Название: Управление производством - Вильям Дж. Стивенсон

Жанр: Менеджмент

Рейтинг:

Просмотров: 2082

Глава 6

РАЗМЕЩЕНИЕ МОЩНОСТЕЙ И ОБОРУДОВАНИЯ

Цели изучения

Завершив изучение этой главы, вы должны уметь:

Назвать несколько различных причин для перепланировки мощностей и об рудования.

Описать основные типы планировки и размещения.

Назвать основные преимущества и ограничения в размещении изделий и пр цессов.

Решать простые задачи по балансу линий.

Разрабатывать несложные виды размещения производственных линий.

Содержание главы

Введение

Необходимость решений по размещению и планировке Основные категории и виды планировки

Размещение изделия

Размещение процесса

Фиксированное размещение

Комбинированное размещение Материал для чтения: Планировка супермаркета Размещение производственных ячеек

Производственные ячейки

Групповая технология

Гибкие производственные системы Проект размещения изделия: балансирование линий

Некоторые основные принципы-балансирования линий

Прочие факторы Проектирование размещения производственного процесса

Меры эффективности

Информационные требования

Минимизация расстояния или затрат на транспортировку

Оценки возможных пар по близости расположения

Компьютерный анализ Заключение Ключевыетермины Решение задач

Вопросы для обсуждения и повторения

Упражнения по написанию докладных записок Задачи

Избранная библиография

Данная глава — третья из группы глав по проектированию производственных систем. Две предыдущие главыбыли посвящены проектированию изделий и услуг, и планированию производственного процесса и производственных мощностей; эта глава связана с проектом размещения мощностей и оборудования. Размещение опре­деляет конфигурацию отделов, рабочих центров и оборудования, делая особый ак­цент на движении рабочего материала (потребителей или материалов) через систему. Решения в любой из областей проекта обычно воздействуют и на другие области; так, планировка и размещение влияют на производственные возможности. В свою оче­редь, меры по увеличению производственных мощностей могут повлечь за собой из­менения в планировке и местоположении предприятия. Более того, при создании но­вого производства или представлении на рынок нового товара или услуги, — каждый раз возникают проблемы, связанные с размещением и планировкой.

Эта глава описывает основные типы дизайна размещения, а также модели, кото­рые используются для оценки альтернативных проектов.

Введение

Как и в других областях проектирования производственной системы, решения по пла­нировке важны по трем основным причинам: (1) они требуют большого вложения сил и денежных средств, (2) они влекут за собой долгосрочные действия, которые делают ошибки практически необратимыми и (3) они оказывают существенное воздействие на стоимость и эффективность краткосрочных производственных операций.

Необходимость решений по размещению и планировке

Н еобходимость планировать размещение мощностей и оборудования возникает как в процессе проектирования новых мощностей, так и при перепроектировании уже суще­ствующих. В последнем случае, пересмотр планировки чаще всего имеет следующие причины:

Неэффективность процесса (например, высокая стоимость, заторы).

Несчастные случаи на производстве или повышенный риск.

Модификация производимых изделий или услуг.

Начало производства новых видов изделий или услуг.

Изменения в объеме или ассортименте выпуска продукции.

Изменения в технологиях или оборудовании.

Изменения, вызванные экологическими или законодательными требования­ми.

Нравственные проблемы (например, отсутствие личных контактов).

Основные категории и виды планировки

Различают три основных типа планировки: размещение изделия, процесса, и фиксиро­ванное расположение. Размещение изделия особенно важно при массовом производ­стве, размещение технологического процесса применяется при прерывистом производ­ственном цикле, а фиксированное расположение применяется, когда проект изначально включает в себя план постоянного размещения оборудования. Характе­ристики, преимущества и недостатки каждого вида планировки будут описаны в этой главе. Кроме того, кратко описаны смешанные типы планировки, которые являются комбинацией чистых типов.

размещение изделия

размещение изделия применяется для обеспечения плавного и быстрого движения больших объемов продукта (или потребителей) через производственную систему.

1 Размещение изделия —

| тип размещения, который j использует стандартизиро-I ванные производственные I операции для создания I плавного и быстрого движе-I ния по системе потока про-1 изводства большого объе-в ма.

Такая возможность возникает при производстве высоко стандартизированных изделий или услуг, тре­бующих простых стандартных (повторяющихся) про­изводственных операций. Работа разделена на ряд стандартизированных задач, которые допускают спе­циализацию труда и оборудования. Большие объемы выпуска делают такие системы экономичными и дают возможность вложения значительных средств в проек­тирование рабочих процессов и оборудования. По­скольку производится только один или несколько однородных видов изделия, возможно организовать

Производственная линия

— стандартизированная планировка, организован­ная в соответствии с фикси­рованной последователь­ностью производственных операций.

размещение производства в полном соответствии с технологическими требованиями данного изделия. Например, если технология требует определенной последователь­ности операций по резке, шлифовке и покраске, то соответствующее оборудование будет установлено в той же самой последовательности. Более того, если каждое изделие проходит одну и ту же последовательность операций, возникает возмож­ность для перемещения изделий между операциями по дорожкам типа конвейеров. В результате формируется производственная линия, подобная изображенной на рисунке 6-1.

На производстве такие линии называют производ­ственными или сборочными линиями, в зависимости от типа процесса.

Сборочная линия — стан­дартизированная планиров­ка, организованная в соот­ветствии с фиксированной последовательностью сбо­рочных операций.

В непроизводственных процессах термин линия ис­пользуется произвольно. Например, применительно к кафетерию, термин линия используется, а применительно к мойке автомобилей — нет, хотя с концептуальной точки зрения они почти идентичны. Рисунок 6-2 иллю­стрирует расположениетипичной линии обслуживания в кафетерии.

Примеры такого типа размещения и планировки в непроизводственной сфере более редки, потому что большая вариативность требований обычно делает стандар­тизацию невыполнимой. Без высокой стандартизации теряется большинство преиму-

[Начало]

Сырье

или клиент ~

Станция 1

Ход работы

Станция 3 —►

Станция п

[Конец]

. Конечный продукт

7

Материалы / и/или рабочая сила

Материалы

Материалі и/или рабочая сила

Материалы

и/или рабочая сила   и/или рабочая сила

Рис. 6-1. Поточная линия для производства или услуги

Посуда и столовое серебро

Десерты

Салаты

Первое блюдо

Картофель и овощи

Хлеб

и булочки

Напитки

Кассир

Рис. 6-2. Линия обслуживания в кафетерии

еств массового производства. При использовании линий, иногда приходится идти на определенные компромиссы. Например, автоматическая машинная мойка обеспе­чивает одинаковую обработку всех автомобилей — с тем же самым количеством мыла и воды, с тем же временем обработки, — даже если автомобили значительно отлича­ются по своему состоянию. В результате, очень грязные автомобили становятся абсо­лютно чистыми, а относительно чистые автомобили проходят ту же самую процедуру со значительной и ненужной тратой мыла, воды и энергии.

Расположение изделия может обеспечить высокую степень эффективности ис­пользования рабочей силы и оборудования, которая возместит высокие затраты на оборудование. Так как изделия продвигаются от операции к операции очень быстро, время нахождения их в обработке минимально. Однако операции настолько тесно свя­заны между собой, что вся система становится очень уязвимой: при простое или поломке на одной из линий она полностью останавливается. Процедуры техобслуживания призва­ны для предотвращения таких случаев. Профилактическое обслуживание — периодичес­кий осмотр и замена изношенных и часто ломающихся частей — сокращает вероятность поломок в течение работы. Конечно, никакая профилактика не может полностью уст­ранить сбои, поэтому должны приниматься меры для обеспечения быстрого ремонта. Они включают поддержание нужного количества запасных частей и наличие специ­ального персонала для быстрого возвращения оборудования в нормальный режим функционирования. Эти процедуры обходятся достаточно дорого; из-за специализи­рованного характера оборудования неисправности труднее обнаружить и устранить, а количество необходимых запасных частей может быть довольно велико.

Основные преимущества размещения изделия:

Высокий уровень выпуска (производительность).

Низкая себестоимость единицы продукции благодаря большому объему про­изводства; высокая стоимость специализированного оборудования распреде­лена на большое количество продукции.

Высокая специализация трудовых ресурсов сокращает затраты и время на обучение.

Низкая стоимость перемещения на единицу изделия; этот процесс значитель­но упрощен, так как изделия проходят одну и ту же последовательность опера­ций.

Высокая степень эффективности использования трудовых ресурсов и обору­дования.

Сроки и пути движения ресурсов по системе определены уже в начальном про­екте системы; после запуска системы в действие они уже не требуют много внимания.

Бухгалтерия, закупки и управление ресурсами значительно стандартизирова­ны.

Основные недостатки размещения изделия включают:

Интенсивное разделение труда обычно создает унылые, однообразные рабо­чие операции, которые дают мало возможности для усовершенствования и могут привести к возникновению моральных проблем.

Неквалифицированные рабочие могут проявлять мало интереса к эксплуата­ции оборудования и качеству продукции.

Система недостаточно гибкая и с трудом перестраивается на изменения в объеме выпуска или на изменения проекта выпускаемых изделий/услуг.

Система высоко чувствительна: поломка оборудования или высокий процент отсутствия рабочих на своих местах вызывают остановку системы.

Необходимы значительные расходы на профилактическое обслуживание и ремонт оборудования и поддержание резерва запасных частей.

Любые индивидуальные изменения продукции нерациональны, так как в этом случае будут происходить искажения в результатах труда отдельных ра­

бочих, что неблагоприятно скажется на высокой эффективности использова­ния рабочей силы и оборудования.

U-образные расположения. Хотя прямая поточная линия довольно проста и поэтому всем нравится, U-образная линия (см.рис.6-3) имеет ряд своих преимуществ, которые делают ее достойной рассмотрения. Недостаток длинной прямой производственной линии состоит в значительном перемещении рабочих и средств транспортировки. Линия, имеющая U-образную форму, более компактна и часто занимает приблизи­тельно половину длины прямой поточной линии. Кроме того, U-образная линия об­легчает связь между рабочими на линии, потому что они находятся достаточно близко друг к другу — таким образом облегчается работа в команде. Гибкость в распределе­нии рабочих обязанностей увеличивается, потому что рабочие могут обращаться не только к смежным рабочим местам, но также и к местам, размещенным на противопо­ложной стороне линии. Кроме того, если материалы входят на линию в том же месте, где выходят готовые изделия, то можно сократить транспортные и погрузочные рас­ходы.

Вход-

Выходе—[їо]ч            [ГЦ      [~8~|ч-

Рис. 6-3. U-образная производственная линия

Конечно, не во всех ситуациях пригодна U-образная форма расположения. Высо­ко автоматизированные линии сокращают общение между рабочими и необходи­мость бригадной формы организации труда. Начальная и конечная точки процесса могут находиться на противоположных сторонах здания. Кроме того, может сущест­вовать необходимость изолирования производственных операций, из-за таких факто­ров как шум или уровень загрязнения.

Размещение процесса

Размещение процесса предназначено для производства изделий или услуг, требующих значительного разнообразия технологического процесса. Размещение затрагивает от­делы или другие функциональные группы, в которых выполняются сходные произ­водственные операции.

Производственный пример размещения процес- са — механический цех, который имеет отдельные   І Размещение процесса — участки для очистки, резания, сверления и т.д. Такой   ' ™S5S процесс необходим для изделии, обработка которых   | ным технологическим тре- требует перемещения партии по участкам в последова-   \% бованиям. « тельности, продиктованной техническими требова-     - ^ -

ниями. Различные изделия могут требовать совершен­но различной обработки и последовательности действий. Следовательно, для работ по перемещению изделий необходимо соответствующее погрузочное и транспортиро­вочное оборудование, приспособленное к разнообразию изделий и маршрутов пере­мещения (платформы, автокары, автопогрузчики с вильчатым захватом, джипы, гру­зовые вагонетки). Использование станков и оборудования общего назначения обеспечивает гибкость, необходимую для работы в широком спектре требований по обработке. Рабочие, использующие это оборудование, обычно квалифицированные или полуквалифицированные. На рисунке 6-4 показана типичная структура организа­ции производственных участков при размещении процесса.

Размещения процесса часто применяются в непроизводственной сфере. Напри­мер, больницы, колледжи и университеты, банки, станции технического обслужива­ния, авиалинии и общественные библиотеки. Так, больницы имеют отделения или другие подразделения, специализирующиеся на хирургии, акушерстве, педиатрии, психиатрии, реанимации. А университеты имеют отдельные факультеты или кафед­ры, которые концентрируются на изучении одной области науки: экономика и бизнес, техническая инженерия, математика или другие точные науки.

Поскольку при размещении процесса оборудование размещено скорее по своему типу, чем по рабочей последовательности, то такая система гораздо менее уязвима и чувствительна к остановкам, вызванным механическим сбоем оборудования или от­сутствием рабочих на своих местах. В производственных системах в особенности, обычно имеется незанятое оборудование, доступное для замены вышедших из строя узлов. Кроме того, изделия чаще всего обрабатываются партиями, поэтому возникает значительно меньшая зависимость между последовательными операциями, чем в слу­чае с размещением изделия. Расходы на техническое обслуживание и текущий ремонт, как правило, ниже, потому что оборудование менее специализировано чем при распо­ложении изделия, а особенности размещения оборудования дают возможность персо­налу стать более квалифицированным в проведении узкоспециального ремонта. Однотипность механизмов сокращает необходимое количество запасных частей. К отрицательным сторонам относится то, что планирование производственных графи­ков и маршрутов движения труда и материалов по системе должно выполняться на не­прерывной основе. Работы по перемещению изделий неэффективны, и затраты на перемещение единицы продукции гораздо выше, чем при размещении изделия. Вслед­ствие серийного характера производства внутренние производственные запасы могут быть очень значительными. Более того, для таких систем типичен коэффициент ис­пользования оборудования 50\%—из-за сложностей планирования производственных графиков и маршрутов, которые связаны с большим разнообразием рабочих требова­ний.

Таким образом, размещение процесса имеет как преимущества, так и недостатки. Преимущества таковы:

Системы отвечают самым разнообразным производственным требованиям.

Система не особенно чувствительна к сбоям оборудования.

Оборудование общего назначения, как правило, менее дорогостоящее чем специализированное оборудование, которое используют при размещении из­делия. Кроме того, оно проще и дешевле в эксплуатации.

4.         Возможно использование индивидуальных систем стимулирования. Недостатки размещения процесса включают в себя следующее:

1. Затраты по созданию и поддержанию материально-производственных запа­сов могут быть достаточно высокими, если в системе используется серийное производство.

Планирование движения труда и материалов по системе, а также составление производственных графиков могут быть достаточно сложной задачей.

Коэффициент использования оборудования невысок.

Работы по перемещению изделий медленны и неэффективны, и обходятся до­роже для единицы изделия, чем при размещении изделия.

Относительная сложность работ часто сокращает диапазон контроля и при­водит к большим затратам на контроль, чем при размещении изделия.

Особое внимание необходимо для каждого изделия или клиента (планирова­ние графиков и маршрутов, размещение оборудования), а невысокий объем производства приводит к более высокой себестоимости единицы продукции, чем при размещении изделия.

Бухгалтерия, управление запасами и система закупок более сложны.

фиксированное размещение

При фиксированном размещении обрабатываемое изделие остается неподвижным, а рабочие, материалы, и оборудование перемещаются относительно изделия в соответ­ствии с технологическими требованиями.

І Фиксированное размеще-  :

I ние — такое размещение,  й

когда изделие или проект     §

размещены стационарно и   §

:• неподвижно, а рабочие, ма-         "5

j териалы   и   оборудование            k

і перемещаются в соответст-            ^

'1 вии с технологическими тре-       і

І бованиями.  1

ILr-      .

Это сильно контрастирует с размещением процес­са и изделия. Почти всегда этот вид производства опре­деляется характеристиками изделия: вес, габариты, объем или другие факторы делают нежелательным или чрезвычайно трудным перемещение изделия. Фикси­рованное расположение используется в большинстве строительных проектов (здания, электростанции, пло­тины), в судостроении и производстве больших само­летов и космических ракет. В этом случае внимание со­средоточено на определении сроков поставок материалов и оборудования, чтобы не загромождать производственные площади и из­бежать постоянного перемещения материалов и оборудования вокруг производствен­ной площадки или вокруг участка работы. Недостаток складских площадей может по­влечь за собой существенные проблемы: например, на строительных площадках в стесненных городских условиях. Из-за большого количества разнообразных произ­водственных операций на больших проектах и из-за широкого диапазона необходи­мых рабочих специальностей — нужно прилагать особые усилия для координирова­ния действий, и диапазон контроля на каждом участке работы достаточно узок. По всем этим причинам объем работы администратора здесь много выше, чем при любом другом типе расположения. Непосредственная работа с материалами может и не иг­рать в данном случае большой роли: материальный фактор не всегда вовлечен в такой процесс (например, при моделировании компьютеризованной складской системы). Когда изделия и материалы участвуют в процессе производства, то погрузочные и транспортировочные работы могут напоминать размещение процесса с переменными маршрутами и оборудованием общего назначения. Работа проектного типа может по­требовать средств передвижения и грузового оборудования — например, для доставки и перемещения материалов к, от и вокруг строительной площадки.

Фиксированное расположение широко используется в фермерском хозяйстве, по­жарном деле, при строительстве дорог и зданий, реконструкции и ремонте, в нефтяном бурении. В каждом случае, достаточно убедительные причины приводят рабочих, ма­териалы и оборудование к месту расположения предмета труда, а не наоборот.

Комбинированное размещение

Три основных типа размещения — это идеальные модели, которые можно изменять для удовлетворения требований специфической ситуации. Достаточно просто обна­ружить расположения, которые представляют собой некоторую комбинацию этих

чистых типов. Например, расположения универсамов имеют, в основном, характер расположения процесса — однако и на складе, и в торговом зале мы видим устройства транспортировки материалов с фиксированным маршрутом типа конвейеров. Боль­ницы также, главным образом, используют принцип процесса, хотя часто возникает потребность в фиксированном расположении, когда медсестры, доктора, лекарства, и специальное оборудование обращаются вокруг пациента. К тому же, дефектная де­таль, выполненная при расположении изделия, может требовать переработки уже вне своей производственной линии, т.е. индивидуальной обработки. Крометого, конвейе­ры часто используются и в фермерском хозяйстве, и в строительстве.

Размещение процесса и размещение изделия представляют собой два полюса не­прерывности: от маленьких партий до непрерывного производства. Размещение про­цесса предназначено для производства более широкого спектра изделий или услуг, чем расположение изделия, что является плюсом с точки зрения потребителя — когда требуются индивидуальные нестандартные изделия. Однако расположение процесса, как правило, менее эффективно и имеет большие производственные расходы, чем рас­положение изделия; иногда оно имеет более низкое качество. Некоторые изготовите­ли уходят от размещения процесса, пытаясь воспользоваться преимуществами от рас­положения изделия. В идеале, система должна быть гибкой и эффективной, с низкой себестоимостью единицы продукции. Групповое производство, групповая техноло­гия и гибкие производственные системы, — все это попытки приблизиться к идеалу.

Материал для чтения |

Планировка супермаркета

?          ■ I

?          Девид Шардт і

і і J Свежие фрукты и овощи здесь, молочные продукты — там. Безалкогольные напитки ?

: размещаются в конце проходов, сладости около кассы. Всегда. |

'       Посещение вашего местного универсама не так просто и случайно, как зто ка-1

жется. Оно спланировано так, чтобы вы потратили как можно больше, и именно на то, j

что хочет магазин. И часто вы покупаете больше, чем собирались. Об зтом мы узнали, £

j когда говорили с профессионалами торговли. *

Вот как спланирован типичный универсам с целью максимизации продаж.

г* f По периметру *

^ Чем больше времени вы проводите у прилавков, расположенных по периметру уни- j

версама, тем больше денег вы ему оставляете. Приблизительно половину всей при-1>

были магазин получает от товаров, расположенных по периметру: это фрукты и і овощи, молоко и сыр, мясо, птица и рыба. Именно здесь вы найдете также и хлеб, |

*          салаты, деликатесы. Если магазин хочет выгодно отличить себя от конкурентов, то { j эти товары просто обязаны быть здесь. і

} «Пожиратели пространства» і

Некоторые виды продуктов настолько выгодны, что занимают свой собственный про- • ход. Хлебобулочные изделия для завтрака дают больше долларов на каждый фут | места на полке, чем любой другой продукт в магазине. Поэтому большинство супер- I ; маркетов отводят таким изделиям много места. | ; Безалкогольные напитки не так выгодны ... по крайней мере теоретически. Но их ! : изготовители предоставляют так много бесплатных товаров и торговых скидок, что jj .; газированные безалкогольные напитки становятся одним из самых прибыльных това- j I ров в любом магазине. I

Ошибки сканирующих устройств I

Ошибки сканирующих устройств на контроле могут «обобрать» покупателей более I чем на $1 миллиард в год. В прошлом году (1993) исследования в Южной Калифорнии | показали, что одно из каждых десяти показаний сканеров было неправильно. Три из ! ■ каждых четырех ошибок — в пользу супермаркета. |

«Эта проблема существует повсеместно» — говорит Кен Батчер, координатор системы мер и весов Национального Института Стандартов и Технологий.

Что вы тут можете сделать? Во-первых, проверяйте показания сканера на дис- ' плее. Будьте особо внимательны в случае скидок и распродаж. Сниженную цену , могли еще не ввести в компьютер.

Мясной отдел

Почему мясо, птица и морепродукты почти всегда расположены вдоль задней стены ? супермаркета? Для того, чтобы вы видели их каждый раз, когда выходите из прохода. ; Неплохое место для размещения самой прибыльной секции магазина!

Путь к молочному отделу

Почему молочные продукты обычно расположены так далеко от входа, как это только возможно? Практически все, отправляясь за покупками, покупают молоко. Чтобы до ■ него добраться, им нужно пройти через весь магазин, часто вдоль периметра. Именно :' этого магазин и добивается. ї Кроме того, в супермаркетах любят «разбрасываться»: наиболее популярные і продукты размещают по торцам прилавка. Именно поэтому молоко, например, про- ■ дается в одном конце молочного отдела, а маргарин и масло — в другом. Вам неиз- ; бежно придется пройти мимо сыров, йогурта, соусов и т.д., для того чтобы найти то, за чем вы пришли (а проходя мимо, вы можете и купить что-то незапланированное).

Плата за место

Каждый год на прилавках появляется более 15000 новых бакалейных продуктов, боль­шинство из которых не будет иметь успеха. Каким образом магазин решает, какое именно изделие закупать? :

В некоторых случаях все решают деньги. Крупные супермаркеты часто требуют, чтобы изготовители платили за торговое место. Плата за место в магазине может составлять от $5000 до $25000 за серию для каждого нового вида продуктов. Малень­кий местный заводик по производству, скажем, сладких сливочных сырков редко имеет такие деньги.

В «тюрьме»

Некоторые продавцы называют центральные проходы в супермаркетах «тюрьмой». Оказавшись в таком проходе, вы останетесь в нем, пока не дойдете до конца. Именно в «тюрьме» расположено большинство неприбыльных для магазина местных и наци­ональных продуктов, поэтому чем больше времени вы проведете там, тем меньше времени у вас останется на периметр... и покупку высокоприбыльных товаров.

Свежие овощи и фрукты

Вы думаете, это просто случайность, что при входе в магазин вы непременно должны пройти через отдел с овощами и фруктами? Взгляд на эти сияющие, аккуратно уло­женные фрукты и овощи оказывает важнейшее влияние на решение людей сделать покупку.

Следует отметить, что этот отдел — второй по прибыльности (на первом месте — мясо). Занимая обычно немногим более 10\% площади магазина, он дает до 20\% всей ] прибыли.

(Источник: Nutrition Action Healthletter, 1875 Connecticut Avenue, N.W., Suite 300, Washington. D.C., 1994. Пере­печатано с разрешения).

Размещение производственных ячеек Производственные ячейки

Производственные ячейки — тип размещения, в котором оборудование сгруппирова­но в ячейки. Группировка определяется операциями, необходимыми для производст­ва сходных изделий или семейств, которые требуют сходного процесса.

Производственные ячейки

— тип размещения, когда оборудование сгруппирова­но в ячейки по производству изделий, имеющих сходные технологические требова-| ния.

Ячейки являются по сути миниатюрными версия­ми размещения изделий. Ячейки могут не иметь кон­вейерного движения деталей между машинами, или поточной линии, соединенной конвейером (автома­тическая передача). На рисунке 6-5 сравнивается ти­пичное функциональное расположение (размещение процесса) и размещение производственных ячеек. Обратите внимание, что в этом случае оборудование сгруппировано таким образом, чтобы объединялись все операции, необходимые для группы (семейства) сходных частей. Таким образом, всечасти следуют одним и тем же маршрутом, хотя возможны незначительные изменения (например, пропуски опера­ций). Напротив, функциональное расположение предопределяет много маршрутов движения изделий. Более того, практически нет попыток или потребности выделять семейства изделий; на рисунке это различие сделано только для сравнения.

Ячеечное производство обладает многочисленными преимуществами, среди ко­торых — меньшие сроки производства, меньше погрузочных и транспортировочных операций, меньший объем запасов комплектующих, сокращение сроков поставок.

Группы

однородных

деталей

{

1111111111

2222222222 3333333333 4444444444

Функциональное размещение производства

-444-

-111-

-333-

ЇФр, с г ліки

1 Г

т- со

т- СО

Токарные станки

(Р.

-444-

Т

ные синки

- г —

Шлифо- h222-вальные

стачки [-3333-

ШШШш

TBI

ШШШШв

ШШШмж

■ВИИ

Ячеечное размещение производства

-33333             .-

Токарный' ФР5зеР-:Терм0об-'Шлифо- 1 1 ~* станок     ныи       работка   вапьныи - 3333*-' 1          станок станок ]

-4:".".".". "•".". "•". "• "•

Фрезер- Свсрлиль- Зуборез НЫ.1        ныи ныи гтанок    станок станок

-4444,

Рис. 6-5. Сравнение функционального и ячеечного размещения производства

Групповая технология

Групповая технология —     s

группировка в семейства из-           '■■>

делий со сходными проект- ;

ными или производственны-          |

ми характеристиками.           j

Чтобы быть эффективным, ячеечное производство должно иметь выделенные группы изделий со сходными характеристиками обработки. Процесс группировки известен как групповая технология и требует определить изде­лия, сходные либо в проектных, либо в производствен­ных характеристиках,—и сгруппировать их в семейст­ва.

Проектные характеристики включают размер, форму и функцию; производственные или технологи­ческие характеристики определяют тип и последова­тельность необходимых производственных операций. Во многих случаях, проектные и производственные характеристики связаны между собой, хотя такое случается не всегда. Например, проектное семейство может не со­впадать с производственным семейством. На рисунке 6-6 показана группа частей со сходными производственными характеристиками, но различными проектными ха­рактеристиками.

Когда сходные изделия определены, их можно классифицировать по группам, а затем разработать систему, которая облегчила бы работу с базой данных для произ­водства и проектирования. Например, проектировщик может использовать эту систе­му, чтобы определить, существует ли изделие, идентичное или по добноетому, которое ему нужно разработать. Может быть так, что уже существующая деталь потребует лишь незначительной модификации. Это очень повышает производительность проек­тирования. Сходным образом, планируя производство новой детали, целесообразно соотнести ее с уже существующим технологическим семейством — это избавит от не­нужной затраты труда на проектирование деталей рабочего процесса.

Групповая технология и групповое производство требуют систематического ана­лиза для определения семейств изделий. Это—главная задача; трудоемкая работа, ко­торая влечет за собой анализ значительного количества данных. Первичные методы

для выполнения этой работы: визуальный осмотр, экспертиза проекта и данных про­изводства, и анализ потока производства.

Визуальный осмотр — это наименее точный, но в то же время самый недорогой и самый простой для исполнения метод. Изучение проекта и данных производства более точно, но и более трудоемко; это, пожалуй, самый распространенный метод анализа. Анализ потока производства изучает перспективу производства, а не перспективу проекта, потому что он исследует последовательность действий и использование обо­рудования, чтобы раскрыть сходные элементы производства. Кроме того, последова­тельность операций и использование оборудования принимаются как данность; в дей­ствительности же существующий процесс может быть далек от оптимального.

Переход к ячеечному производству может потребовать дорогостоящего переме­щения оборудования и перепланировки. Следовательно, менеджер должен взвесить выгоды переключения с размещения процесса на производственные ячейки — с уче­том стоимости перемещения оборудования, а также расходов и времени, необходи­мых для группировки изделий.

Гибкие производственные системы

Как уже обсуждалось в главе 5, гибкие производственные системы — это более авто­матизированная версия ячеечного производства: компьютер управляет перемещени­ем деталей от машины к машине и началом работы каждого станка. Эти системы весь­ма дороги, но они позволяют производителю достигнуть некоторых выгод от размещения изделия с маленькими размерами партии и гораздо большей гибкостью производства, потому что данная система способна работать при минимальном вме­шательстве человека, или вообще без такого вмешательства.

Проектирование размещения изделия: балансирование линий

I

Балансирование линий —

процесс распределения задач по автоматизирован­ным рабочим местам таким образом, что они имеют приблизительно одинако­вые временные параметры.

Значительная часть выгод от размещения изделия про- исходит от возможности разделить требуемую работу на ряд элементарных задач (например, «соединить части С и D»), которые могут быстро выполнить низ- коквалифицированные рабочие или специализирован- ное оборудование. Продолжительность этих элемен- тарных задач обычно варьируется от нескольких -;■• -■"•7    «• секунд до 15 минут и больше. Большинство операций

■■. Диаграмма предшество-

вания — инструмент, кото-\% рый используют в балансн­ій ровании линий для показа г основных задач и последо-'] вательности их выполнения.

настолько коротки, что было бы непрактично назна­чать каждому рабочему только одну задачу. Во-первых, рабочие быстро устанут от однообразной работы. Во-вторых, число рабочих, необходимых для изготовления даже самого простого изделия или услуги, было бы огромно. Вместо этого, задачи обычно сгруппированы в реально выполнимый «комплект», распределенный по уп­равляемым автоматизированным рабочим местам под управлением одного-двух операторов.

Процесс назначения задач на автоматизирован­ные рабочие места называется балансированием линий.

Цель балансирования линий — получить группы задач, которые выполняются приблизительно за рав-I «,«г* .»«да-...--1   ное время. Это сводит к минимуму незанятое время по

линии и обеспечивает высокий коэффициент исполь­зования труда и оборудования. Незанятое время возникает в том случае, если сроки обработки среди автоматизированных рабочих мест различны; некоторые станции более производительны, чем другие. Эти «быстрые» станции будут периодически про­стаивать в ожидании продукции от более медленных станций или для исключения на­ращивания количества незавершенной продукции между станциями. Несбалансиро­ванные линии нежелательны в силу неэффективного использования рабочей силы и оборудования, а также потому, что они могут создать моральные проблемы для рабо­чих, занятых на более медленных станциях и вынужденных непрерывно работать.

Очень полезный инструмент для балансирования линий — диаграмма предшест­вования. Она дает визуальное представление элементарных задач, которые нужно вы­полнить в определенной последовательности.

На рисунке 6-7 показана диаграмма предшествования для небольшого комплекса задач. Диаграмма читается слева направо: начальные задачи находятся на левом плане, заключительная задача находится на диаграмме справа. Данная диаграмма по­казывает, что задача А должна быть выполнена перед задачей В, задачи В и С должны быть завершены перед задачей D, а задача D должна быть закончена перед заключи­тельной задачей Е.

0,1 мин.        1,0 мин.

0—

©—►©—►©

0,7 мин.        0,5 мин.       0,2 мин.

Рис. 6-7. Простая диаграмма предшествования

Балансирование линий предполагает распределение задач по автоматизирован­ным рабочим местам, как это показано на рис. 6-7. Обычно на каждом рабочем месте имеется один рабочий, который выполняет все задачи на этом узле, хотя возможно и несколько рабочих на одном рабочем месте. В этой главе, для большей наглядности, примем за данность одного рабочего на одном рабочем месте. Для выполнения пяти задач менеджер может привлечь от 1 до 5 рабочих узлов. С одним рабочим местом, все задачи выполняются на этом одном узле; с пятью станциями, одна задача назначается для каждой станции. Если задействованы два, три, или четыре рабочих места, то неко­торые или все из них будут иметь несколько задач. Каким образом менеджер определя­ет, сколько нужно рабочих мест?

і: Время цикла — максималь- і

!ное время для каждого авто­матизированного рабочего места, отпущенное на вы-ш полнение    определенного ' I набора операций на едини- " І цу изделия.

Основной определяющий фактор — это время цикла на линии. Время цикла — это максимальное время, необходимое для выполнения назначенных задач на каждом рабочем месте, прежде чем работа будет продвигаться дальше.

Кроме того, время цикла определяет уровень вы­пуска продукции на линии. Например, если время цикла составляет две минуты, готовые изделия будут выходить с линии каждые две минуты.

Диапазон возможных сроков цикла зависит от сроков выполнения отдельных производственных задач. Минимальный интервал времени цикла равен самой протя­женной по времени задаче (на рис. 6-7 это 1,0 мин.), а максимальный интервал равен сумме всех сроков отдельных задач (0,1 + 0,7 + 1,0 + 0,5 + 0,2 = 2,5 мин.). Минимальный интервал имел бы место в случае пяти автоматизированных рабочих мест и был бы равен 1,0 мин., необходимой для завершения задачи В. Максимальное время цикла было бы в том случае, если все задачи выполнялись на одном рабочем месте. Мини­мальный и максимальный сроки цикла важны потому, что они устанавливают потен­циальный диапазон выпуска для линии, который можно посчитать по следующей формуле:

ОТ (6-1) Объем выпуска          v '

где: ОТ = Дневной фонд рабочего времени СТ = Время цикла

Предположим, что линия будет работать в течение восьми часов в день (480 минут). С временем цикла 1,0 мин., выпуск составит:

480 минут в день лоп

-           ^—      = 480 единиц за день.

1 минута на единицу

С интервалом времени 2,5 мин., выпуск продукции составит:

480 минут за день    , м

—        *          = 192 единицы в день.

2,5 мин. на единицу

Если предположить, что нет параллельных операций (например, две линии), тогда выпуск, установленный для линии, должен попадать в диапазон от 192 до 480 единиц за день.

Как правило, время цикла определяется желаемым выпуском; то есть определяет­ся нужный уровень выпуска и вычисляется соответствующий интервал времени. Если этот интервал не попадает между максимальной и минимальной границами диапазо­на, то уровень выпуска должен быть пересмотрен. Время цикла можно вычислить по следующей формуле:

гт_01 (6-2) D '

где D = Желаемый уровень выпуска.

Предположим, например, что желаемый уровень выпуска — 480 единиц. Исполь­зуя формулу 6-2, необходимый интервал времени может быть вычислен следующим образом:

480 минут в день

——:   *          = 1,0 минута на единицу.

480 единиц за день

Число необходимых рабочих мест есть функция желаемого уровня выпуска и нашей способности объединить основные задачи в рабочие группы. Теоретически, ми­нимальное число рабочих мест, необходимых для обеспечения заданного уровня вы­пуска, определяется следующим образом:

DxZt (6-3) 1Nmin —   qy '

где Nmin= Теоретический минимум числа рабочих мест, D = Желаемый уровень выпуска, £t = Сумма сроков выполнения всех рабочих задач, ОТ = Время занятости одного рабочего места.

Предположим, что желаемый уровень выпуска — максимум 480 единиц в день*. (Это потребует времени цикла 1,0 мин.) Минимальное число узлов для достижения этой цели таково:

_ 480 ед/день х 2,5 мин, на единицу N min =            480 мин/день на узел        " ' уЗШ'

Так как 2,5 рабочих мест быть не может, для производства необходимы 3 узла (по­тому что 2,5 — это минимум). Таким образом, фактическое число рабочих мест будет равняться или превышать 3, в зависимости от того, насколько успешно будут сгруппи­рованы задачи.

Теперь давайте посмотрим, как линия сбалансирована, т.е. проверим распределе­ние рабочих задач по узлам. В принципе, нет никаких методов, гарантирующих опти-

Н а первый взгляд может показаться, что желаемый выпуск — это всегда максимальный выпуск. Однако вы поймете, почему это не всегда самая лучшая альтернатива.

шальное распределение. Вместо этого используются эвристические (интуитивные) пра­вила, которые обеспечивают хорошее и иногда оптимальное распределение задач. Ис­пользуются несколько эвристических правил балансирования, два из которых приве­дены здесь для иллюстрации:

Распределяйте задачи в порядке их максимальной последовательности.

Распределяйте задачи, исходя из максимального позиционного веса. Позици­онный вес — это сумма времени данной задачи и времени всех последующих за ней задач.

Общая процедура балансирования линии описана в таблице 6-1.

Таблица 6-1. Процедура балансирования линии

Определите время цикла и минимальное число рабочих мест.

Распределите задачи по рабочим местам по порядку, начиная с места N1. Задачи распределяются по рабочим местам в соответствии с диаграммой предшествования, слева направо.

Перед распределением каждой задачи, используйте следующие критерии, чтобы определить возможность отнесения данной задачи к данному рабочему месту:

а.         Все предшествующие задачи в последовательность уже распределены.

б.         Время выполнения задачи не превышает времени пребывания на рабочем месте.

Если подходящих вариантов нет, переходите к следующему рабочему месту.

После того, как каждая задача назначена, определите время пребывания на данном рабочем месте, вычитая сумму времен уже распределенных задач из времени цикла.

Прервите возникающие связи, используя одно из правил:

а.         Назначайте задачу с самым длинным временем выполнения.

б.         Назначайте задачу с самым большим числом последующих задач. Если связь осталась, выберите одну задачу произвольно.

Продолжайте до тех пор, пока все задачи не будут распределены по рабочим местам.

7.         Вычислите соответствующие параметры (например, процент незанятого времени,             эффективность) для комплекса распределенных задач.

ПРИМЕР 1

Распределите задачи, показанные на рис. 6-7, между 3 рабочими узлами. Исполь­зуйте время цикла 1,0 мин. Распределяйте задачи в максимальной последователь­ности.

Решение:

і

I

t

і

Комментарий: Начальное «время пребывания «для каждого рабочего узла равно | времени цикла. Чтобы система работала, сначала следует распределить предшест- | вующие задачи, и сроки каждой задачи не должны превышать» времени пребыва- I ния» изделия на этой станции. 1

Пример 1 был намеренно прост; он был предназначен для иллюстрации основной процедуры. Последующие примеры проиллюстрируют разрыв связей, построение ржшгмьъкглш**. .**>•. ..г.:*..диаграмм предшествования и метод позиционного I Задержка баланса — про- i веса. Перед рассмотрением этих примеров, давайте - цент простоя на линии.     сначала рассмотрим некоторые параметры эффектив-

к.ат-.чги-гж",^^          ности, которые можно использовать для оценки дан-

ного комплекса распределений. Два параметра эффективности, которые достаточно широко используются:

Процент времени простоя на линии. Его иногда называют еще задержкой ба­ланса.

Этот процент можно вычислить следующим образом: „           Время простоя цикла

Процент времени простоя =ггс       Чг        (6-4

^действ. * Время цикла        v ^

Коэффициент полезного действия, отдача. КПД вычисляется следующим об­разом:

100\%-процент времени простоя. (6-5) Для предыдущего примера результаты будут следующими:

Процент незанятого времени -~^"х 1,0 = 0,167 или 16,7\%

КПД = 100\%- 16,7\%= 83,3\%.

Теперь давайте рассмотрим вопрос о том, должен ли выбранный уровень выпуска равняться максимально возможному выпуску. Минимальное число необходимых ра­бочих узлов — функция желаемого уровня выпуска:

D x£t

N=-or-

Более низкий уровень выпуска может обусловить потребность в меньшем количе­стве рабочих узлов. Следовательно, менеджер должен сравнить потенциальную эко­номию от уменьшения числа рабочих узлов и уменьшение прибыли из-за меньшего выпуска единиц продукции.

Предшествующие примеры служат для иллюстрации некоторых основных кон­цепций балансирования линии. Они довольно просты; в реальной ситуации число задач гораздо больше. Следовательно, и работа по балансированию линии может быть сложнее. Во многих случаях число возможных вариантов группировки задач на­столько велико, что делает исчерпывающий анализ альтернатив практически невоз­можным. По этой причине, реальные проблемы довольно часто решаются с использо­ванием эвристического подхода. Цель эвристического подхода — сократить число подлежащих рассмотрению альтернатив, но это не гарантирует оптимальное реше­ние.

Некоторые основные принципы балансирования линий

При балансировании сборочной линии задачи распределяются поочередно (по одной), начиная с первого рабочего узла. На каждом этапе еще не назначенные задачи регулярно проверяются, чтобы определить, какая из них доступна для распределения. Затем эти задачи проверяются на соответствие с загружаемым рабочим местом. С ис­пользованием эвристического подхода выбирается и назначается одна из соответству­ющих рабочему месту задач. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не закончатся все задачи, которые можно отнести к данному рабочему месту. Затем приступают к загрузке следующего рабочего места. Процесс продолжается до тех пор, пока все зада­чи не будут назначены. Цель состоите минимизации времени простоя на линии, с уче­том технологических ограничений и ограничений по выпуску.

Технологические ограничения несут информацию о том, какие задачи доступны „пя назначения на определенную позицию линии. Технологические ограничения могут вытекать из последовательности задач или определенных отношений между ЯйМй. Отношения предшествования требуют, чтобы определенные задачи были вы­полнены прежде, чем другие (и были назначены на рабочие места прежде, чем другие). Так, при мойке автомобиля непосредственно мойка должна быть закончена перед опе-пацией сушки. Операция сушки не может быть назначена, пока не назначена мойка. Технологические ограничения могут также вытекать из несовместимости двух задач (например, пространственные ограничения или характер операций может сделать не­возможным их размещение в одном и том же рабочем узле). Например, операции шли­фовки и покраски нельзя назначать на один рабочий узел — из-за пыли, возникающей нрй шлифовке.

Ограничения по производительности, с другой стороны, определяют максималь­ное количество работы, которое можно назначить на каждое рабочее место, а это, в свою очередь, определяет, соответствует ли задача рабочему месту. Желаемый уро­вень выпуска определяет время цикла, и сумма времени исполнения задач, назначен­ных на любое рабочее место, не должна превышать время цикла. Если задача может быть назначена на рабочее место без превышения времени цикла, тогда задача удовле­творяет предъявляемым требованиям.

Когда известно, какие задачи доступны и подходят, то следует отобрать одну, наиболее подходящую в данной ситуации (конечно, если существует выбор). Это как раз тот случай, когда для облегчения выбора задач применяются эвристические прави­ла.

Определим терминологию. Последующие задачи — все задачи, следующие (по всем путям) за рассматриваемой задачей на диаграмме предшествования. Предшест­вующие задачи — все задачи назад (по всем путям) от рассматриваемой. На приведен­ной ниже диаграмме предшествования, задачи Ъ, d, ей f— следуют за задачей а и явля­ются для нее последующими задачами. Задачи а, Ьис предшествуют задаче е.