Гибкие производственные системы

Основные концепции производственных систем

В нашей стране широкое распространение получили автоматические поточные линии, объединяющие комплексы автоматически работающих агрегатных станков и станков-автоматов.

Недостаток – узкая ориентация на изготовление определенного вида изделий. В связи с этим подобные средства можно использовать только там, где производство носит массовый, устойчивый характер.

В промышленно развитых странах крупносерийное и массовое производство составляет лишь 20%, а единичное, мелкосерийное и серийное производство – 80 %.

В целях разрешения противоречий, обусловленных, с одной стороны, мелкосерийностью объектов производства, а с другой, крупными масштабами самого производства, были разработаны методы групповой технологии.

Следующим шагом на пути автоматизации производства является разработка программируемых и за счет этого перенастраиваемых средств, то есть гибкого оборудования. К ним относятся станки с ЧПУ, в том числе обрабатывающие центры, промышленные роботы и другое оборудование. Еще большей гибкостью обладают системы, управляемые от ЭВМ. Подобные системы называют по разному:

В Японии – гибкой автоматизацией, гибким производственным комплексом.

В США – гибкой производственной системой (FMS). (ГПС).

В нашей стране такого рода комплексы называют гибким автоматическим производством (ГАП).

ГАП функционирует на основе программного управления и групповой ориентации производства. На первом этапе ГАП может быть автоматизированным, то есть включать операции, выполняемые с участием человека.

ГАП включает исполнительную систему, состоящую из технологической, транспортной, складской систем и систему управления.

Анализ ГПС позволяет сделать некоторые выводы:

управление транспортными системами и работой станков осуществляется одной или несколькими отдельными ЭВМ;

число станков в ГПС колеблется от 2 до 50. Однако 80% ГПС составлено из 4-5 станков и 15% из 8 – 10;

реже встречаются системы из 30-50 станков (2-3%);

наибольший экономический эффект от использования ГПС достигается при обработке корпусных деталей, нежели от их использования при обработке других деталей, например деталей типа тел вращения. Например в Германии их 60%, в Японии – более 70, в США – около 90%;

различна и степень гибкости ГПС. Например в США преобладают системы для обработки изделий в пределах 4-10 наименований, в Германии – от 50 до 200;

нормативный срок окупаемости ГПС в различных странах 2 - 4,5 года.

Проблемы, возникшие при применении гибких систем

ГПС не достигла поставленных целей по рентабельности; она оказалась слишком дорогостоящей по сравнению с преимуществами, достигнутыми с ней. Обнаружено, что причиной высокой стоимости оборудования были несоразмерные расходы на приспособления и транспортную систему;

разработка и введение в эксплуатацию комплексной ГПС оказалось трудным, а также дорогостоящим;

из-за недостатка опыта было трудно выбирать подходящие типы систем и оборудование для нее;

имеется мало поставщиков систем, которые могут поставлять сложные системы.

в некоторых случаях эксплуатационники получили опыт о фактически слабой гибкости;

конструктивные элементы ГАПС, например, станки, системы управления и периферийные устройства часто оказывались неподходящими к системе и вызывали лишние проблемы по стыковке.

Эксплуатационники часто не имеют достаточной готовности к эксплуатации сложной системы;

Длительный срок выполнения проекта от конструирования до запуска системы.

Перспективы применения гибких систем

одновременное повышение эффективности и гибкости;

повышение степени автоматизации не уменьшая гибкости;

усовершенствование таких измерительно-контрольных методов, которые контролируют в процессе обработки состояние инструмента и обрабатываемых деталей, необходимое для соответствующей автоматической подналадки;

уменьшение количества приспособлений и палет за счет автоматизации крепления деталей;

введение в ГПС таких операций, как промывка, покрытие, термообработка, сборка и т.д.;

развитие профилактического техобслуживания.

Значение ГПС

более высокий коэффициент использования станков (в 2-4 раза больше по сравнению с применением отдельных станков);

более короткое время прохода производства;

уменьшается доля незаконченного производства, т.е. уменьшается количество запасов деталей на складах, которое означает уменьшение продукции, привязанного к производству;

более ясный поток материала, меньше перетранспортировок и меньше точек управления производством;

уменьшаются расходы на заработную плату;

более ровное качество продукции;

более удобная и благоприятная обстановка и условия работы для работающих.

ГПС — это система, допускающая иерархическую организа­цию с комплексно-автоматизированным производственным про­цессом, работа всех компонентов которой (технологического оборудования, транспортных и складских средств, погрузочно -разгрузочных устройств, мест комплектации, средств измерения и контроля и т. п.) координируется как единое целое системой управления, обеспечивающей быстрое изменение программ фун­кционирования элементов при смене объектов производства.

Независимо от физической природы процессов производства ГПС классифицируются по уровням организационной структу­ры: ГПМ — гибкий производственный модуль; ГАУ — гибкий ав­томатизированный участок; ГАЦ — гибкий автоматизированный цех; ГАЗ — гибкий автоматизированный завод. На самом низком уровне организационной структуры производства ГПМ определя­ется как ГПС, состоящая из единицы технологического оборудо­вания, оснащенной автоматизированным устройством програм­много управления и средствами автоматизации технологического процесса. Она функционирует автономно и осуществляет много­кратные циклы, применяется для встраивания в ГПС более вы­сокого уровня организации. В ГПМ могут включаться некоторые вспомогательные средства.

Совокупность взаимодействующих ГПМ, объединенных ав­томатизированной системой управления, функционирующая по технологическому маршруту, который предусматривает возмож­ность изменения последовательности использования технологи­ческого оборудования, образует ГПС вида ГАУ. В ГАУ определя­ется и реализуется множество операций во времени и определен­ной логической последовательности. Структура ГАУ допускает включение его в качестве подсистемы ГПС в более высокого уровня организации, а также использование в условиях действу­ющего неавтоматизированного производства. На базе ГАУ может быть реализована безлюдная технология. Безлюдный режим фун­кционирования, как правило, не превышает по времени третьей части суток (обычно это ночная смена). При недостаточных уровнях надежности технологического оборудования и степени автоматизации отдельных операций управление ГАУ строится на основе предельного упрощения (сокращения) взаимодействия между отдельными ГПМ. Участие человека (оператора) в ГАУ не­обходимо для коррекции технологических режимов и диагнос­тики состояния оборудования и систем управления. Операции загрузки и разгрузки, транспортирования, установки, позицио­нирования и снятия инструмента, загрузки программного обес­печения, пуска и выключения системы управления могут быть полностью автоматизированы.

Совокупность ГАУ, взаимодействие и функционирование ко­торых обеспечивается распределенной системой управления, способных в течение определенного интервала времени выпус­кать технологически законченные изделия заданной номенклату­ры и в установленных объемах, образует ГПС вида ГАП. Объеди­нение ГАП на уровне их систем управления приводит к построе­нию ГПС максимального уровня организации — гибкому автоматизированному заводу (ГАЗ).

При построении ГПС обычно рассматриваются две базовые альтернативные концепции. Согласно одной из них производс­тво реализуется на основе узкоспециализированного технологи­ческого оборудования, обладающего высокими показателями на­дежности и живучести и имеющего встроенные системы контроля и управления. Использование сравнительно недорогого узкоспе­циализированного оборудования, оснащенного системами конт­роля и управления, позволяет изменять конфигурацию ГАУ при изменениях номенклатуры выпускаемых изделий, осуществляя переход от одного вида оборудования к другому.

Иной способ организации ГПС связан с применением много­функционального универсального дорогостоящего оборудова­ния. В этом случае создаются ГАУ с многофункциональными пе­ренастраиваемыми материальными и информационными пото­ками. Надежность функционирования таких ГАУ может быть обеспечена за счет многофункциональности даже при отказах (технологического оборудования в отдельных режимах его ис­пользования).

Гибкость — это системная характеристика. При ее определе­нии обычно используются более элементарные понятия техноло­гической, операционной, производственной и интерактивной гибкости ГПС. Технологическая гибкость оценивается инвариан­тностью показателей эффективности функционирования ГПС к параметрических возмущений технологического типа; придание системам управления ГПМ свойств, обеспечивающих их нор­мальное функционирование при возможных обрывах связей между центральной ЭВМ и локальными системами возмущения.

ГАУ не имеет системных ресурсов для обеспечения техноло­гической гибкости. Такие ресурсы закладываются при проекти­ровании топологии материальных потоков, начиная с уровня гибкого производственного комплекса (ГПК), в который входят ГПМ, объединенные автоматизированной системой управления и автоматизированной транспортно-складской системой, кото­рая автономно функционирует в течение заданного интервала времени как самостоятельная производственная единица либо как подсистема ГПС более высокого уровня организации.

Ресурсы, необходимые для достижения операционной гиб­кости аналогичным образом, делятся на технические и систем­ные. Технические ресурсы обычно связаны с созданием и ис­пользованием в ГПС многофункциональных ГПМ. Системные ресурсы обусловлены наличием в ГПС необходимого множества доступных для выбора технологических маршрутов, использова­ние которых во всяком конкретном случае связано с учетом фун­кциональных возможностей ГПМ.

Системные аспекты обеспечения технологической и опера­ционной гибкости практически мало различаются. Повышение операционной гибкости на системном уровне вызывает повыше­ние технологической гибкости. Однако если последняя характери­зуется числом одноименных маршрутов, то операционная — чис­лом разноименных маршрутов. Соответственно и формализация этих задач различна. Различаются и применяемые оценки гибкос­ти, которые связаны с временем перехода от одного подмножества допустимых наименований к другому или с временем перехода от одного подмножества технологических маршрутов (при зафикси­рованной номенклатуре выпускаемых изделий) к другому.

Свойство интерактивной гибкости ГПС обусловлено наличи­ем в ГПМ средств автоматизированного управления и програм­много обеспечения интерактивных режимов функционирования и диалога. Достижение производственной гибкости более всего зависит от уровня развития САПР и АСТПП, а также от приме­няемых технических средств и программного обеспечения.

БЕРЕЖЛИВОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Бережли́вое произво́дство (lean production, lean manufacturing — англ. lean — «тощий, стройный, без жира»; в России используется перевод «бережливое», также встречаются варианты «стройное», «щадящее», «рачительное», помимо этого встречается вариант с транслитерацией — «лин») — концепция менеджмента, основанная на неуклонном стремлении к устранению всех видов потерь. Бережливое производство предполагает вовлечение в процесс оптимизации бизнеса каждого сотрудника и максимальную ориентацию на потребителя.

Бережливое производство — это интерпретация идей Производственной системы компании Toyota американскими исследователями феномена Тойоты.

Отправная точка бережливого производства — ценность для потребителя.

Ценность — это полезность, присущая продукту с точки зрения потребителя и находящая отражение в цене продаж и рыночном спросе".

Сердцем бережливого производства является процесс устранения потерь.

Потери — это любое действие, которое потребляет ресурсы, но не создает ценности для потребителя.

Потери по-японски называются му́да — японское слово, которое означает потери, отходы, то есть любую деятельность, которая потребляет ресурсы, но не создает ценности. Например, потребителю совершенно не нужно чтобы готовый продукт или его детали лежали на складе. Тем не менее, при традиционной системе управления складские издержки, а также все расходы, связанные с переделкой, браком, и другие косвенные издержки перекладываются на потребителя.

В соответствии с концепцией бережливого производства всю деятельность предприятия можно классифицировать так: операции и процессы, добавляющие ценность для потребителя, и операции и процессы, не добавляющие ценности для потребителя. Следовательно, всё, что не добавляет ценности для потребителя, классифицируется как потери, и должно быть устранено.

Виды потерь

Тайити Оно (1912—1990), отец производственной системы компании Toyota и бережливого производства, будучи ярым борцом с потерями, выделил 7 видов потерь^[1]:

· потери из-за перепроизводства;

· потери времени из-за ожидания;

· потери при ненужной транспортировке;

· потери из-за лишних этапов обработки;

· потери из-за лишних запасов;

· потери из-за ненужных перемещений;

· потери из-за выпуска дефектной продукции.

Джеффри Лайкер, который наряду с Джимом Вумеком и Дэниелом Джонсом активно исследовал производственный опыт Toyota, указал в книге «Дао Toyota» 8-й вид потерь:

· нереализованный творческий потенциал сотрудников.

Также принято выделять ещё 2 источника потерь — му́ри и му́ра, которые означают соответственно «перегрузку» и «неравномерность»:

Му́ра — неравномерность выполнения работы, например колеблющийся график работ, вызванный не колебаниями спроса конечного потребителя, а скорее особенностями производственной системы, или неравномерный темп работы по выполнению операции, заставляющий операторов сначала спешить, а затем ждать. Во многих случаях менеджеры способны устранить неравномерность за счёт выравнивания планирования и внимательного отношения к темпу работы.

Му́ри — перегрузка оборудования или операторов, возникающая при работе с большей скоростью или темпом и с большими усилиями в течение долгого периода времени — по сравнению с расчетной нагрузкой (проект, трудовые нормы).

Основные принципы

Джим Вумек и Дэниел Джонс в книге «Бережливое производство: Как избавиться от потерь и добиться процветания вашей компании» излагают суть бережливого производства в виде пяти принципов:

1. Определить ценность конкретного продукта.

2. Определить поток создания ценности для этого продукта.

3. Обеспечить непрерывное течение потока создания ценности продукта.

4. Позволить потребителю вытягивать продукт.

5. Стремиться к совершенству.

Другие принципы:

· Превосходное качество (сдача с первого предъявления, система ноль дефектов, обнаружение и решение проблем у истоков их возникновения);

· Гибкость;

· Установление долговременных отношений с заказчиком (путем деления рисков, затрат и информации).

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: