операций и обеспечивает ми-

нимальное время простоя на каждой рабочей станции. Формально процедура представляет

собой группирование операций в комплексы с продолжительностью, близкой времени цикла

(ритма), и закрепление их за рабочими станциями, число которых соответствует числу сфор-

мированных комплексов операций.

3 5 6

2 4 7

Сборочный конвейер

Рабочие станции 1, 2, ...

Комплектующие

10 мину

1112

109

Пример 4.4. Балансировки линии сборки. На основе диаграммы последовательности

операций, построенной в примере 4.3., фирма ставит задачу балансировки линии. Дневное

рабочее время составляет 480 минут. Производственное расписание требует выпуска в тече-

ние рабочего дня 40 единиц полностью законченных сборкой изделий. Тогда:

Время цикла (в минутах) = 480 минут / 40 единиц =12 мин/единицы

Минимальное число рабочих станций =

=Суммарное время операций / Время цикла = 66/12 = 5,5 или 6 станций

Рис.4.15. показывает решение, при котором операции группируются для выполнения в

шести станциях. Закрепление операций за рабочими станциями осуществлено таким обра-

зом, чтобы в наибольшей степени использовать допустимое время цикла, равное 12 минутам.

Рис.4.15. Решение балансировки линии на основе 6-ти станций

На первой станции выполняется только одна операция А, при этом затрачивается 10

минут из допустимых 12 минут. Вторая станция использует 11 минут, и третья потребляет

полностью все 12 минут. Четвертая рабочая станция группирует три непродолжительные

операции, выполнение которых занимает точно 12 минут. Пятая станция имеет 1 минуту

простоя, шестая (последовательно объединяет операции G и I) имеет 2 минуты простоя за

цикл. Общее время простоя (потерь) для этого решения составляет 6 минут за цикл.

Можно рассчитать эффективность балансировки линии путем деления суммарного

времени операций на число рабочих станций, умноженных на предписанное время цикла:

Эффективность=Σвремя операции/(число рабочих станций)x

х(предписанное время цикла)

Обычно сравниваются различные уровни эффективности для различного числа рабочих

станций. Действуя таким образом, можно определить чувствительность линии к изменениям

ритма (скорости процесса) и выбрать наилучшую комбинацию рабочих станций.

Пример 4.5. Оценка эффективности балансировки линии. Фирма ставит задачу рассчи-

тать эффективность балансировки линии для примера 4.4:

Эффективность = 66 минут / (6 станций)x(12 минут) = 66/72 = 91,7 %.

Создание седьмой станции (дополнительной), как пример, понизило бы эффективность

балансировки до 78,6 %:

Эффективность = 66 минут / (7 станций)x(12 минут) = 78,6 %.

Масштабные задачи балансировки линий, как и большой размерности задачи размеще-

ния оборудования, часто требуют использования компьютера. Для определения состава ра-

бочих станций на сборочной линии со 100 и более операциями могут использоваться, напри-

11 12

11 3

E H

Станция I

III