Там, где количество одинаковой продукции меньше, чем в массовом производстве, в течение года, нередко и квартала (или даже месяца) приходится выпускать несколько видов изделий; их производят сериями и организуют серийное производство.
Это относится не только к садовым или горным тракторам, пожарным машинам или специальным станкам, но и к обуви, мебели, одежде и многим другим предметам. Ведь люди бывают высокие и низкие, полные и худые; дети растут быстро, и каждому возрасту нужно свое; вкусы у людей разные; меняется мода. Поэтому многие предметы личного потребления тоже приходится выпускать не только в массовом порядке, но и сериями, сменяющими одна другую.
Ритм нужен, но какой?
На фабриках и заводах, менее специализированных, определенные типы машин и других вещей приходится выпускать периодически. А чтобы завод был достаточно загружен, изготовляют не один, а несколько разных типов машин или иных предметов, и выпуск их чередуется.
А как же ритм? Отсутствует ли он в серийном производстве? Нет, он есть, но иной, имеет другой размер и другой вид. Ведь и в природе наблюдаются разные ритмы: смена фаз луны, времен года, ритм биения сердца и дыхания, ритм жизненной активности и отдыха в течение суток.
Раньше упоминалось, что ритм подачи к автомобильному сборочному конвейеру колес в 4 (или 6) раз меньше, чем рам или кабин. Но в массово-поточном производстве каждый из этих ритмов постоянен. Другое дело выпуск отдельных серий: если собирают, допустим, 22 машины серии, выпускаемой в I квартале, то ритм выпуска (при 66 рабочих днях) составит 3 рабочих дня. Если во II квартале нужно выпустить 44 другие машины, то ритм уменьшится до 1,5 дней на машину. При плане 100 машин в год серии могут повторяться, например, дважды, или 4 раза, или 6 раз в год. Период повторения серий представляет собой тоже ритм, но укрупненный. Такое производство можно назвать периодически, циклически повторяющимся. У него два вида ритма: один для повторения изделия внутри серии, другой, укрупненный, — для повторения всей серии. Его называют периодом или циклом повторения серии.
Как ведется сборка? Если серия невелика, примерно до четырех-пяти изделий, то выставляют столько же корпусов (оснований) машин и наращивают, собирают на них другие детали и узлы. Собрав серию, проверяют и испытывают машины, затем на видном месте станины прикрепляют фирменную табличку и отправляют из цеха и с завода, нередко сразу упаковав машину. Место освободилось. Можно приступать к сборке следующей серии машин.
Другим случаем серийного производства является выпуск нескольких разновидностей одного типа машины. Ещё в конце 30-х годов на московском заводе «Манометр» организовали поточную линию, на которой попеременно собирают схожие по конструкции манометры. Уточняют лишь технологию операций и ритм потока. Такую организацию сборки назвали переменно-поточной.
На некоторых заводах приходится собирать машины таких размеров, что передвигать их с операции на операцию слишком трудно. Здесь перемещаются не изделия, а сборщики, выполняющие друг за другом последовательные операции сборки. Нечто похожее практикуется у строителей, сооружающих группу (серию) одинаковых домов.
Сборка — очень гибкий процесс. Автоматов здесь применяется еще совсем мало, но есть механизированный инструмент — электродрели, гайковерты, сварочные посты.
До 60% всех простых работ заключается только в том, чтобы что-то взять или положить. Миллионы таких операций могли бы выполнять роботы. Это особенно важно на тяжелых и опасных для Здоровья операциях, монотонных работах. Первые автоматы-роботы появились примерно 20 лет назад. Но эти роботы могут выполнять свои функции только при определенных условиях. Так, на сборке автомобилей «Вега» (США) сложный и точный робот срабатывает «толково», только если подаваемый на сборку кузов находится точно там, где ему положено находиться, иначе слепой робот будет просто стучать по нему своими «руками» или накладывать сварные швы в воздухе. То же можно сказать и о роботах, берущих деталь из ящика и устанавливающих ее на станке. Во втором поколении им добавляют «глаз», а также вторую, иногда и третью «руку» и расширенную память. Такие опытные роботы еще только появляются. Через несколько лет ожидается создание робота третьего поколения — с «глазами» и координацией между «зрением» и «руками», возможно, со способностью к оценке ситуации.
Все больше применяют стапели, в которых устанавливают крупные детали при сборке узлов; стапели позволяют поворачивать узлы так, чтобы работать было удобно, менее утомительно. Даже самолеты собирают на потоке. Если, например, в год нужно выпустить 125 самолетов, то примерно через каждые два рабочих дня (ритм) на поле выкатывают готовый самолет. Доведя ритм до одного дня, достигают выпуска 250 воздушных кораблей в год.
В годы Великой Отечественной войны поточным методом изготовляли даже океанские суда водоизмещением 10 000 г, их требовалось много для перевозки грузов из США в северные порты Советского Союза, учитывая восполнение судов, торпедированных противником.
Крупную роль в широком распространении поточных методов сыграло использование опыта работы промышленности в военные годы.
Требуется расчет
Так обстоит дело со сборкой серий машин. А как следует организовать изготовление деталей для сборки машин сериями?
Ответ, казалось бы, прост: сколько машин в серии, столько нужно подать деталей на сборку или на склад перед сборкой. Ответ простой, но неверный. Почему?
Ведь если в серии 30 машин и мы запустим в обработку одновременно 30 крупных станин станков, то они загромоздят проходы в цехе. А мелкие детали, например стопорные винты или накидные гайки, — кто же согласится ради 30 штук настраивать сложный станок, нередко полуавтомат? Значит, вопрос не так уж прост. Требуется обосновать решение задачи — по скольку деталей нужно запускать в обработку и выпускать для сборки? В решении этой задачи нам не обойтись без экономических расчетов.
Станок нужно к каждой работе подготовить: подобрать режущий инструмент, точно установить и закрепить его, например в гнездах револьверного станка; сменить заживу (цангу); опробовать всю наладку и проверить качество получаемой детали, например накидной гайки. На подготовку станка, инструментов, приспособления уйдет около 1,5 ч (90 мин). А на налаженном станке изготовление одной гайки займет 3 мин.
Теперь подсчитаем, сколько времени затрачивается на изготовление партии в 30 штук: 90 мин + (3 мин Х 30 шт.) = 180 мин, а на одну штуку — (90 мин : 30 шт.) + 3 мин = 6 мин. Заметим себе, что на обработку требуется только половина этого времени. Если увеличить партию деталей вдвое, до 60 штук, то будет затрачено 90 : 60 + 3 = 4,5 мин и экономия в сравнении с обработкой меньшей партии составит 1,5 мин, или 25% времени. Утроение величины партии экономит одну треть времени. Отсюда вывод: партия деталей (гаек) в 30 штук неэкономична, ее нужно увеличить. Если рассчитать время, приходящееся на одну деталь при разных размерах партии, и составить таблицу, то такая таблица покажет, что с увеличением партии время на единицу уменьшается, но разница становится все меньше. Построив по таблице кривую, получим гиперболу, нижняя асимптота которой наглядно покажет затраты на 1 шт.; снижаются они настолько, что еще увеличивать партию не нужно. Практически это снижение принимают от 5 до 10%, а значит, выгодный размер партии накидных гаек можно принять не менее чем 100 штук (существует формула для расчета партии, которую мы не приводим), затем уточняют эту величину, учитывая, сколько всего таких гаек потребуется на год, как загружено оборудование, каков запас материала, из которого вытачивают гайки, и др.
Посмотрим, как выглядит такая партия на деле. За полтора часа с начала смены наладили станок и приступили к работе; партию в 100 шт. обработали за 300 мин, т. е. за 5 ч. Осталось до конца смены 1,5 ч. Стоит ли в этот момент менять работу? В большинстве случаев лучше сохранить наладку и увеличить задание на 30 шт. Из этих соображений накидную гайку следует изготовлять партиями по 130 шт.
Рассчитывать выгодную величину партии приходится не только в машиностроении, но на всех заводах и фабриках, изделия которых состоят из отдельных частей и производятся не поточно-массовым методом, например, многие типы телевизоров, обуви и одежды и ряд других.
Мы разобрались в основном, как можно определять выгодные размеры партии деталей. Но какой порядок их изготовления следует установить? Ведь деталей в машине много, от нескольких сотен до нескольких тысяч, и бывают они разной формы и сложности, разных размеров, нередко и из разных материалов.
В поточно-массовом производстве каждая линия станков узко специализирована, закреплена за одной деталью. В серийном производстве этого нет, количества одинаковых деталей недостаточно, чтобы загрузить линию станков. В недалеком прошлом вопрос решался просто: на одном участке стояли токарные станки, на другом — фрезерные, на третьем расточные и т. д. Каждый участок выполнял свою технологическую операцию, затем передавал детали на другой участок. Детали петляли по всему цеху, маршруты движения деталей были изменчивы и длинны. Такое расположение станков по технологическому признаку, приходится иногда применять и теперь, но только при очень большом разнообразии деталей и если их изготовляют по одной или по две-три штуки, что свойственно единичному производству, самому трудоемкому и длительному.
Раньше серийное производство было организовано так, как было принято для единичного производства; маршрут отдельных партий деталей назначался каждый раз по-своему, без учета маршрутов других деталей.
В серийном производстве применили опыт поточного
Все больше стали задумываться над вопросом: нельзя ли в серийном производстве использовать хотя бы часть тех преимуществ, которые приносит с собой внедрение потока? Как это сделать?
Посмотрим, не поможет ли нам известная аналогия с железной дорогой.
Бегут по рельсам поезда. С элеватора в районе целинных земель зерно ежедневно целыми составами отправляется, например, на мельницы Новосибирска. Кузнецкий бассейн посылает регулярно состав за составом уголь на электростанции Урала. Рудники Курской магнитной аномалии снабжают железной рудой крупнейшие металлургические заводы. Такие поезда идут постоянными маршрутами.
Другое дело металлургические заводы: они отправляют стальной прокат Горьковскому автозаводу, московским ЗИЛу, АЗЛК и т. д., а также базисным складам разнообразный сортамент металла более или менее крупными партиями. Здесь нередко отдельным вагонам назначают свои пункты разгрузки, свои маршруты, что очень сложно при формировании составов и из-за остановок для разгрузки на разных станциях. Передовые коллективы железнодорожников на станциях отправления нашли рациональное решение: они группируют вагоны так, чтобы их маршруты были одинаковы или наиболее сходны, например, формируя состав, в котором большинство вагонов из Кривого Рога имели один адрес, скажем Москву, а остальные адресовались попутным станциям, допустим: Харькову, Белгороду и Туле. Разве не очевиден эффект такой организации? Потерь времени на промежуточных станциях меньше, как и пунктов разгрузки. Состав пойдет до Москвы наиболее быстро.
Организация серийного производства похожа на описанный способ перевозки партионных грузов. Поэтому аналогичное решение было, хотя и не сразу, найдено и для тех цехов, где детали изготовляют партиями. Их стали подбирать в группы с одинаковым или похожим маршрутом. А не сразу нашли это решение потому, что нужно было научиться подбирать такие группы. Обратились к форме деталей: изучили, в какой последовательности обработки они нуждаются, и сразу нашли, что плоские детали, например плиты, обрабатываются иначе, чем валы; рычаги — иначе, чем станины. Распределили их по разным классам, подклассам и группам. Например, тела вращения очень разнообразны — валы, втулки, фланцы и др. А так как валов бывает много и они тоже различны, то их, как и другие детали, подразделяют на подклассы, группы, иногда и более мелкие подразделения.
Если выделить участок, на котором будут поставлены станки по маршруту обработки одной из сложных деталей) этой группы, то другие детали, попроще, можно сделать на этом же участке, пропуская те станки, которые для обработки таких деталей не требуются. Создаются так называемые участки с групповым потоком; они прогрессивнее. Здесь используются принципы поточной работы, но не непрерывной, а с некоторыми перерывами.
Действительно, пробег деталей резко сокращается во много раз, участок получает достаточно четкую специализацию, изготовляется несколько похожих деталей, и притом с начала до конца под надзором одного мастера. Об этих участках говорят, что они групповые и специализированы по предметному признаку.
А как же с таким важным признаком потока, как ритм, — не отказались ли мы от него? Нет, не отказались. Но на таком участке ритм относится не к детали, а к партии, он должен быть укрупненным. Партии всех закрепленных за участком деталей повторяются в изготовлении, например ежемесячно, еженедельно.
Описанный способ производства воплощен в графике. Такой график называют стандарт-планом, что подчеркивает постоянство повторения данной группы деталей на групповом участке; они проходят по участку, как волна за волной.
Остановимся коротко на таком довольно часто встречающемся случае: сборка ведется поточным методом, а детали, нередко и узлы, машины и другие изделия изготовляют партиями. За примером ходить недалеко. Мы знаем уже, что даже самолеты и морские суда собирают потоком; добавим, и тепловозы, например на Ворошиловградском, Новочеркасском и некоторых других заводах. Напомним также, что такие крупные машины завод выпускает, конечно, не тысячи, а сотни в год. Значит, ритм выпуска измеряется одним днем, или одной сменой, а на одну машину требуется по одной, иногда по нескольку штук одинаковых деталей. Очевидно, таким небольшим количеством деталей не загрузить станки поточной линии. Чтобы «накормить их досыта», нужно выпускать сотни или тысячи, а не десятки одинаковых деталей в день, поэтому здесь детали выпускают партиями.
Как решить такую задачу? Посмотрите: вы видите, что 30 июля на склад поступила партия в 14 дисков, для сборки требуется 2 шт. в день; через пять рабочих дней, 9 августа, из обработки придет следующая партия. Чтобы не задержать сборку в случае опоздания очередной партии, в страховом запасе хранят 6 деталей. Все другие детали также приходят на склад партиями регулярно, скажем через каждые 5 рабочих дней, или два раза в месяц либо в квартал, что связано с циклом (укрупненным ритмом) повторения партий деталей на производственных участках.
Такая же организация питания сборки может применяться не только на машпностроительных, но и на других заводах и фабриках, где изделие выпускают непрерывно, а его части приходится обрабатывать партиями.
