ОРГАНИЗАЦИЯ И ОПЕРАТИВНОЕ
УПРАВЛЕНИЕ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫМ
ПРОИЗВОДСТВОМ
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Н.С. САЧКО
ОРГАНИЗАЦИЯ И ОПЕРАТИВНОЕ
УПРАВЛЕНИЕ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫМ
ПРОИЗВОДСТВОМ
Утверждено Министерством образования Республики Беларусь
в качестве учебника для студентов специальности «Экономика
и управление на предприятии» учреждений, обеспечивающих
получение высшего технического образования
МИНСК ООО «НОВОЕ ЗНАНИЕ» 2005
УДК 621:658(075.8)
ББК65.290-2я73
С22
Серия основана в 2005 году
Рецензенты:
кафедра «Менеджмент» Гомельского государственного
технического университета имени П.О. Сухого
(зав. кафедрой — кандидат экономических наук, доцент Е.М. Карпенко),
зав. кафедрой бухгалтерского учета, анализа и аудита
Брестского государственного технического университета,
кандидат экономических наук, доцент В. С. Кивачук
Сачко, Н.С.
С22 Организация и оперативное управление машинострои-
тельным производством : учебник / Н.С. Сачко. — Мн. :
Новое знание, 2005. — 636 с. : ил. — (Техническое образо-
вание).
ISBN 985-475г 118-Х.
Подробно изложены вопросы двух учебных курсов: «Организация
производства» и «Оперативное управление производством». Раскрыта
специфика организации машиностроительного предприятия. Рассмот-
рены особенности структуры отдельных цехов. Показаны способы осу-
ществления текущего контроля и регулирования производственного
процесса.
Для студентов машиностроительных и инженерно-экономических
специальностей высших технических учебных заведений.
УДК 621:658(075.8)
ББК 65.290-2я73+34.4я73
ISBN 985-475-118-Х
©Сачко Н.С., 2005
© Оформление. ООО «Новое знание», 2005
Предисловие
С момента выхода учебного пособия «Организация и оперативное
планирование машиностроительного производства» (Мн., 1977), мате-
риал которого лег в основу данной книги, прошло более четверти века.
За это время произошли большие изменения, прежде всего в социаль-
но-экономической жизни страны. Это отразилось и на организации
производства, его планировании и управлении. Кроме того, в самбм
подходе к организации производства наметились некоторые измене-
ния. В частности, при рассмотрении факторов, влияющих на результаты
деятельности предприятий, все шире используются методы системного
подхода, позволяющие лучше понять явления, происходящие в матери-
альном производстве, более глубоко проанализировать логику всех при-
чинно-следственных связей в нем, предвидеть социально-экономиче-
ские последствия решений, принимаемых на любом уровне, выделить
задачи, которые необходимо решить в первую очередь.
В свое время на кафедре экономики и организации машинострои-
тельного производства Белорусского политехнического института (ныне
Белорусский национальный технический университет), руководимой
автором этой книги, а затем и на одноименных кафедрах других вузов
из общего объемного курса «Организация и планирование машинострои-
тельного производства» для инженеров-экономистов был выделен в ка-
честве самостоятельной дисциплины раздел «Технико-экономическое
планирование на машиностроительном заводе». Остальные вопросы
организации стали предметом изучения нового курса «Организация
и оперативное управление машиностроительным производством».
В настоящее время произошло разделение курса на две дисципли-
ны: «Организация производства» и «Оперативное управление произ-
водством». Однако они настолько взаимосвязаны, что значительная
часть вопросов неизбежно дублируется. Поэтому автор счел возмож-
ным изложить их в одной книге, выделив в качестве отдельного раздела
оперативное управление производством. Разумеется, объем книги не-
сколько увеличился, но он все же в полтора-два раза меньше аналогич-
ных зарубежных изданий. Кроме этого раздела издание включает еще
три: «Организация основного производства», «Подготовка производст-
ва (проектирование продукции)» и «Основы организации вспомога-
тельного процесса».
При написании учебника учтены и последние мировые достижения
в области организации и оперативного управления производством.
4 Предисловие
Вопросы управления предприятием рассматриваются также в кур-
сах «Менеджмент», «Маркетинг», «Управление персоналом» и др.
Книга предназначена в первую очередь для студентов машинострои-
тельных специальностей высших учебных заведений. Будет полезна аспи-
рантам и преподавателям вузов при подготовке инженеров-экономистов,
инженеров-менеджеров, экономистов-менеджеров, а также студентам
технических специальностей при углубленном изучении отдельных во-
просов организации и управления производством. Издание может быть
использовано в качестве практического пособия при подготовке и пе-
реподготовке руководителей и специалистов, деятельность которых свя-
зана с решением вопросов организации и управления производством.
Раздел
ОРГАНИЗАЦИЯ
ОСНОВНОГО
ПРОИЗВОДСТВА
□
□
□
1.	Предмет и метод организации
производства. Развитие науки
и практики
2.	Промышленное предприятие
и его организация
3.	Производственный процесс
и типы производства
4.	Организация производственного
процесса в пространстве
и во времени
5.	Организация поточного
и автоматизированного
производства
1. Предмет и метод организации
производства. Развитие науки и практики
1.1. Основные понятия
Машиностроительное производство является одной из наиболее
наукоемких, сложных, требующих высококвалифицированных кадров
отраслей материального производства. Уровень развития машино-
строения определяет уровень развития государства в целом. Именно
благодаря высокому уровню развития машиностроения Беларусь
с полным основанием можно отнести к технически высокоразвитым
странам.
Производственный процесс изготовления любой продукции пред-
полагает взаимодействие вещественных и трудовых элементов.
Вещественные элементы — предметы труда (сырье, материалы, по-
луфабрикаты, комплектующие изделия) и орудия труда (машины, обо-
рудование и др.) — являются мертвыми компонентами процесса до тех
пор, пока к ним не будет приложен труд человека — основа производ-
ственного процесса на предприятии. Трудовые элементы — это живой
труд, который превращает вещественные элементы в необходимую
продукцию.
Для того чтобы работники предприятия трудились целенаправленно,
согласованно, с высокой производительностью, рационально использо-
вали средства производства, а производственный процесс осуществлялся
бесперебойно, слаженно и ритмично, все подразделения предприятия
должны работать по определенным правилам. Они устанавливаются на
основании изучения опыта и внедрения прогрессивных методов, ис-
следуемых и разрабатываемых специальной научной дисциплиной —
организацией производства.
Организация производства — наука, изучающая условия и факторы
рационального сочетания в пространстве и во времени действий людей
при использовании материальных элементов производства в процессе
превращения их в продукцию, благодаря чему продукция изготавлива-
ется с минимальными затратами всех ресурсов.
Таким образом, наука об организации производства отвечает на во-
просы, как должен быть организован в пространстве и во времени процесс
изготовления продукции и каким образом должны при этом взаимо-
действовать все подразделения и отдельные исполнители, чтобы получить
наилучший результат при экономном расходовании сырья, материалов,
1. Предмет и метод организации производства. Развитие науки и практики 7
средств труда и рабочей силы. Именно поэтому курс «Организация
производства» изучает основные стороны производственной деятель-
ности предприятия:
•	условия и факторы наиболее эффективной организации производ-
ственного процесса в пространстве и во времени, в том числе рацио-
нальное построение производственной структуры и планировку завода,
цехов и участков;
•	вопросы рациональной организации трудовых процессов, включая
техническое нормирование, организацию заработной платы и управле-
ния;
•	пути наиболее эффективной реализации достижений в области
разработки продукции и способов ее изготовления, т.е. конструктор-
ские и технологические решения, включая вопросы стандартизации,
разработки типовых технологических процессов и др.;
•	пути обеспечения высокого качества, организацию его контроля;
•	способы перемещения предметов труда в производственном про-
цессе, в том числе организацию работы внутрицехового и межцехового
транспорта;
•	методы согласования работы отдельных подразделений предпри-
ятия во времени и обеспечения непрерывности процесса, в том числе
вопросы оперативного управления производством;
•	организацию рационального обслуживания основного производст-
ва вспомогательными цехами и складским хозяйством;
•	основные направления снижения издержек производства во всех
подразделениях предприятия;
•	проблемы повышения эффективности капиталовложений на пред-
приятии и замены старой техники новой.
При изучении закономерностей функционирования и развития
промышленного производства важное значение имеет анализ и обоб-
щение практического опыта работы предприятия, цехов и производств.
Причем к каждому явлению следует подходить диалектически, т.е. рас-
сматривать во взаимосвязи, в непрерывном развитии. Это позволяет
понять причины и закономерности возникновения новых и неизбеж-
ность отмирания старых решений, приемов и методов организации
производства.
Любое инженерное и организационное решение, способ изготовле-
ния продукции или выполнения отдельных операций, какими бы удач-
ными они ни были, могут быть улучшены или заменены новыми, более
эффективными, вследствие технических достижений, изменившихся
условий производства или постановки новых задач. Поэтому наука об
организации производства не дает и не может дать готовых точных ре-
шений независимо от времени, пространства, предприятия, участка,
цеха, характера и объема выпуска продукции, целей и задач, стоящих
8
Раздел I. Организация основного производства
перед производством в данный момент, и других условий. Предлагается
только подход к решению задач, исследуются условия, обеспечивающие
наиболее высокую эффективность производства, и указываются на-
правления, в которых следует искать решение вопроса. Другими слова-
ми, организация производства — это непрерывный творческий поиск
путей эффективной организации производственного процесса на пред-
приятии и в его подразделениях при неуклонном повышении уровня
социального развития трудового коллектива.
Чтобы эта работа была результативна, необходимо: рассматривать
проблемы организации производства во взаимосвязи с задачами развития
экономического потенциала предприятия, отрасли, государства в це-
лом; изучать закойомерности возникновения, развития, совершенство-
вания различных форм и методов организации производства, причины
их отмирания и замены новыми; обобщать и внедрять передовой опыт
отечественных и зарубежных предприятий.
Курс «Организация машиностроительного производства» тесно свя-
зан с другими экономическими и техническими дисциплинами. Такие
дисциплины, как «Экономическая теория», «Микроэкономика», «Мак-
роэкономика», «Экономика машиностроительного предприятия», служат
теоретической базой для построения курса «Организация машинострои-
тельного производства» и определяют методологию решения задач, стоя-
щих перед предприятиями. Экономические дисциплины («Маркетинг»,
«Менеджмент», «Статистика», «Бухгалтерский учет и аудит») способ-
ствуют лучшему усвоению курса. Их знание позволяет улучшать орга-
низацию производства и повышать его эффективность. Технические
дисциплины, прежде всего «Технология машиностроения», изучающие
закономерности развития и совершенствования свойств и конструкций
предметов, продуктов, орудий труда и способов их изготовления, слу-
жат основой исследования инженерных вопросов организации произ-
водства.
Организация производства нередко требует сложных математических
расчетов и анализа, на основе которых выбирается вариант решения,
наилучший в условиях конкретного предприятия или его подразделения.
Поэтому математические дисциплины являются основой для расчета
оптимальных количественных и качественных параметров и показателей.
1.2.	Развитие науки и практики организации производства.
Зарубежный и отечественный опыт
Организация производства, как и любая научная дисциплина, стано-
вится наукой с момента описания, теоретического обобщения и систе-
матизации объективных знаний о действительности и закономерностях
1. Предмет и метод организации производства. Развитие науки и практики
9
ее развития. Основоположником современной науки об организации
производства принято считать талантливого американского инженера-ме-
ханика Ф.У. Тейлора (1856-1915). Начав работать учеником в механи-
ческой мастерской, он прошел все ступени управленческой лестницы —-
от младшего служащего до главного инженера крупного металлургиче-
ского завода. Тейлор был крупным исследователем в области обработ-
ки металлов, имел ряд научных трудов и много изобретений. Свои идеи
в области организации производства он сформулировал в виде «прин-
ципов научного управления», которые изложил в работах «Научное
управление» («Scientific Management») и «Управление производствен-
ными участками» («Shop Management»). Издание этих книг положило
начало многочисленным публикациям по организации производства.
Основные идеи Тейлора в области научного управления выражены
в следующих принципах:
1)	анализ и замена «традиционных и грубо практических методов»
методами, базирующимися на научных законах, правилах и приемах,
выработанных на основе обобщения опыта и специального изучения
движений и времени, необходимого для выполнения работы;
2)	отбор рабочих «на основе научно установленных признаков», их
тренировка, обучение новым приемам;
3)	отделение подготовки к работе от ее исполнения (под исполне-
нием Тейлор понимал освобождение рабочего от всех функций, свя-
занных с обдумыванием, расчетом, подготовкой, и возложение их на
администрацию);
4)	«сердечное сотрудничество администрации с рабочими в направ-
лении достижения соответствия всех отдельных отраслей производства
научным принципам».
Раскрывая первый принцип, Тейлор отмечал, что в конечном счете
он сводится к разработке на основании наблюдения и анализа работы
наиболее выносливых и тренированных рабочих новой, более высокой
нормы (по его терминологии — «рабочий урок»), которая намного
выше выполнявшейся до этого. Так, при ручной подноске чугуна в чуш-
ках норма была увеличена с 12,5 до 47 т в смену. При этом не предусмат-
ривались никакие мероприятия по механизации и облегчению труда.
Второй принцип (отбор рабочих) Тейлор предлагал осуществлять
путем выбора самого сильного рабочего, отличающегося неограничен-
ной жаждой получить дополнительный, хотя бы грошовый, заработок.
По признанию Тейлора, рабочий Шмидт, которого он выбрал для тре-
нировки в освоении «урока», после 11-часового рабочего дня «бежал
домой почти столь свежим, каким он бежал утром на работу, был чрез-
вычайным скопидомом, был рад заработать каждое дополнительное
пенни (около копейки), которое ему казалось величиной с тележное
колесо, и был умственно тяжелым на подъем». Именно поэтому Шмидт
10
Раздел I. Организация основного производства
вместо 12,5 т, которые переносили за 1,15 доллара, охотно согласился
переносить 47 т за 1,85 доллара за смену.
Третий принцип сводился в основном к полному освобождению
рабочих от функций, имеющих какое-либо содержание. «Вся умствен-
ная деятельность должна быть изъята из мастерской»,— писал Тейлор.
Неслучайно его утверждение, что от чернорабочего требуется, чтобы он
был туп, флегматичен и «походил на вола».
Реализацию четвертого принципа Тейлор видел в ликвидации
борьбы рабочих с работодателями, в замене распрей и конфликтов
братским сотрудничеством. Он писал: «Научное управление <...> пред-
полагает полную революцию в умах рабочих <...> в том, что касается
их обязанностей в работе и их обязанностей по отношению к нанима-
телям».
Столь высокая интенсификация ручного труда по системе Тейлора
вызвала крайне негативное отношение рабочего класса Америки. Аме-
риканская федерация труда в одной из своих резолюций назвала эту
систему «дьявольским замыслом низведения людей до положения
машины». Поэтому она не получила и не могла получить широкого
распространения, хотя методы анализа трудовых процессов широко ис-
пользовались в трудах многих американских и европейских ученых.
Наука об организации производства использует элементы теории
Тейлора, методику систематического анализа производственных про-
цессов, расчленение их на составные части с целью выработки наибо-
лее эффективных приемов для улучшения условий труда.
Значительный вклад в науку об организации производства внес дру-
гой американский инженер, Г. Эмерсон (1853—1931), сформулировав-
ший основные принципы организации производства и изложивший их
в книге «Двенадцать принципов производительности». Принципами
Эмерсона являются:
1)	четко сформулированные идеалы или цели, чтобы все части лю-
бой организации «действовали в одном и том же направлении»;
2)	здравый смысл, позволяющий повышать эффективность произ-
водства за счет имеющихся средств производства;
3)	компетентное консультирование руководителя производства функ-
циональными исполнителями;
4)	строжайшая исполнительская дисциплина исполнителей в про-
изводственном процессе, как внешняя (строгое выполнение правил
внутреннего распорядка, выполнение указаний и т.д.), так и внутрен-
няя (порядок на рабочем месте, подтянутость, опрятность, вниматель-
ность рабочего и др,);
5)	справедливое отношение к подчиненному персоналу, в том числе
оплата и условия труда;
1. Предмет и метод организации производства. Развитие науки и практики
11
6)	быстрый, надежный, точный и постоянный учет (в первую оче-
редь результатов производства);
7)	диспетчирование, т.е. постоянное централизованное наблюдение
за ходом производства и его регулирование;
8)	нормализация усилий, недопущение их форсирования, которое
может вызвать физическое и нервное перенапряжение персонала и преж-
девременный износ механизмов;
9)	нормализация условий, в частности создание нормальной окру-
жающей обстановки для высокопроизводительного труда;
10)	нормирование времени выполнения операций (на уровне более
высоком, чем подавляющая медлительность, но ниже слишком утом-
ляющей скорости) с тем, чтобы хорошее нормирование дало «рабочему
личную радость» и все «богатство коллективного проявления личных
сил»;
11)	письменные стандартные производственные инструкции, в ко-
торых была бы закреплена практика работы предприятия;
12)	вознаграждение за высокую производительность (гарантирован-
ная почасовая оплата и премия), установление норм оплаты в зависимо-
сти от количества и вида обслуживаемых станков, условий и личности
исполнителя.
Принципы Эмерсона отражают в основном условия повышения эф-
фективности производства, но прежде всего в интересах работодателя.
Так, говоря о справедливом отношении к персоналу, он пишет, что от
предпринимателя нельзя требовать, чтобы он платил по более высоким
расценкам, чем принято у конкурентов. Но это ограничение не распро-
страняется на прибыль хозяев. Нормативы должны время от времени
пересматриваться в связи с изменением условий, «но ни в коем случае
не в связи с повышением зарплаты». Для предупреждения конфликтов
между рабочими и работодателями Эмерсон предложил прибегать к услу-
гам специалистов — «характерологов, гигиенистов, физиологов, инже-
неров по отоплению и освещению, экономистов, специалистов по во-
просам заработной платы, бухгалтеров, юристов».
Из европейских современников Тейлора и Эмерсона наибольшую
известность благодаря работам в области организации производства
получил французский инженер А. Файоль (1841—1925). Свою карьеру
он закончил в должности генерального директора крупного металлур-
гического объединения. В брошюре «Учение об управлении» Файоль
изложил принципы успешного руководства производством: разделение
труда, авторитет и ответственность, дисциплина, единоначалие, единство
распорядительства и руководства, подчинение частного интереса общему,
вознаграждение труда, централизация, иерархия, порядок, справедли-
вость, стабильность персонала, инициатива, единение персонала. Файоль
12
Раздел I. Организация основного производства
и созданная им школа управления исходили из того, что для эффектив-
ного руководства производством необходима специальная каста управ-
ляющих, наделенных особыми волевыми чертами характера.
Крупнейшим практиком в области организации производства был
американский промышленник Г. Форд (1863-1947), положивший начало
массовому производству дешевых автомобилей. Благодаря реализации
на его заводах ряда новейших идей в области организации производст-
ва автомобиль действительно стал массовым, доступным. Начав с про-
изводства автомобилей в собственной небольшой мастерской, после
ряда неудач в 1908 г. он добился крупного успеха, организовав произ-
водство автомобиля модели «Форд-Т», принесшего ему мировую из-
вестность.
На своих предприятиях Форд внедрил комплексную систему орга-
низации непрерывного поточно-массового производства. Эта система
получила название «фордизм» и была основана на следующих принци-
пах, которые ранее применялись разрозненно.
1.	Полная взаимозаменяемость частей и деталей изделия, что позво-
лило отдельные части и даже детали автомашины производить на само-
стоятельных участках, поточных линиях. Принцип взаимозаменяемости
был известен до Форда, в частности в оружейной промышленности, но
Форд впервые применил его для изготовления такой сложной (для того
времени) машины, как автомобиль.
2.	Использование специального транспортного устройства для пере-
мещения предметов труда — конвейера («рабочий должен стоять не-
движно, а работа — двигаться»). Конвейер использовался и ранее,
в частности на чикагских бойнях, но Форд впервые применил его для
принудительного регулирования всего хода производства.
3.	Максимальное разделение труда путем расчленения технологиче-
ского процесса на простейшие операции («дроби рабочие операции
и умножай выпуск»), благодаря чему операции стали выполняться рабо-
чими самой низкой квалификации. Реализация этого принципа открыла
возможности для широкого внедрения механизации и автоматизации.
4.	Устранение излишних движений рабочего («по возможности он
должен делать лишь одну операцию и лишь одним движением»). Как
известно, этот принцип был разработан Ф.У. Тейлором, но Форд при-
менил его не к отдельным рабочим, а в массовом масштабе по всему
технологическому циклу.
5.	Стандартизация всех элементов производственного процесса,
включая сырье, технологические процессы, трудовые приемы и формы
организации.
6.	Полное освобождение основных производственных подразделе-
ний от функций проектирования и подготовки производства, выполнение
1, Предмет и метод организации производства, Развитие науки и практики
13
этих работ централизованно, на основе систематической эксперимен-
тально-исследовательской работы в специально созданных лабораториях,
экспериментальных мастерских и т.п.
Использование в огромных масштабах достижений науки, техники
и практики позволило Форду добиться небывалых в то время успехов.
Если с 1908 по 1915 г. на его предприятиях был выпущен 1 млн автомо-
билей, то за один только 1923 г. — 2 млн. Массовое производство по-
зволило значительно удешевить автомобиль и создало благоприятные
условия для дальнейших технических и организационных нововведений.
На заводах Форда провели глубокий анализ производственного процесса
и отдельных его операций. В результате были выявлены и классифици-
рованы все рабочие функции, которые необходимо было выполнить на
конвейере при изготовлении автомобилей. Было выявлено 7882 таких
функций, из них 12 % составляли функции, для выполнения которых
нужны были абсолютно здоровые и сильные рабочие, 42,5 % — функции,
для выполнения которых нужны были люди с нормальными физиче-
скими данными, а большинство функций (45,5 %) не требовало физи-
ческого напряжения, их могли выполнять слабые мужчины и женщины,
в том числе инвалиды.
Проведенный анализ позволил Форду сделать ставку в основном на
рабочих низкой квалификации (43 % из них были обучены всего один
день, 42 % — от одного дня до двух недель, 14 % — больше месяца
и только 1 % — более года).
Ставка на малоквалифицированный труд и доведенная до крайно-
сти идея конвейеризации не могли не вызвать критики. Рабочие стали
рассматривать фордовский конвейер как потогонную систему, угне-
тающую человека. Это было ярко отображено в фильме Чарли Чаплина
«Новые времена», где показан рабочий, который всю жизнь закручивал
на конвейере двумя'ключами гайки «одним движением» всего на 1/6
часть оборота, превратившись в придаток конвейера. В конце концов
он сошел с ума.
Тем не менее реализованные Фордом принципы положены в основу
организации современного поточно-массового производства в различных
отраслях машиностроения. Наиболее прогрессивные элементы органи-
зации поточного производства — максимальное совершенствование
технологии и орудий труда, механизация производственных процессов,
стандартизация, более совершенные методы и технические приемы
проектирования, подготовки и планирования производства — широко
используются в современной практике.
Сопротивление рабочего класса эксплуататорской сущности идей
Тейлора и потогонной системы Форда привело к тому, что ученые ста-
ли изыскивать новые пути роста производительности труда.
14
Раздел I. Организация основного производства
В 40-е годы XX в. возникла так называемая доктрина «человеческих
отношений» (Human relations). Авторы этой доктрины американский
социолог Э. Мейо и его последователи, критикуя Тейлора, стали под-
черкивать: «Мы забыли о человеке!». Они считали, что в организации
производства основное внимание следует уделять не техническим и ма-
териальным, а психологическим и социальным факторам, которые соз-
давали бы хорошее настроение рабочих и побуждали трудиться все
лучше. Они поставили под сомнение представления Тейлора и Форда
о том, что максимальное разделение труда и расчленение операций обес-
печивают непрерывный рост производительности труда, поскольку мо-
нотонное повторение рабочим изо дня в день простейших операций,
обусловливаемое темпом конвейера, неизбежно порождает протест,
вступает в конфликт с духовными потребностями зрелой личности.
Исходя из этих предпосылок, сторонники доктрины «человеческих
отношений» сформулировали рекомендации (на первый взгляд проти-
воречащие идеям Тейлора), реализация которых на предприятиях, по
их мнению, должна способствовать заинтересованности рабочего в мак-
симальном росте производительности труда, что увеличит прибыль.
Эти рекомендации предусматривают:
•	«обогащение» труда, т.е. проведение мероприятий по его разнооб-
разию, исключение монотонности;
•	привлечение рабочего к планированию и нормированию выпол-
няемых им операций, т.е. использование не только физической, но
и умственной энергии рабочего;
•	создание хорошего настроения у рабочего, «благоприятного соци-
ального климата» на производстве, гуманное отношение администра-
ции и уважение к личности рабочего;
•демократизацию управления, т.е. привлечение к нему рабочих,
чтобы заинтересовать их в конечных результатах труда, развить чувство
коллективной ответственности и создать атмосферу «подлинной общ-
ности интересов» (рабочих и хозяев).
Рекомендации сторонников доктрины «человеческих отношений»,
основанные на научном исследовании психики рабочих и социальной
среды, были взяты на вооружение организаторами производства. Для
разработки мероприятий по усилению интенсивности труда рабочих при-
влекались не только инженеры, но и физиологи, психологи, уделявшие
особое внимание изучению причин, влияющих на моральное состояние
и настроение рабочих. Среди этих причин — характер труда, его содер-
жание, производственная и социальная среда, а также индивидуальные
особенности самого работника (характер, темперамент, реакция на мораль-
ное поощрение или наказание, на отношение администрации и др.).
Современные западные исследователи в области организации про-
изводства (П. Дракер, П. Диболей, Д. Стивенсон, Д. Дильворт, Р. Чейз
1. Предмет и метод организации производства. Развитие науки и практики
15
и др.) не отвергают идеи Тейлора и Форда, указывая на их взаимосвязь
с доктриной «человеческих отношений». При этом чем выше уровень
научно-технического развития производства, тем неизбежнее обраще-
ние к человеку как основному фактору производства. «Совершенно
ясно, — пишет П. Дракер, — что ресурсы, которым присуща возмож-
ность к расширению, могут быть только человеческими. Все остальные
ресурсы подчиняются законам механики. Их можно лучше или хуже
использовать, но они никогда не могут дать больше того, что в них вло-
жено». Эти и подобные им рекомендации ученых широко используют
руководители промышленных корпораций и фирм при организации
производства на своих предприятиях.
Наиболее последовательно идеи доктрины «человеческих отноше-
ний», как и идеи Тейлора и Форда, реализованы в организации совре-
менного производства на крупнейших японских предприятиях в виде
таких принципов управления кадрами, как «уважение к человеку», «по-
жизненный наем основного персонала», «упор на обучение», «частое
продвижение по службе и повышение зарплаты» и др. При этом боль-
шое внимание уделяется снятию отрицательных эмоций перед началом
работы и в ходе рабочего дня. Некоторые предприятия и фирмы стали
применять средства коллективного и индивидуального воздействия на
рабочего. Так, для воспитания коллективной «преданности» делу нередко
практикуется ежедневное хоровое исполнение гимна и пожелание про-
цветания компании. Администрация поздравляет рабочего, преподносит
подарки в связи с различными семейными или личными событиями.
Для снятия отрицательных эмоций, возникающих в процессе труда, не-
редко на предприятиях и участках создаются специальные помещения
с манекенами управляющих производством, от мастера до президента
фирмы, где каждый работник может избивать дубинкой изображения
ненавистных ему руководителей. Такие мероприятия обеспечивают сня-
тие отрицательных эмоций во время работы и способствуют росту про-
изводительности труда.
В последние годы на Западе издано много книг, в которых описыва-
ется опыт организации производства и управления в таких крупнейших
корпорациях, как «1ВМ», «Дженерал моторз» и др. Особо пристальное
внимание уделено освещению опыта работы таких японских промыш-
ленных гигантов, как «Тойота», «Хонда», «Мицубиси» и др. Например,
в США переведены книги Я. Мондена «"Тойота": Методы эффективно-
го управления» и К. Исикавы «Японские методы управления качест-
вом», «Как работают японские предприятия» и др.
Издается много книг по теории и практике менеджмента. Среди ав-
торов — М. Мескон, В. Стивенсон, Д. Дильворт, Р. Чейз, X. Нури,
У. Оучи, Т. Питерс, Р. Уотермен и многие другие. К сожалению, эти
книги малодоступны русскоязычному читателю.
16
Раздел I. Организация основного производства
***
Основоположником советской школы организации принято счи-
тать А.К. Гастева, который в 1920 г. организовал Центральный институт
труда (ЦИТ). Он опубликовал рад книг по вопросам организации труда:
«Как надо работать?» (1921), «Трудовые установки» (1924), «Установка
производства методом ЦИТ» (1927), «Нормирование и организация
труда» (1929).
В 30-е годы появились научные работы и по стандартизации произ-
водственного процесса. Одной из первых была работа профессора Ленин-
градского политехнического института О.И. Непорента «Технические
основы календарного движения производства» (1933). В ней определе-
ны и описаны основные виды движения предметов труда в процессе
производства, введены понятия «производственный ритм», «типы про-
изводства». В довоенное время опубликованы работы по дператив-
но-календарному планированию П.В. Крепыша, К.М. Корницкого,
А.В. Темкина. Следует отметить Г.В. Теплова, который с 1940 по 1970 г.
выпустил рад учебников по планированию машиностроительного про-
изводства, а также работу К.Г. Татевосова «Производственный цикл
в механических цехах серийного машиностроения» (1940). В 1965 г.
был издан его фундаментальный труд «Основы оперативно-произ-
водственного планирования на машиностроительном предприятии»
(переиздан в 1985 г.).
Вместе с тем в конце 30-х годов, в период высочайшего трудового
подъема, когда воздвигались такие гиганты индустрии, как Кузнецкий
и Магнитогорский металлургические комбинаты, «Уралмаш», ГАЗ и мно-
жество других предприятий, во всех республиках Советского Союза ра-
боты по изучению методов организации труда и производства стали
постепенно сворачиваться. Был ликвидирован ЦИТ. Считалось, что
небывалых трудовых успехов можно достичь без всякой науки. Глав-
ное — это руководящие кадры, получившие большой опыт в ходе инду-
стриализации страны. Ставка на них оправдалась, особенно в начале
и в ходе Великой Отечественной войны, когда большинство промыш-
ленных предприятий из западных районов страны пришлось перебази-
ровать на восток, где в кратчайшие сроки заново была создана мощная
военная промышленность, обеспечившая массовое производство тан-
ков, самолетов, артиллерийских орудий и других видов вооружения
и боеприпасов. Благодаря этому к концу войны, несмотря на потерю
примерно 50 % мощности металлургии, выпуск основных видов воору-
жений превзошел масштабы выпуска военной продукции в Германии.
Производство в восточных районах на многих предприятиях неред-
ко организовывалось так, что еше до сооружения стен цехов станки ус-
танавливались на фундамент под открытым небом и сразу же начинали
1. Предмет и метод организации производства. Развитие науки и практики t
работать. В первый год Великой Отечественной войны в восточные
районах было заново построено и введено в действие 2250 крупных
промышленных предприятий. Благодаря этому производство военной
продукции в 1942 г. увеличилось по сравнению с 1940 г.: на Урале —
в 5 раз, в Западной Сибири — в 27 раз, в Поволжье — в 9 раз. Выпуск
отдельных видов вооружений рос просто фантастическими темпами.
Например, выпуск штурмовиков «ИЛ-2» на одном из заводов увели-
чился с 1 до 13 в сутки, истребителей «Як» на другом заводе — с 2 до 20.
Все это свидетельствует о величайших практических достижениях в ор-
ганизации производства во время войны.
Великая Отечественная война выдвинула крупнейших практиков
организации промышленного, и прежде всего военного, производства.
Среди тех, кто внес крупнейший вклад в развитие оборонной промыш-
ленности в военные годы, кто прошел суровую проверку войной и стал
блестящим организатором производства, были такие выдающиеся руко-
водители, как Б.Л. Банников, П.В. Дементьев, В.А. Малышев, Д.М. Ус-
тинов, М.В. Хруничев, А.И. Шахурин и многие другие.
Не менее впечатляющими были успехи в области организации про-
мышленного производства и в послевоенное время. Уже в 1950 г. была
восстановлена промышленность и значительно превзойден довоенный
уровень производства, освоены новые виды мирной и военной продук-
ции, в том числе атомное оружие. Всего за 30 лет, т.е. практически за
время жизни одного поколения, в результате разработки и осуществле-
ния крупных организационных решений страна прошла путь «от сохи
до атомной бомбы». И тем самым за короткий срок были созданы усло-
вия для жизни и безопасности народа, обеспечившие его скромное
благополучие и расширенное воспроизводство населения. Значитель-
ные успехи в восстановлении и развитии промышленного производства
в послевоенные годы были достигнуты в Белоруссии под руководством
К.Т. Мазурова и П.М. Машерова.
К сожалению, эти величайшие практические достижения в органи-
зации производства на основе использования опыта первых советских
специалистов и трудового энтузиазма народа не были научно обобще-
ны и подробно описаны. Между тем, достижения в промышленности
Советского Союза в военное и послевоенное время являются предме-
том тщательного изучения многих западных организаций и отдельных
ученых.
В послевоенные годы выходили книги крупных руководителей народ-
ного хозяйства. В них описывались достижения советской промышленно-
сти в военные годы, но не раскрывались методы и способы организации
конкретного производства.
К началу 60-х годов XX в., когда со «сцены» начали сходить старые
опытные руководитетипроизводства, или, как их еще называли, «про-
2 Зак. 2150
18
Раздел I. Организация основного производства
мышленные генералы», и появилось новое поколение руководителей
и рабочих, когда пошел на убыль величайший энтузиазм довоенного,
военного и послевоенного времени, темпы производства замедлились.
Это вызвало необходимость широко развернуть подготовку специали-
стов с высшим образованием в области организации производства.
В середине 60-х годов в большинстве политехнических и промышлен-
ных вузов были созданы инженерно-экономические факультеты для
подготовки инженеров-экономистов.
В это время наука об организации машиностроительного производ-
ства в стране была сосредоточена в основном на инженерно-экономиче-
ских факультетах в вузах Москвы, Ленинграда, Свердловска, Харькова.
На инженерно-экономическом факультете Ленинградского политехни-
ческого института работали такие известные в области организации
производства ученые, как профессора С.А. Соколицын, Б.И. Кузин,
В.А. Козловский, А.И. Неймарк, в Уральском политехническом инсти-
туте — Г.А. Пруденский, А.С. Осинцев, В.Н. Радукин, В.Н. Веселов,
в Москве организацию производства вели профессора И.М. Разумов,
Э.А. Сатель, В.А. Летенко, Б.Н. Родионов, Н.А. Соломатин, в Харькове —
профессор Е.Г. Либерман. Все названные ученые являлись руководите-
лями авторских коллективов по созданию фундаментальных учебников
по организации машиностроительного производства.
Первые учебные пособия по отдельным вопросам организации и
планирования машиностроительных предприятий были изданы еще
в 50-е годы под руководством профессора Московского инженерно-эко-
номического института Э.А. Сателя. В этом же институте был подготов-
лен и выпущен фундаментальный учебник по организации и планиро-
ванию производства под редакцией В.А. Летенко и Б.Н. Родионова.
В Ленинграде в 1973 г. вышел учебник А.Н. Климова, И.Д. Оленева
и С.А. Соколицына «Организация и планирование производства на ма-
шиностроительном заводе», а в 1988 г. — учебник С.А. Соколицына
и Б.И. Кузина «Организация и оперативное планирование машино-
строительного производства». В Харькове в 1967 г. был издан учебник
«Организация и планирование машиностроительных предприятий» под
редакцией Е.Г. Либермана.
Пионером в написании и издании учебников по организации про-
изводства стал коллектив кафедры экономики и организации произ-
водства МВТУ им. Н.Э. Баумана, который еще в 1937 г. выпустил
первый советский учебник по организации производства для технических
специальностей. Впоследствии коллектив кафедры под руководством
профессора И.М. Разумова подготовил фундаментальный учебник по
организации и планированию машиностроительного производства для
инженерных специальностей, который выдержал несколько изданий.
1. Предмет и метод организации производства. Развитие науки и практики 19
Этой же кафедре принадлежит и приоритет в анализе развития науки
об организации производства.
В настоящее время география подготовки и выпуска учебной литера-
туры значительно расширилась. Под редакцией профессора О.Г. Туровца
(Воронеж) издан учебник «Организация производства и управление
предприятием» (2002) для технических специальностей. Профессора
М.И. Бухалков (Самара), Ю.В. Адаев (Пенза), Ю.М. Солдан (Рязань)
и другие являются авторами известных учебников и учебных пособий
по организации и планированию производства.
Белорусская школа организаторов производства стала формироваться
с начала подготовки инженеров-экономистов в Белорусском политех-
ническом институте (ныне Белорусский национальный технический
университет). Первый выпуск состоялся в 1970 году. Опыт преподава-
ния курса «Организация производства» для этих специалистов обоб-
щен в фундаментальном учебнике автора этих строк «Организация
и оперативное планирование машиностроительного производства» (1977)
и развит в его же книге «Теоретические основы организации производ-
ства» (1997).
2.	Промышленное предприятие
и его организация
2.1.	Промышленное предприятие как система
Под промышленным предприятием понимается совокупность про-
странственно обособленных средств производства, предназначенных
для изготовления конкретной продукции в установленных масштабах,
и коллективов работников определенного квалификационного состава.
Любое предприятие можно рассматривать как систему. Под системой
понимается совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих эле-
ментов (частей) объекта, предназначенных для достижения определен-
ной цели. Любой объект, рассматриваемый в качестве системы, должен
обладать рядом признаков. В частности, для системы, предназначен-
ной для решения производственной задачи, предполагается наличие:
основных исходных компонентов; совокупности элементов; сущест-
венных связей между элементами; интегративных свойств; целостности;
внутренней упорядоченной структуры и организации; цели функцио-
нирования и критерия оценки ее деятельности; управляющего (регули-
рующего) устройства; границ, отделяющих систему от внешней среды,
и способности системы взаимодействовать с ней; особых свойств эле-
ментов, с которыми они входят в данную систему.
Любая система должна состоять, по крайней мере, из трех основных
компонентов (устройств): входа, процесса и выхода (рис. 2.1).
Вход
Процесс
Выход
Рис. 2.1. Схема простейшей системы
Через «ход в систему поступают исходные ресурсы, обусловливаю-
щие функционирование системы. Для промышленных предприятий
это сырье, материалы, топливо, энергия, орудия труда, труд и т.д. Про-
цесс является основным компонентом системы. Он преобразует исход-
ные ресурсы входа, придавая им новые свойства. Выход из системы ~
это результат ее функционирования, та продукция, которую выпускает
конкретное предприятие. Совокупность элементов системы означает,
что она состоит из определенного количества частей (подразделений),
каждая из которых по отношению к системе в целом играет подчиненную
2. Промышленное предприятие и его организация
21
роль и, в свою очередь, обладает определенными системными свойст-
вами, т.е. каждый элемент может рассматриваться в качестве системы.
На предприятии такой совокупностью элементов являются производст-
ва и цехи, а внутри них — участки и отдельные рабочие места.
Система может существовать и успешно выполнять свои задачи
лишь при наличии связей между элементами, объединяющих их в еди-
ное целое, причем связи элементов внутри системы должны сущест-
венно преобладать над их связями с элементами других систем. Такие
связи называют системообразующими. При слабой взаимосвязи эле-
ментов или полном отсутствии связей совокупность элементов нельзя
назвать системой.
Системообразующие связи выделяют систему из окружающей среды
в виде целостного объекта. Целостность системы означает, что ее пове-
дение зависит прежде всего от взаимодействия внутренних элементов,
независимо от воздействия внешней среды, т.е. конечные результаты
функционирования предприятия определяются в первую очередь ре-
зультатами работы его производственных подразделений. Вместе с тем
целостность означает, что система обладает интегративными свойствами,
присущими ей в целом и не свойственными ни одному из ее элемен-
тов. Хотя результаты работы предприятия и определяются результатами
работы отдельных цехов, но не зависят от них полностью. Поэтому
нельзя судить о работе предприятия по результатам работы цехов вне
связи друг с другом. Другими словами, нельзя определить поведение
системы в целом по поведению ее отдельных элементов.
Система должна обладать внутренней упорядоченной структурой
и организацией. Под структурой понимается количественный и каче-
ственный состав основных элементов системы и их взаимосвязи, обес-
печивающие устойчивое состояние системы, а под организацией — их
внутренняя упорядоченность и согласованность во времени, обеспечи-
вающая функционирование системы как единого целого. Наличие орга-
низации способствует снижению уровня неопределенности поведения
системы в целом, поскольку организация определяет поведение входя-
щих в систему элементов. Понятия «структура» и «организация» выте-
кают непосредственно из понятий «целостность системы» и «связи».
Отдельные структурные подразделения системы группируются и орга-
низуются либо по функциональному (горизонтальному), либо по ие-
рархическому (вертикальному) признаку.
Система может успешно выполнять свою задачу, если она имеет
в своем составе управляющее (регулирующее) устройство. Это устрой-
ство, контролируя параметры системы на выходе и сравнивая их с задан-
ными, должно воздействовать на вход системы таким образом, чтобы
поддерживать систему в равновесии, т.е. обеспечивать ее функциони-
рование в заданном режиме работы.
22
Раздел I. Организация основного производства
Управление системой непосредственно связано с целью функцио-
нирования и критерием оценки деятельности системы. Цель функцио-
нирования — это требуемое (желаемое) состояние системы на выходе,
определяемое ее вкладом в удовлетворение общественной или личной
потребности, т.е. это количество и качество продукции данного вида,
которое должно быть достигнуто с помощью потребленных ресурсов.
Вместе с тем должен иметься критерий оценки деятельности системы,
позволяющий определить степень достижения поставленной цели. В ко-
нечном счете любой критерий требует сопоставления показателей вы-
хода и входа. Для предприятия это прежде всего сопоставление объема
и качества выпускаемой продукции с затратами всех видов ресурсов.
В более широком смысле критерий деятельности системы (пред-
приятия, объединения) — это ее вклад в решение политических, соци-
ально-экономических, экологических, культурных и других проблем,
стоящих перед обществом на данном этапе его развития.
Наличие критерия оценки деятельности системы означает признание
ограниченности потребляемых ею ресурсов, а также существование не-
скольких вариантов их использования и права выбора оптимального
из них.
Каждая система существует и функционирует в определенных гра-
ницах, отделяющих ее от внешней среды. Система может успешно
функционировать и развиваться, лишь активно взаимодействуя с окру-
жающей средой. Окружающая среда — это совокупность внешних по
отношению к рассматриваемой системе объектов, которые оказывают
влияние на систему, либо система влияет на них. Предприятие как сис-
тема неизбежно подстраивается (адаптируется) к внешней среде как на
входе (к поставщикам ресурсов), так и на выходе (к потребителям про-
дукции), так или иначе согласуя с ее требованиями свои материальные,
информационные и трудовые связи.
В определенных условиях часть одной системы можно рассматри-
вать как элемент другой системы. Например, техническую подготовку
производства нового автомобиля на автомобильном заводе можно рас-
сматривать как часть научно-технической среды автомобилестроения
страны, материальное снабжение предприятия металлом — как часть
системы производства и распределения металла в стране и т.д.
Одним из характерных признаков системы является то, что входящие
в нее подсистемы и элементы (подразделения) обладают определенными
(только им присущими) свойствами. Свойства — это количественные
или качественные параметры объектов, по которым осуществляются их
связи внутри системы и с элементами других систем (по виду и качест-
ву выпускаемой продукции, по стоимости и др.). Свойства позволяют
выделить объекты внутри систем, определить их функции, выразить их
количественно в определенных единицах. Для промышленного пред-
приятия это цехи, а внутри цехов — участки.
2. Промышленное предприятие и его организация 23
2.2.	Основные элементы
и структура производственных систем
Понятие «элемент», как и понятие «система», является относитель-
ным. Элементом можно назвать любую часть системы, внутренняя
структура которой не рассматривается.
Как структурно обособленная часть системы элемент должен вы-
полнять определенные, только ему присущие функции, т.е. обладать
свойствами, отличными от свойств других элементов. Иначе говоря,
в системе не должно быть элементов, выполняющих одинаковые функции.
Это свойство элемента непосредственно связано с реализацией важней-
шего принципа организации процессов — специализации производства,
т.е. сосредоточения в одном подразделении одинаковых функций.
Отличительной особенностью элемента системы является также со-
подчиненность выполняемой им функции задачам, целям системы.
Каждый цех предприятия, выполняя ту или иную совокупность техно-
логических операций, имеет определенные задачи исходя из законо-
мерностей протекания этих операций. Но вместе с тем элементы системы
должны быть подчинены одной основной задаче — обеспечению эффек-
тивного функционирования системы, т.е. предприятия в целом. Таким
образом, задачи, решаемые тем или иным элементом, являются произ-
водными от функции, выполняемой системой в целом.
Важной особенностью элемента является его тесное взаимодействие
с другими частями системы. В производственной системе это взаимо-
действие осуществляется:
1)	либо на основе последовательного осуществления части функ-
ций над предметами труда, выполняемых системой в целом, вплоть до
получения готового продукта;
2)	либо на основе комплексной переработки одинакового сырья
и получения из него разнообразных продуктов;
3)	либо путем параллельного выполнения однородных (но не оди-
наковых) функций по обработке многих видов исходных материалов
и получения из них частей готового продукта.
В системе первого вида вход каждого последующего (по ходу про-
цесса) элемента совпадает с выходом предыдущего, вход первого эле-
мента совпадает с входом системы, а выход последнего — с выходом
системы (рис. 2.2). Примером системы первого вида является металлур-
гический завод с полным производственным циклом. Такое построение
элементов в системе позволяет использовать дополнительные полезные
свойства вещества (помимо свойств промежуточного продукта). Эти
полезные свойства, полученные на выходе предыдущего элемента, по-
ступают на вход последующего в виде части необходимых ресурсов,
24
Раздел I. Организация основного производства
благодаря чему достигается многократное использование части ресур-
сов, затраченных на входе системы. Так, теплота раскаленного жидкого
чугуна, полученного в доменном цехе, используется в качестве одного
из источников теплоты в сталеплавильном производстве, а тепло рас-
каленных слитков затем используется при нагреве их под прокатку
в прокатном цехе. Многократное использование части ресурсов диктует
необходимость максимального сокращения перерывов в процессе об-
работки предметов труда при переходе от одной стадии к другой. Это
достигается сосредоточением всех элементов в одной системе при мак-
симальной пространственной близости их друг от друга, что обеспечи-
вает высокую эффективность деятельности системы в целом.
Вход
/ресурсы)
Х6
Процесс
X, = f(X0) X2 = HXJ X^f/XJ
Выход
(продукт)
X^Y
X^f/XJ
Рис. 2.2. Схема технологических взаимосвязей в производственной системе первого вида: Хо—пе-
ременные на входе системы; Хп—переменная на выходе системы; Х1( Х2.Х^—переменные на вы-
ходе предыдущего элемента и одновременно на входе последующего
Для производственных систем второго вида характерно наличие
многих выходов при одном входе (рис. 2.3). Примером такой системы
является химический комбинат, использующий в производственном
процессе сырье одного вида (уголь, природный газ, нефть, древесина)
для одновременного выпуска многих видов продукции (кокс, газ, смола,
сера, горючие, смазочные материалы и др.). В этом случае в наибольшей
степени используется эффект глубины переработки сырья.
Для производственных систем третьего вида характерно приме-
нение одновременно нескольких различных видов сырья, материалов,
способов и методов их обработки, т.е. многих входов при одном выходе
(рис. 2.4). Пример такой системы — машиностроительное предпри-
ятие. Если рассматривать машиностроительный процесс в целом, то
в нем можно выделить три последовательные стадии получения из ис-
ходных материалов готового продукта: заготовительную (первичное
формоизменение металла), обрабатывающую (получение готовых дета-
лей из заготовок) и сборочную (соединение отдельных деталей в узлы
и готовое изделие — машину). Отличие от систем первого вида состоит
в том, что применяются самые различные виды исходных материалов
2. Промышленное предприятие и его организация
25
Рис. 2.3. Схема технологических связей в производственной системе второго вида: Хо — исходное
сырье; Х11( Х12.Хп12—переменные на выходе соответствующих стадий комплексной переработ-
ки исходного сырья; У1( У2,..YnA — переменные (продукт) на выходе системы
Рис. 2.4. Схема технологических связей элементов производственной системы третьего вида: Х01,
Х02...ХОл—виды исходных материалов; Y—готовый продукт; Хп, Х12,..., Хпп—переменные на
выходе соответствующих элементов
и способы их первичной обработки. Заготовки из металла могут быть
получены путем либо литья (отливки), либо обработки давлением (поков-
ки, штамповки), либо механической или огневой резки. Дальнейшая
обработка заготовок (механическая, термическая и др.) осуществляется
также в различной последовательности и разными рабочими инструмен-
тами и машинами. Кроме того, отдельные части изделия (узлы, агрегаты)
26
Раздел I. Организация основного производства
могут собираться в отдельных цехах таким образом, чтобы быть гото-
выми к началу сборки изделия в целом. Характерной особенностью такой
системы является наличие нескольких параллельных входов и выходов
у каждого из элементов. Так, литейный цех может подавать заготовки
одновременно нескольким механическим цехам, а каждый механический
цех может получать их как из нескольких однородных и разнородных
цехов своего предприятия, так и «со стороны», т.е. непосредственно
с входа системы.
В элементах производственных систем третьего вида не создаются
дополнительные полезные свойства веществ (помимо свойств проме-
жуточного продукта), которые можно было бы использовать в после-
дующих стадиях процесса на том же предприятии. Более того, нередко
свои основные свойства промежуточный продукт (как выход предыду-
щего элемента) не может приобрести до тех пор, пока не выделит часть
затраченных ранее ресурсов (главным образом энергии) в окружающее
пространство. Например, отливки и поковки приобретают свои свой-
ства как заготовки лишь после полного остывания. Это обстоятельство
обусловливает прерывный (дискретный) характер процесса, в котором
выход предыдущего элемента не может быть совмещен во времени
с входом последующего.
Дискретный характер процесса создает объективные предпосылки
для выделения из системы этого вида однородных элементов в обособ-
ленные специализированные предприятия, изготавливающие проме-
жуточные продукты для многих систем, где они потребляются в виде
исходных материальных ресурсов (заготовок, деталей, комплектующих
изделий) при изготовлении конечных продуктов. А это, в свою очередь,
служит основным условием непрерывного технического прогресса.
Состав, взаимное расположение и взаимосвязь отдельных матери-
альных объектов (подсистем и элементов) предприятия составляют его
производственную структуру. Сформированные по производственно-тех-
нологическому или функциональному признаку подразделения пред-
приятия составляют формальную структуру, предусмотренную проектом.
Кроме формальной при анализе систем можно выделить и неформаль-
ную структуру. Так, например, по роли в технологическом процессе
основные фонды предприятия можно подразделить на активную и пас-
сивные части, каждая из которых, в свою очередь, может подразделять-
ся на группы и подгруппы (по возрасту, техническому состоянию,
производительности и т.д.).
Кроме основных элементов (подразделений) предприятие должно
иметь вспомогательные, обеспечивающие бесперебойное функциони-
рование основных. Для вспомогательных элементов характерно нали-
чие на входе как внешних, так и внутренних связей, а на выходе —
только внутренних. Другими словами, их продукция и услуги должны
2. Промышленное предприятие и его организация
27
потребляться только внутри предприятия (рис. 2.5). Из этого следует,
что необходимыми вспомогательными элементами являются только те,
продукция и услуги которых не могут быть результатом деятельности
предприятий других самостоятельных отраслей. Если, например, стан-
дартный инструмент, детали для ремонта машин могут выпускаться на
предприятиях специализированных отраслей, то наличие в составе
производственной системы вспомогательных подразделений, изготав-
ливающих такую продукцию, не является необходимым для ее успеш-
ного функционирования.
Рис, 2.5. Схема взаимодействия подсистем основного и вспомогательного производства
Любым материальным связям на предприятии предшествуют ин-
формационные связи (общение людей в различной форме — устной,
письменной, графической и др.). Они подобно нервной системе чело-
века интегрируют элементы системы в единое целое, поскольку все
системообразующие элементы связаны с движением информации. В от-
личие от материальных информационные связи осуществляются не
только в прямом, но и в обратном направлении, хотя характер их меня-
ется. В первом случае они отражают эталон поведения системы и ее
элементов, во втором — сведения о результатах ее деятельности. Дру-
гой особенностью является постоянное движение информации вместе
с материальным потоком, отражающее движение реальных материальных
ресурсов в ходе преобразования в готовый продукт. Это связи внутреннего
состояния системы. На выходе системы возникают информационные
28
Раздел I. Организация основного производства
связи результатов функционирования. Это сведения о количестве, ка-
честве, свойствах продукта, об экономических результатах процесса
и др. Значительная часть этой информации используется (в виде обрат-
ной связи) для сравнения фактических результатов с заданными и для
организации управления системой и ее элементами.
2.3.	Внешняя среда промышленного предприятия.
Планирование и управление производством
Промышленнде предприятие — открытая как со стороны входа, так
и со стороны выхода система, активно взаимодействующая с внешней
средой. Внешняя среда по отношению к предприятию — это совокуп-
ность окружающих его других систем и объектов, которые воздейству-
ют на работу данного предприятия, либо, наоборот, оно оказывает
влияние на их свойства и поведение. Воздействие внешней среды на
поведение системы может быть как активным, так и пассивным.
Предприятие как система может успешно функционировать и раз-
виваться только при строгом взаимодействии его внутренних элемен-
тов друг с другом и с внешней средой. Методом, который позволяет
заранее согласовать цели и ресурсы и обеспечить целенаправленное
взаимодействие отдельных частей материальной и социальной структуры
предприятия, является планирование. Планирование обладает свойствами
системы. Система планирования состоит из трех основных компонен-
тов: входа, выхода и преобразователя (собственно процесса разработки
плана). Входом служат информационные, материальные и трудовые
ресурсы, выходом — продукция системы планирования (план, проект),
т.е. документ, определяющий параметры и поведение производственной
системы в целом и ее элементов в плановом периоде. Он представляет
собой совокупность адресованных взаимоувязанных заданий, опреде-
ляющих объем, сроки, порядок и последовательность выполнения ра-
бот, расходование материальных и трудовых ресурсов, осуществление
социальных мероприятий, а также оптимальное взаимодействие элемен-
тов друг с другом и внешней средой, включая взаимодействие с постав-
щиками, потребителями, экономическими и финансовыми органами
государства.
Таким образом, план определяет программу производственно-хо-
зяйственной деятельности предприятия и его подразделений и тем самым
устанавливает контрольные параметры производства, которых должен
достичь коллектив подразделения и по которым осуществляется кон-
троль и регулирование производства путем сравнения фактических ре-
зультатов с проектными. Схема разработки плана показана на рис. 2.6.
2. Промышленное предприятие и его организация
29
Рис. 2.6. Укрупненная схема разработки плана
Программа функционирования и поддержания режима работы пред-
приятия в заданных планом параметрах реализуется системой управления.
На предприятии функционируют два основных контура управле-
ния. Первый, включающий и второй, — это управление (руководство)
предприятием в целом, второй — управление производством (рис. 2.7).
Управление предприятием в целом помимо выполнения связан-
ных с внешней средой циклических функций по обеспечению текущего
производства всем необходимым (информацией, ресурсами, техниче-
ским обслуживанием и др.) включает выполнение функций по развитию
предприятия как системы (определение перспектив технического и со-
циального развития, подготовка производства новых изделий и совер-
шенствование выпускаемых, изучение требований потребителя и пер-
спектив сбыта продукции, разработка новых технологий и т.д.). Поэтому
главной задачей управления предприятием является постоянное его
развитие с учетом требований внешней среды. В рыночных условиях
чем лучше и оперативнее выполняются функции по взаимодействию
с внешней средой, тем эффективнее функционирует предприятие. Именно
поэтому управление предприятием является открытой системой, ак-
тивно взаимодействующей с внешней средой.
30
Раздел I. Организация основного производства
-------► - прямая сбязь; --------~ обратная сбязь
Рис. 2.7. Схема руководства производственной системой
Главная задача управления производством — поддержание
производственного процесса в динамическом равновесии в соответствии
с планами и другими документами. Поэтому управление производст-
вом является замкнутой системой, связи которой ограничены рамками
предприятия. Чем более замкнута эта система, т.е. чем успешнее решаются
задачи по поддержанию процесса производства в равновесии в рамках
данного предприятия, тем эффективнее функционирование предприятия
в целом, поскольку через объем и качество выпускаемой продукции
реализуются поставленные предприятием цели.
Управление производством как замкнутая информационная система
с обратной связью должно содержать следующие основные элементы:
1) план, определяющий параметры поведения управляемой системы или
ее элементов; 2) выходной контролируемый параметр; 3) чувствительный
2. Промышленное предприятие и его организация
31
элемент (датчик), подающий сигналы о фактическом значении контро-
лируемого параметра; 4) устройство сравнения фактического состояния
системы с заданным; 5) блок воздействия на поведение системы.
Первый элемент — это программа деятельности системы и ее от-
дельных элементов, которая определяет их конечную цель, устанавли-
вает количественные и качественные показатели. Второй элемент —
это параметр, характеризующий результаты деятельности системы либо
ее элемента и контролируемый на выходе. Правильный выбор контро-
лируемого параметра — весьма важная и сложная задача не только для
системы в целом, но и для отдельных ее элементов, поскольку от под-
держания его в заданных пределах зависит успешность работы системы
в целом. Третий элемент — датчик сигналов, дающий информацию
о том, что фактически происходит на выходе системы или ее элемента
в данный момент. Четвертый элемент — устройство, в котором осу-
ществляется сравнение результатов, полученных на выходе, с плановыми.
Пятый элемент (блок воздействия) — это устройство, реагирующее на
информацию, которая получена от устройства сравнения, и способное
воздействовать на вход системы таким образом, чтобы она работала
в соответствии с планом.
Функции взаимосвязи систем управления показаны на рис. 2.7. Как
видно из рисунка, управление производством может обеспечить под-
держание внутреннего состояния производства в заданных параметрах
при отсутствии помех извне, т.е. в условиях бесперебойного потока ин-
формационных, материальных, трудовых и других видов ресурсов на
входе в объемах, необходимых для достижения запроектированной цели.
2.4.	Основные принципы организации
промышленного предприятия.
Особенности машиностроительного предприятия
В основе организации промышленного предприятия, к какой бы от-
расли оно ни относилось, лежит ряд общих принципов. Рассмотрим их.
Планомерность в работе. Как отмечалось, каждое предпри-
ятие работает по плану, который предопределяет организацию всей его
производственной деятельности.
Непрерывное совершенствование производства. Оно оз-
начает постоянное совершенствование методов производства, повышение
производительности труда, что невозможно без постоянного повыше-
ния технического уровня, внедрения новой техники и технологий. На
конкретном предприятии совершенствование производства проявляется
в двух основных формах: 1) совершенствование выпускаемой продукции;
32
Раздел I. Организация основного производства
2) улучшение методов ее изготовления. Совершенствование продукции
отражается (применительно к машиностроению) в улучшении эксплуа-
тационных характеристик машин (мощность, производительность, ско-
рость, КПД, грузоподъемность, ремонтопригодность и тд.), что обеспечивает
экономию труда при их эксплуатации. В известной мере это происходит
скачкообразно. Предприятие более или менее продолжительный пери-
од выпускает машины с постоянными характеристиками, а в это время
накапливается опыт эксплуатации, изыскиваются технические возмож-
ности для улучшения параметров, упрощения конструкции. В результате
на смену старой модели приходит новая, более совершенная. Улучшение
методов производства — непрерывный творческий процесс поиска и реа-
лизации путей совершенствования технологий, оборудования, снижения
материальных и трудовых затрат, благодаря чему снижается себестои-
мость продукции и повышаются доходы предприятия.
Внедрение передового опыта. Этот принцип предполагает
мобилизацию всех работников предприятия на достижение высоких
производственных показателей на основе изучения, обобщения и рас-
пространения опыта работы наиболее квалифицированных рабочих.
Оплата по труду. Оплата в соответствии с количеством и каче-
ством труда обусловливает материальную заинтересованность работ-
ника в результатах труда, повышении квалификации, обеспечивает
правильное сочетание личной заинтересованности и интересов всего
общества.
Режим экономии. Он предполагает экономию живого и овеще-
ствленного труда, т.е. снижение трудовых и материальных затрат. Эконом-
ное расходование материалов, топлива, энергии и других материальных
ресурсов должно находиться в центре внимания всех работников пред-
приятия. Например, конструктор должен знать основные способы эко-
номии материалов при изготовлении разработанной им детали, техно-
лог — основные направления снижения припусков на обработку и за-
трат труда, рабочий — способы экономии ресурсов на своем рабочем
месте (материалов, энергии, инструмента и т.д.). Необходимо правиль-
но определить размер фактической экономии и личный вклад каждого
работника, что важно для морального и материального поощрения.
Соблюдение трудовой дисциплины. Современное промыш-
ленное производство предъявляет определенные требования к поведению
работников. Любое нарушение неизбежно приводит к производственным
потерям. Поведение отдельного работника на предприятии приобретает
коллективную, общественную форму, а потому должно быть подчинено
порядку, обязательному для всех лиц, участвующих в данном производ-
стве. Трудовая дисциплина регламентируется трудовым законодательством,
правилами внутреннего трудового распорядка, коллективными догово-
рами, должностными и производственно-техническими инструкциями.
2. Промышленное предприятие и его организация 33
Эти документы возлагают на рабочих и служащих обязанность работать
честно и добросовестно, вовремя приходить на работу, использовать
рабочее время исключительно для производительной работы и выполне-
ния служебных обязанностей, строго соблюдать технологическую дис-
циплину, не допускать брака, беречь станки, материалы, инструмент,
содержать свое рабочее место в чистоте, соблюдать правила техники
безопасности и т.п.
Повышение профессионального уровня кадров. Основной
производительной силой промышленного предприятия является коллек-
тив трудящихся. Успешность его работы непосредственно зависит от
уровня технической подготовки каждого работника. Для качественного
выполнения трудовых функций работнику необходимы профессиональ-
ные (технические) знания. Это требует организации на предприятии
продуманной системы подготовки кадров и повышения квалификации.
Чтобы система непрерывного повышения профессионального уровня
кадров действовала успешно, необходимы организационные решения,
стимулирующие у работников внутреннюю потребность дальнейшего
совершенствования. Важным в решении этой проблемы является уста-
новление минимума технических, организационных и экономических
знаний для рабочих и инженерно-технических работников, материаль-
ное и моральное поощрение за приобретение дополнительных профес-
сий и специальностей.
Принципы организации едины для предприятий всех отраслей про-
мышленности. Однако в каждой отрасли имеются особенности, обуслов-
ленные характером выпускаемой продукции, технологией ее изготовления
и масштабами выпуска. Машиностроительные предприятия характери-
зуются нижеследующими особенностями.
1.	Большое разнообразие и сложность выпускаемой продукции: от
микроминиатюрных машин и приборов, весящих несколько граммов,
до комплектов турбогенераторов и прокатных станов массой несколько
тысяч тонн. Для изготовления отдельных частей и деталей используются
материалы и полуфабрикаты, являющиеся продукцией практически всех
известных отраслей промышленности — от металлургической и топлив-
ной до легкой и пищевой. Это требует сложных взаимосвязей машино-
строительных заводов с многочисленными предприятиями — поставщи-
ками материалов, полуфабрикатов, деталей и отдельных агрегатов, четкой
координации их работы и взаимоувязки производственных программ.
2.	Сравнительно частая смена выпускаемой продукции. Этот требует
дорогостоящей перестройки и переналадки производства, реорганизации
всей системы материально-технического снабжения, налаживания новых
связей с многочисленными предприятиями-смежниками и поставщиками,
вызывает необходимость организационной перестройки предприятий
многих отраслей промышленности.
3 Зак. 2150
34
Раздел I. Организация основного производства
3.	Сложность технологических процессов, обусловленная сложно-
стью продукции и большим разнообразием применяемых материалов.
Детали машины различаются не только формой и размерами, но и ис-
ходными материалами для их изготовления, способами получения за-
готовок, технологией обработки, химическими и другими свойствами.
Поэтому машиностроительные предприятия имеют самые разные про-
изводства с присущими им особенностями (деревообработка, литье
черных и цветных металлов различными методами, кузнечные и штам-
повочные процессы, термомеханическая обработка пластмасс и т.д.).
4.	Сложность организации производства, обусловленная сложностью
продукции и изготовления отдельных ее частей. Производственная струк-
тура машиностроительного завода насчитывает большое количество це-
хов и производственных участков. Одновременное изготовление частей
одной и той же машины и необходимость их подачи в определенные
сроки на сборку требуют четкой организации процесса во времени
и в пространстве.
5.	Частые изменения в технологии и организации производства, что
обусловлено относительно частой сменой объектов производства, услож-
няющихся от модели к модели. Это требует большого объема работ по
технической, организационной и экономической подготовке производ-
ства. Конструкторы и технологи, призванные реализовывать наиболее
эффективные и прогрессивные решения, составляют 40-45 % числен-
ности всех специалистов, работающих на предприятии.
6.	Большое разнообразие профессий и специальностей. Это услож-
няет работу с кадрами, требует значительных организационных усилий
по созданию условий для их эффективного использования.
3.	Производственный процесс
и типы производства
3.1.	Основные понятия. Системные связи в процессе
Как отмечалось, основным компонентом предприятия как системы
является производственный процесс ~ воздействие живого труда с по-
мощью орудий труда на предметы труда с целью превращения их в го-
товый продукт.
Исходные ресурсы — предметы и орудия труда, будучи веществен-
ными элементами производства, находятся на предприятйи во взаимо-
связи (определенные предметы могут быть обработаны только опреде-
ленными орудиями) и обладают системными свойствами. Живой труд
должен охватить эти вещи и тем самым начать процесс превращения их
в продукт. Таким образом, производственный процесс — это прежде
всего трудовой процесс, поскольку ресурсы, используемые на его входе
(информация и материальные средства производства), являются про-
дуктом предшествующих процессов труда.
Процесс изготовления продукта состоит из двух частей: основной
и вспомогательной (рис. 3.1). В основной части происходит изменение
Производственный процесс
Основная
часть
Вспомогательная
часть
Заготовительная Обрабатывающая
стадия
стадий
Сборочная
(отделочная)
стадия
Производство
вспомогательной
продукции
Оказание
услуг
Основные операции
Вспомогательные операции
Рис. 3.1. Структура производственного процесса
36
Раздел I. Организация основного производства
форм, размеров, свойств, внутренней структуры предметов труда и пре-
вращение их в готовую продукцию путем сборки, отделки и других тру-
довых действий. В большинстве случаев основной процесс состоит из
трех стадий (фаз), в которых осуществляется:
•	первичное формоизменение исходных материалов;
•	их дальнейшая обработка с целью получения необходимых форм,
размеров, свойств;
•	отделка или сборка, в результате которой заготовки и детали пре-
вращаются в готовую продукцию.
Вспомогательная часть производственного процесса обеспечивает
бесперебойное, эффективное протекание основной.
Как основная, так и вспомогательная части состоят из основных
и вспомогательных элементов — операций. К основным относятся опе-
рации по изменению размеров, форм, внутренней структуры предмета
или превращению одного вещества в другое, а также по изменению ме-
стоположения предметов труда относительно друг друга. К вспомога-
тельным относятся операции, способствующие протеканию основных
(перемещение предметов труда, контроль качества, снятие и установка,
хранение и т.д.).
Операция — особый элемент организации процесса. Она является
основой технологического и производственного проектирования всех
его частей, включая способы выполнения, выбор оборудования, ин-
струмента, квалификацию и нормы затрат труда, материалов, энер-
гии И Т.Д.
Производственный процесс на предприятии основан на разделении
и кооперации труда в пространстве и во времени. Находиться в про-
странстве — значит быть в форме расположения одного возле другого,
существовать во времени — значит быть в форме последовательности
одного после другого. Это означает, что последовательное выполнение
отдельных операций процесса во времени превращается в их простран-
ственное расположение друг за другом. В производственном процессе
пространство и время взаимозависимы: увеличение затрат пространства
нередко требует увеличения затрат времени, и наоборот.
Движение вещественных элементов в процессе осуществляется так,
что результат труда одного рабочего места становится исходным пред-
метом для другого, т.е. каждый предыдущий во времени и пространстве
объект дает работу последующим. Условием непрерывности такого дви-
жения является одинаковая средняя скорость переработки исходного
материала в продукт на всех стадиях процесса.
Таким образом, в производственном процессе должно происходить
согласованное в пространстве и во времени взаимодействие людей че-
рез материальные и информационные связи, благодаря чему и прояв-
ляется целостность предприятия как системы.
3. Производственный процесс и типы производства 37
Через производственные связи осуществляется вся деятельность
предприятия, поэтому изучение и построение рациональных производ-
ственных связей является центральным звеном в организации произ-
водства, условием успешного и эффективного функционирования
предприятия.
В процессе производства можно выделить следующие виды систе-
мообразующих связей: взаимодействия, структуры, функционирования,
преобразования, синергизма, развития и управления. Кроме того, связи
в процессе можно подразделить на внутренние и внешние, а по степени
жесткости — на жесткие, полужесткие и гибкие. Все виды связей осу-
ществляются через материальные, энергетические и информационные
потоки.
Связи взаимодействия — это воздействие друг на друга материальных
элементов, трудовых коллективов и отдельных людей в процессе про-
изводства. Связи взаимодействия материальных элементов широко ис-
пользуются для получения необходимых форм, размеров, внутренних
свойств предметов труда, т.е. при построении технологических процес-
сов. Так, изменяя режимы термической обработки металлов, можно
получить детали с заданными свойствами (прочность, долговечность
и др.). Используя связи воздействия скорости, глубины и подачи при
резании металлов на продолжительность обработки детали, можно по-
высить производительность металлорежущего оборудования. Пластич-
ность и текучесть металлов при нагревании до высоких температур
позволяют широко применять обработку давлением вместо обработки
резанием, благодаря чему значительно снижаются затраты материаль-
ных и трудовых ресурсов. Таким образом, используя связи взаимодейст-
вия материальных элементов, можно добиться значительного повыше-
ния эффективности производства, обеспечить экономию всех видов
ресурсов.
Особенность связей взаимодействия людей состоит в том, что они
определяются целями, которые преследует каждая из сторон взаимо-
действия. В связи с этим в производстве возникают кооперативные
и конфликтные связи между людьми.
Кооперативные связи используются для рациональной организации
труда и материального стимулирования. Они вытекают из одной из
важнейших форм разделения и организации труда — кооперации. Коо-
перация предполагает тесное взаимодействие людей в одном и том же
или в разных взаимосвязанных процессах производства и тем самым
обеспечивает непрерывный рост производительности труда, поскольку
в кооперации не просто складываются отдельные силы, а совершается
переход количества в качество.
Четкое взаимодействие людей в процессе, основанном на коопера-
ции труда, предполагает разработку и постановку общей цели. Такой
38
Раздел I. Организация основного производства
целью является постоянное повышение эффективности производства
и дальнейший подаем материального, социального и культурного уров-
ня людей, занятых в нем.
Конфликтные связи возникают тогда, когда коллективы, работа кото-
рых взаимозависима, материально и морально поощряются за различные
показатели, характеризующие результаты труда с разных сторон. В этом
случае происходит как бы рассогласование целей взаимодействия.
Предупредить конфликтные связи в производственном процессе
и заменить их кооперативными — одна из основных задач организато-
ров и руководителей производства всех уровней.
Связи структуры — это совокупность устойчивых отношений от-
дельных частей конкретного подразделения предприятия (цеха, участка)
или подразделения в целом с другими частями в ходе производственно-
го процесса. Связи структуры свидетельствуют о некоторой обособлен-
ности каждого структурного подразделения предприятия от других (за
счет его внутренних связей) и в то же время обеспечивают целостность
предприятия как системы за счет внешних связей. При этом внутрен-
ние связи структуры преобладают над внешними. Так, если рассматри-
ваются связи внутри цеха, то взаимоотношения его участков должны
быть более тесными, чем с участками других цехов. Характерные тен-
денции развития связей структуры в мировой практике — упрощение,
динамизм, гибкость перестройки вследствие новых требований и бы-
строе освоение технологических новшеств.
Связи функционирования — основной вид связей в производственном
процессе и в системе в целом. Через них согласуется в пространстве и во
времени движение материальных ресурсов как внутри каждого элемента,
участвующего в процессе, так и между элементами. Это обеспечивает
бесперебойное, ритмичное протекание производственного процесса и тре-
бует выполнения особых функций — разработки конкретизированной
для коротких промежутков времени программы (плана-графика) дея-
тельности каждого подразделения производственной системы.
Связи преобразования — это превращение одного состояния вещества
в другое под воздействием орудий труда. Они широко используются
в процессе производства (преобразование тепловой энергии в механи-
ческую, механической в электрическую и наоборот, электрической в пнев-
матическую и химическую, вращательного движения в поступательное
и т.д.).
Связи синергизма ~ это связи эффекта совместного производства
продукции на одном предприятии в ходе комбинированного использо-
вания одних и тех же материальных или энергетических ресурсов в про-
изводственном процессе, благодаря чему суммарный эффект превышает
эффект, получаемый при раздельном их использовании. Другими сло-
вами, синергические связи обеспечивают превышение выхода системы
3. Производственный процесс и типы производства
39
(увеличение объема продукции) над суммарным выходом вне совместно
действующих элементов. Примером таких связей являются процессы
кооперирования и комбинирования в промышленности. Так, сосредо-
точение последовательной переработки сырья (начиная от выплавки
чугуна до выпуска готового проката) на металлургическом заводе, где
широко используются отходы и остаточное тепло предыдущих переде-
лов, обеспечивает больший выход конечной продукции и значительно
меньшие затраты топлива и энергии, чем при раздельном производстве
чугуна, стали и проката (рис. 3.2). Другой пример — комплексная пере-
работка коксующегося угля на коксохимических комбинатах, обеспечи-
вающая выпуск не только основной продукции — кокса, но и коксового
газа, из которого получают различные побочные химические продукты
(смола, аммиак, бензол, сера, водород, метан, этилен и др.).
Рис. 3.2. Схема образования синергического эффекта при комбинированном процессе получения
чугуна, стали, проката: 1—использование остаточного тепла чугуна при плавке шихты; 2—доменного
газа для нагрева сталеплавильных печей; 3—остаточного тепла раскаленных слитков при нагреве
их под прокатку; 4—отходов в шихте доменных печей; 5—отходов в шихте при выплавке стали
На машиностроительном предприятии синергические связи суще-
ствуют в неявном виде. Более того, если на нем изготавливаются все
части машины, то, как правило, в результате получается отрицательный
эффект — перерасход всех видов ресурсов из-за низкого уровня разде-
ления труда. Поэтому максимальный синергический эффект достигает-
ся лишь при высокой степени разделения труда, т.е. при широкой
специализации предприятий на производстве отдельной части продукта
в больших масштабах и кооперировании предприятий по изготовлению
40
Раздел I. Организация основного производства
машин, каждое из которых поставляет отдельные ее элементы или вы-
полняет часть процесса для многих предприятий.
К синергическим связям следует отнести и те, которые определяют
взаимное поведение элементов системы, обеспечивающее ее функцио-
нирование в оптимальных режимах, достижение общей цели системы
с минимальными затратами ресурсов. Это не означает, что каждый эле-
мент, будучи частью системы, всегда должен функционировать в опти-
мальном режиме.
Таким образом, синергические связи, реализуемые через критерии
оптимальности, предписывают функционирование каждого подразделе-
ния предприятия в заданных (не всегда оптимальных) пределах, опре-
деляемых общей гСелью системы. Изучение и использование этого вида
связей — один из важнейших факторов повышения эффективности
производства.
Связи развития — это отношения взаимосвязанных элементов в усло-
виях качественных и количественных изменений как отдельных объ-
ектов, так и системы в целом. Их обычно рассматривают как частный
вид функциональных связей при расширении масштабов деятельности
предприятия.
Отличительной особенностью связей развития является динамич-
ный характер, выражающийся в количественных и качественных изме-
нениях во времени, тогда как связи функционирования более или
менее статичны. Другое их отличие от связей функционирования —
усиление внешних связей в период развития каждого из элементов. Это
обусловлено тем, что в вопросах своего развития каждый из элементов
системы обладает большей степенью независимости по сравнению со
связями функционирования, когда взаимосвязанные в процессе произ-
водства объекты постоянно возобновляют материальные, информаци-
онные, энергетические потоки в более или менее постоянных объемах.
Каждое из подразделений предприятия развивается по свойственным
ему закономерностям и направлениям, не зависящим от направлений
развития других, но связи функционирования системы в целом опреде-
ляют рамки такого развития и вместе с тем возможности и границы ка-
чественных и количественных изменений взаимодействующих элементов.
Так, новейшие научно-технические достижения в области получения
заготовок из металла предусматривают широкое внедрение объемной
штамповки, прокатки, накатки, чеканки, прессования, точного литья
и других прогрессивных методов, приближающих формы заготовок
к формам готовых деталей. Но в условиях конкретного предприятия
границы внедрения этих методов определяются характером и объемами
выпуска продукции, структурой оборудования и др. Кроме того, их
применение требует увеличения доли финишного оборудования для
механической обработки (шлифовальных, протяжных и других станков),
3. Производственный процесс и типы производства 41.
уменьшения доли оборудования, осуществляющего более грубые опе-
рации. Все это требует решения вопросов развития за пределами пред-
приятия. При этом развитие каждого из производств на данном пред-
приятии определяется как масштабами его деятельности, так и науч-
но-техническими достижениями в соответствующих отраслях.
Таким образом, связи развития имеют многосторонний характер.
Часть их замыкается внутри конкретного производства, т.е. проблемы
решаются в пределах данного подразделения. Другая часть требует реше-
ния в масштабах всего предприятия. Значительная часть связей требует
решения проблем в отраслевом или даже в межотраслевом масштабе.
Связи управления — это отношения элементов при функционировании
или развитии системы. С помощью этих связей обеспечивается согла-
сованное поведение отдельных элементов в ходе их функционирования
и развития при достижении цели, поставленной перед системой в целом.
Именно благодаря связям управления параметры производственного
процесса поддерживаются в заданных пределах. Некоторые исследова-
тели именно эти связи относят к чисто системообразующим.
Обычно выделяют пять основных типов связей управления процес-
сом производства на предприятии (рис. 3.3; см. с. 43):
1)	связи управления первичными производственными подразделе-
ниями (рабочими местами, участками, отделениями);
2)	связи управления совокупностью производственных подразделе-
ний (цехами, производствами);
3)	связи управления внутренним оптимальным равновесием (разра-
ботка программ функционирования и взаимосвязи всех подразделе-
ний);
4)	связи управления взаимодействием с внешней средой;
5)	связи предвидения.
Каждое подразделение низшего порядка выступает в качестве фильтра
по отношению к подразделению высшего порядка, т.е. передает ему
информацию только об отклонениях от нормального хода и по тем
проблемам, с которыми само не может справиться.
3.2.	Понятие об идеальном производственном процессе.
Принципы его организации
Эффективность любого процесса в первую очередь зависит непо-
средственно от действий людей, их знаний, умений, навыков и отно-
шения к труду. Но она может быть обеспечена только при условии, что
сам процесс в пространстве и во времени будет организован по опреде-
ленным правилам, осуществление которых гарантирует его бесперебойный,
42
Раздел I. Организация основного производства
ритмичный ход в оптимальных для данных условий производства пара-
метрах. Познавая законы природы и общества, человек прежде всего
мысленно проектирует идеальный процесс в виде модели, отражающей
реальные закономерности. Идеальный производственный процесс — это
продукт человеческой деятельности, результат преобразования им оп-
ределенных прообразов, имеющихся в реальном мире. Изучая их, человек
формулирует принципы, осуществление которых обеспечивает наибо-
лее эффективное протекание процесса.
Поскольку производственный процесс является пространственно-вре-
менной категорией, идеальное его построение предполагает сведение
к минимуму затрат пространства и времени на превращение исходных
материалов в необходимую продукцию. Поэтому принципы организа-
ции идеального процесса становятся принципами (правилами) эконо-
мии времени и пространства при его проектировании.
В процессе производства время выступает как мера затрат труда на
изготовление единицы продукции и как отрезок времени, затраченный
на ее изготовление. В первом случае время определяет уровень произ-
водительности труда, во втором — скорость преобразования ресурсов
в продукцию.
Время, затрачиваемое на изготовление единицы продукции и свя-
занное с затратами труда, состоит из трех основных элементов: времени
на подготовку процесса, на выполнение основных и вспомогательных
операций.
Любой процесс или его элементарная часть (операция) требует вре-
мени на подготовку рабочего места, наладку и настройку оборудования,
инструмента ит.д. Обычно это время называют подготовительно-за-
ключительным. Кроме того, рабочему необходимо затратить опреде-
ленное время, чтобы приноровиться к новой работе. Вследствие этого
на изготовление первых экземпляров продукции затрачивается значи-
тельно больше времени, чем на последующие. В совокупности подго-
товительно-заключительное время и время на приноровление к новой
работе достигают большой величины. Время, приходящееся на изго-
товление единицы продукции, тем меньше, чем большее количество
одинаковых деталей последовательно обработано с однократной затра-
той подготовительно-заключительного времени и времени на прино-
ровление, т.е. изготовление партиями (при большой величине партии
это время будет приближаться к нулю). Отсюда следует первое усло-
вие экономии времени как меры затрат труда и повышения производи-
тельности процессов, которое можно назвать принципом партионности
и сформулировать следующим образом: наибольшая производительность
производственного процесса достигается при обработке предметов труда
партиями.
3. Производственный процесс и типы производства
43
Вторым важнейшим условием экономии времени в производ-
ственном процессе является расчленение его на более или менее про-
стые операции и закрепление их за отдельными рабочими местами, что
упрощает трудовые движения и тем самым позволяет достичь высокой
производительности с наименьшими затратами времени.
Вместе с тем разделение процесса на простейшие составляющие
элементы служит основной предпосылкой для механизации и автома-
тизации и тем самым дальнейшего повышения производительности
Среда одщестда		
социально- политическая	научно- техническая	экономическая
Внешняя среда
подразделений
(Внутри предприятия)
Рис. 3.3. Связи управления производственной системой: А, В, С,.... X — подразделения (участки,
отделения и т.д.); УУ-1 А,..., УУ-1X устройства управления соответствующими подразделениями;
УУ-2, УУ-3, УУ-4, УУ-5 — устройства управления соответственно второго, третьего, четвертого
и пятого уровней
44
Раздел I. Организация основного производства
процесса, поскольку такое разделение позволяет применять специаль-
ные машины и оборудование.
Таким образом, разделение труда, основанное на расчленении про-
цесса на простые операции, является важным условием повышения его
производительности, которое называют принципом специализации. При-
менительно к производственному процессу его можно сформулировать
так: максимальная производительность процесса достигается при расчле-
нении его на простые части (операции) и выполнении каждой из них опре-
деленными рабочими или орудиями труда, т.е. при специализации.
Показателем уровня специализации процесса (А^п) может служить
количество единиц оборудования, приходящихся на одну операцию:
^оп
где т — общее количество оборудования, с помощью которого выпол-
няются операции; коп — общее количество операций в процессе.
При идеальной организации процесса показатель его специализа-
ции будет равен единице, т.е. на каждую операцию должна приходиться
одна единица оборудования. Использование на одной операции не-
скольких единиц одинакового оборудования не является необходимым
условием достижения высокой производительности процесса. И если
это имеет место, то обусловлено внесистемными требованиями и сви-
детельствует либо о недостаточном расчленении процесса, либо о низ-
кой производительности оборудования.
Выполнение каждого элемента (операции) процесса требует устано-
вления строгих количественных пропорций между их производитель-
ностью. Это третье условие обеспечения высокой производительности
процесса, которое можно назвать принципом пропорциональности и сфор-
мулировать так: максимальная производительность совокупного производ-
ственного процесса достигается лишь при одинаковой производительности
частичных процессов, т.е. при обеспечении их пропорциональности. Этот
принцип можно выразить следующей формулой:
z?! л2 _ Hl - _ п» к
проп По По ” По ” По
(3.1)
где Лпроп — коэффициент пропорциональности; 77ь /72,..., Пь ..., Пп
производительность частичных процессов (операций); 770 — производи-
тельность совокупного процесса.
Из формулы (3.1) видно, что недостаточная производительность
хотя бы на одной из множества операций процесса снижает произво-
дительность всего процесса до величины, равной /7/. В то же время
3. Производственный процесс и типы производства 45
излишняя производительность частичного процесса не диктуется сис-
темными требованиями и свидетельствует о нерациональном использо-
вании на данном участке производства материальных, технических
и трудовых ресурсов, т.е. приводит к потерям.
Наличие первых трех условий организации идеального процесса яв-
ляется исходной объективной предпосылкой для его высокой произво-
дительности, которая может быть достигнута лишь в том случае, если
в любые одинаковые промежутки рабочего времени обеспечивается
одинаковая производительность процесса. Это четвертое условие ор-
ганизации идеального производственного процесса, которое называют
принципом ритмичности. Его можно сформулировать следующим обра-
зом: максимальная производительность процесса производства достига-
ется лишь при его ритмичном ходе, обеспечивающем одинаковый выпуск
продукции за любые одинаковые промежутки рабочего времени на любой
стадии процесса. Это означает, что если в z-й отрезок времени не будет
обеспечен выпуск продукции в объеме 77,. факг=^ расч, то общий объ-
ем продукции, произведенной за какой-либо период времени, будет
меньше потенциальной производительности за это же время, т.е.
п
/=1
где п — общее количество отрезков времени, за которые определяется
объем выпуска продукции; 77,^aKT — фактическая производительность
за ьй промежуток времени; 77,/расч — расчетная (потенциальная) произ-
водительность за то же время.
Таким образом, принцип ритмичности можно записать следующим
образом:
g — Факг Факг	факт **"’ *	факт
Прасч Расч +	// расч+расч
п
факт
или +-~-------------> 1 (Км™ — коэффициент ритмичности процесса),
^/расч
Уменьшение продолжительности изготовления единицы продукции
достигается прежде всего обеспечением непрерывности процесса во
времени, что означает устранение перерывов в выполнении частичных
процессов. Чем меньше эти перерывы, тем совершеннее организация
процесса. Это пятое условие организации идеального процесса, кото-
рое называют принципом непрерывности и формулируют следующим
образом: наименьшая продолжительность процесса производства дости-
46
Раздел I. Организация основного производства
гается при полном устранении перерывов в выполнении отдельных его
операций во времени^
Мерой непрерывности процесса может служить отношение затрат
времени на непосредственную переработку исходных материалов в го-
товый продукт к времени нахождения его в производстве. В идеальном
процессе это отношение стремится к единице:
АГнпр-^-->1
у ц
где Анпр — коэффициент непрерывности; коп — количество операций
частичных процессов; ~ длительность /-й операции; Тц — фактиче-
ская длительность (цикл) изготовления единицы продукции.
Дальнейшее сокращение длительности процесса может быть достиг-
нуто путем совершенствования организации выполнения его частей во
времени.
Выполнение частичных процессов может быть организовано либо
последовательно, т.е. путем последовательной обработки предметов труда,
входящих в тот или иной готовый продукт, либо параллельно, т.е. пу-
тем одновременной их обработки во многих фазах процесса. В первом
случае общая длительность процесса получения готового продукта оп-
ределится суммарным временем выполнения всех операций процесса,
во втором — продолжительностью выполнения наиболее длительной
операции. Из этого следует еще одно (шестое) важное условие сокра-
щения времени протекания процесса, которое назовем принципом па-
раллельности. Оно может быть сформулировано так: наименьшая продол-
жительность производственного процесса достигается при выполнении
частичных процессов или при изготовлении отдельных элементов изделия
одновременно, т.е. параллельно.
Параллельность выражается в одновременной обработке: 1) либо
разных частей изделия на всех стадиях процесса; 2) либо нескольких
экземпляров одних и тех же частей на разных'операциях процесса, бла-
годаря чему в данный промежуток времени изготавливается больше го-
товых продуктов.
Мерой степени параллельности может служить коэффициент па-
раллельности (Апар), определяемый отношением времени параллель-
ного выполнения частичных процессов к фактическому. Для первого
случая
„ шах Г ,
^пар= ------>
3. Производственный процесс и типы производства 47
для второго случая
Коп
(п - l)max$ +
^пар—
Л ц
Здесь max Т — время обработки (изготовления) наиболее трудоемкого
предмета (части изделия); Гц — фактическая длительность обработки
(изготовления) данного предмета или партии их; п — размер партии об-
работки; tb max ti — время обработки данного предмета соответственно
на ьй и на наиболее длительной операции; кОп — количество операций
при обработке одинаковых предметов.
В идеальном процессе коэффициент параллельности равен единице.
Экономия времени и пространства при изготовлении продукта дости-
гается также путем расположения отдельных подразделений и участков
производства в последовательности выполнения частичных процессов.
Это седьмое условие организации идеального процесса, которое можно
назвать принципом прямоточности и сформулировать так: максимальное
сокращение расстояний, времени и затрат на перемещение предметов
труда в производстве, а также максимальная реализация принципов не-
прерывности и параллельности процессов достигается при расположении
подразделений по выполнению частичных процессов в непосредственной
близости друг от друга в порядке последовательности их выполнения, т.е.
при организации прямоточности процесса.
Мерой прямоточности процесса может служить коэффициент пря-
моточности (Л'прт), характеризующий отношение общего расстояния
перемещения предметов труда между рабочими местами, расположен-
ными друг за другом в порядке последовательности операций (5),
к фактическому расстоянию перемещения (^факт):
К -	V 1
Л-Прт“ „	—> 1.
^факт
В идеально организованном процессе этот коэффициент также равен
единице.
3.3.	Взаимосвязь технических, экономических и социальных
проблем в организации производственных процессов
Производственный процесс имеет свои закономерности организации
в пространстве и во времени, используя которые можно обеспечить
наиболее эффективное его протекание, т.е. достижение поставленной
48
Раздел I. Организация основного производства
цели с минимальными затратами ресурсов. Однако он всегда осуществ-
ляется под воздействием как внешней среды, так и внутренних элементов.
Поэтому наиболее рационального и эффективного построения процесса
на конкретном предприятии можно добиться только в результате анализа
и учета этих воздействий. Основные компоненты внешней среды — со-
циальный, экономический и научно-технический — по-разному воз-
действуют на каждый из элементов производства — предметы, орудия
труда и сам труд. Из этих трех видов ресурсов наименее зависимыми
от требований внешней среды являются предметы труда, хотя по харак-
теру именно их движения в производственном процессе судят о степени
его идеальности, т.е. реализации в нем основных принципов. Действи-
тельно, по тому,'' обрабатываются ли детали партиями или поштучно,
с перерывами или без, имеют ли они возвратные движения в ходе обра-
ботки или нет, по протяженности маршрута их движения судят о том,
насколько совершенен процесс, достигнут ли в нем максимальный
уровень специализации, непрерывности, параллельности, пропорцио-
нальности и прямоточности. Но движение предметов труда является
производным от характера применяемых орудий труда, их размещения,
организации труда, что определяется техническими, экономическими
и социальными требованиями.
Расчленение процесса на более или менее простые операции и за-
крепление их за определенными участками производства имеет смысл
лишь в том случае, если каждая из этих операций выполняется с помо-
щью специальных орудий труда. Следовательно, достижение максималь-
ной специализации зависит от разнообразия орудий труда, и прежде
всего машин и механизмов для выполнения отдельных операций. Вме-
сте с тем разнообразие машин и механизмов, предназначенных для вы-
полнения элементарных операций, экономически оправданно только
в том случае, если однородный продукт выпускается в больших объемах
более или менее длительное время, что зависит от социальных условий
и научно-технического прогресса. Чем выше темпы научно-техниче-
ского прогресса, тем чаще изменяются потребности и, следовательно,
короче период устойчивого спроса общества на продукт с данными ха-
рактеристиками.
Расчленение процесса на простые или простейшие элементы непо-
средственно влияет на основной элемент производства — рабочую силу.
С одной стороны, выполнение одной и той же операции в течение дли-
тельного периода способствует приобретению опыта и обеспечивает
минимальные затраты труда. С другой стороны, однообразная работа
утомляет рабочего, так как лишает его отдыха и возбуждения, обуслов-
ленного переменой труда.
Таким образом, социальная среда, требующая сохранения здоровья
и высокой работоспособности человека в трудовом процессе, ограни-
3. Производственный процесс и типы производства
49
чивает степень расчленения процесса и степень его непрерывности.
При прочих равных условиях работоспособность рабочего и его инте-
рес к труду тем выше, чем разнообразнее труд. Другими словами, труд
человека (в отличие от работы машины, всегда лучше приспособлен-
ной к повторению одних и тех же механических движений) должен
иметь периодически прерывный характер. При этом рабочий наиболее
активен тогда, когда физический труд чередуется с умственным. Толь-
ко в этом случае труд будет творческим. В машинном производстве
творческим трудом является либо управление машиной, выполняющей
ряд разнообразных операций, либо обслуживание, контроль и наблю-
дение за работой сложной системы машин, выполняющей процесс
в целом или совокупность отдельных его операции. Вместе с тем чем
элементарнее операция, тем легче (при прочих равных условиях) разра-
ботка и применение специальных машин для ее выполнения.
Таким образом, научно-техническая среда общества требует даль-
нейшей дифференциации труда. Непрерывность процесса обусловли-
вает необходимость создания системы машин, взаимосвязанных в ходе
процесса производства. Создание и эксплуатация системы машин пре-
доставляет рабочему возможность использовать свои разносторонние
способности. А это, в свою очередь, связано с человеческим фактором
(уровень профессионального и культурного развития работника, его
отношение к труду, материальная и моральная заинтересованность в его
результатах, без чего нельзя добиться полного использования совре-
менных научно-технических достижений, реализованных в новой тех-
нике). Именно поэтому решение социальных вопросов на предприятии
выступает на первый план.
Создание системы машин имеет не только социальную и техниче-
скую сторону, но и экономическую.
Наибольшей степени непрерывности процесс достигает при осу-
ществлении жестких связей, объединяющих все частичные процессы
в систему одновременно действующих рабочих мест, которые непо-
средственно зависят друг от друга в реальном масштабе времени, но
в этом случае остановка, перебои в одном частичном процессе влекут
за собой немедленную остановку процесса по всему технологическому
циклу.
Таким образом, социальная, научно-техническая и экономическая
среда оказывает большое влияние на соблюдение основных принципов
организации процессов производства. Реализация этих принципов на
предприятии влияет на отдельные элементы внешней среды (табл. 3.1),
поэтому поиск оптимальных решений при организации процессов в кон-
кретной производственной системе является задачей первостепенной
важности и требует компромиссных решений. Так, учет противоре-
чивых требований внешней и внутренней среды и выработка ком-
4 Зак. 2150
50
Раздел I. Организация основного производства
Влияние уровня организации производства на предприятии
	Воздействие		
Принципы	социальную		
	позитивное	негативное	
Партионности	Приобретение навыков в работе	Утомляемость при больших пар- тиях из-за монотонности труда	
Специализации	Упрощение трудовых движений, быстрое освоение приемов работы	Потеря интереса к работе при выполнении простых операций	
Пропорциональ- ности	Обеспечение условий для равно- мерной загрузки рабочих на всех рабочих местах	Повышенные требования к ква- лификации кадров	
Ритмичности	Создание условий для согласования ритма труда с биологическим рит- мом человека, обеспечение здоро- вого психологического климата на производстве	Повышенные требования к дис- циплине труда всех работников	
Непрерывности	Повышение чувства коллективизма, роли работника в процессе	Монотонность труда, психологи- ческое утомление	
Параллельности	То же	Повышение требований к взаи- мосвязи рабочих мест	
Прямоточности	Уменьшение доли ручного труда на операциях по перемещению пред- метов	—	
промиссных решений при осуществлении принципа партионности
достигается:
• в экономическом плане — определением экономически оптималь-
ного размера партии, при котором сводятся к минимуму суммарные за-
траты, связанные с переналадкой процесса и хранением заделов;
3. Производственный процесс и типы производства
51
Таблица 3.1
на элементы внешней и внутренней среды
на среду
	научно-техническую		экономическую	
	позитивное	негативное	позитивное	негативное
	Возможность при- менения специаль- ных орудий труда	Большие затраты на ос- настку	Рост производитель- ности труда, сниже- ние себестоимости продукции	Увеличение запа- сов и заделов мате- риалов и затрат на их хранение
	Возможность соз- дания и примене- ния специального оборудования для выполнения час- тичных процессов	Большие затраты на спе- циальное оборудование	Снижение затрат материальных, тру- довых и финансовых ресурсов	Снижение фондо- отдачи при не- догрузке специаль- ного оборудования
	Возможность соз- дания системы взаимосвязанных машин	Повышенные требова- ния к надежности обо- рудования	Высокая фондоотда- ча и производитель- ность труда рабочего	
	То же	То же	То же	—
	Возможность соз- дания системы ма- шин с жесткой связью	Повышенные требова- ния к синхронизации операций и надежности оборудования	Высокая производи- тельность оборудо- вания и труда, сни- жение себестоимо- сти, ускорение оборачиваемости оборотных фондов	Высокая стоимость машин и оборудо- вания
	Тоже	Повышенные требова- ния к согласованию опе- раций технологического процесса во времени	Сокращение цикла обработки, ритмич- ность, экономия за- трат труда, средств на заделы и запасы	
	Возможность ис- пользования техно- логического транс- порта	Повышенные требова- ния к выбору техноло- гических маршрутов обработки и оборудова- ния	Ритмичность про- цесса, экономия средств и времени на перемещение	Высокая стоимость транспортных средств, требова- ния высокой его загрузки
• в научно-техническом плане — сведением к минимуму затрат вре-
мени на переналадку оборудования;
• в социальном плане — установлением размера партии, при кото-
ром обеспечивается полное приноровление рабочего, но без утомления
его (например, при механической обработке деталей полное приноровле-
л *
52
Раздел I. Организация основного производства
ние достигается после обработки около 100 деталей, а при обработке
более 1000 одинаковых деталей наступает прогрессирующее утомление
рабочего из-за монотонности труда).
3.4.	Типы производства и их технико-экономическая
характеристика
Характер применяемых на предприятии технологических процессов
и оборудования, трудоемкость и стоимость выпускаемых машин в ко-
нечном счете зависят от типа производства.
Под типом производства следует понимать совокупность признаков,
определяющих степень реализации основных принципов идеальной
организации производственных процессов в пространстве и во времени.
Возможность реализации основных принципов организации идеаль-
ного производства, т.е. обеспечение максимальной партионности, спе-
циализации, непрерывности, параллельности, прямоточности, а также
наиболее рационального построения производственной структуры, за-
висит прежде всего от объемов выпуска одинаковых машин на кон-
кретном предприятии и длительности периода выпуска. В зависимости
от объемов выпуска продукции, количества различных машин, выпус-
каемых одновременно или последовательно тем или иным предприятием,
и степени устойчивости номенклатуры машиностроительное производ-
ство подразделяют на единичное, серийное и массовое.
Основным показателем типа производства того или иного производ-
ственного подразделения является степень специализации рабочих мест,
характеризуемая коэффициентом закрепления операций (Кз о). Укрупненно
этот коэффициент может быть определен по формуле
где кдо — количество деталеопераций, выполняемых в данном произ-
водственном подразделении в месяц; т — количество наименований
единиц технологического оборудования, выполняющих эти операции.
По уровню специализации все рабочие места можно подразделить
на три группы.
1.	Рабочие места, постоянно загруженные обработкой одной и той
же детали на одной или нескольких единицах одинакового оборудования,
выполняющих одну и ту же операцию (такие рабочие места характерны
для массового производства). В этом случае коэффициент закрепления
операций будет равен единице или меньше ее.
3. Производственный процесс и типы производства 53
2.	Рабочие места, занятые выполнением закрепленных за ними не-
скольких операций над одинаковыми деталями или одной операции
над деталями разного наименования в определенной последователь-
ности (такие рабочие места характерны для серийного производства).
В этом случае на единицу оборудования приходится значительное ко-
личество деталеопераций. Поскольку в серийном производстве пере-
стройка оборудования с операции на операцию или с детали на деталь
может происходить ежедневно, значение коэффициента закрепления
операций повышается по сравнению с массовым до 40. При этом
в зависимости от значения K3Q различают крупно-, средне- и мелкосе-
рийное производство. К крупносерийному относят производство, в
котором коэффициент закрепления операций находится в пределах от
2 до 10, к среднесерийному — от 11 до 20 и к мелкосерийному — от 21
до 40.
3.	Рабочие места, на которых выполняются различные операции над
разнообразными деталями (такие рабочие места характерны для еди-
ничного производства). На каждой единице универсального оборудова-
ния выполняется большое число операций над одной деталью. Количе-
ство наименований деталей, обрабатываемых в течение смены, может
достигать нескольких единиц. В результате ^З.о достигает большого
значения. Принято считать, что для единичного производства К3 0 > 40.
Показатель типа производства — коэффициент закрепления опера-
ций — позволяет проанализировать тип производства не только отдель-
ного цеха, но и каждого участка и даже рабочего места.
Подробная характеристика основных типов производства дана
в табл. 3.2, из которой видно, что при переходе от единичного произ-
водства к серийному и массовому проявляются следующие закономер-
ности:
•	расширяются возможности для углубления специализации рабо-
чих мест, что создает условия для внедрения более совершенных техно-
логических процессов и механизации труда;
•	возможно применение специализированного и специального обо-
рудования и технологической оснастки, что обеспечивает высокие тем-
пы роста производительности труда и снижение затрат на материалы;
•	создаются предпосылки для перехода от технологической к пред-
метной (более прогрессивной) производственной структуре цехов и
участков;
•	обеспечивается более высокий уровень непрерывности, параллель-
ности и прямоточности производственного процесса.
Все это повышает производительность труда, использование основ-
ных фондов, снижает затраты на материалы и, как следствие, ведет
к значительному снижению себестоимости.
54
Раздел I. Организация основного производства
Основные типы производства,
Тип производства	Основные признаки			
	Устойчивость номенклатуры	Разнообразие и повторяемость выпускаемых машин	Масштаб выпуска одинаковых машин в год	
Единичное	Крайне неустойчива	1. Большое разнообразие типов машин, выпускае- мых в небольших количе- ствах 2. Неповторяемость или нерегулярная повторяе- мость выпуска машин данного наименования	Отдельными экземпля- рами или малыми се- риями (от 2 до 10 шт.)	
Серийное	Относительно устойчива в тече- ние довольно короткого периода времени	1. Относительно неболь- шое разнообразие типов машин, выпускаемых в значительных количест- вах 2. Одновременный вы- пуск нескольких типов или чередование выпуска машин данного типа че- рез определенный период	1. Периодически по- вторяющимися серия- ми машин данного на- именования (несколь- ко десятков или сотен) 2. Чередующимися се- риями более совершен- ных машин данного наименования	
3. Производственный процесс и типы производства
55
Таблица 3.2
их признаки и показатели
Примеры типов производства	Степень реализации основных принципов идеальной организации про- цессов	Характер экономических показателей
Заводы: 1) крупных турбин и генера- торов;	Низкая: 1) узкая специализация ра- бочих мест отсутствует;	1. Большая длительность производственного цикла 2. Большой удельный вес
2) тяжелого машиностроения по выпуску металлургического, горнообогатительного и хи- мического оборудования; 3) тяжелых станков и круп- ных гидропрессов;	2) применяется в основном гибкое и универсальное обо- рудование; 3) производственная струк- тура цехов и участков — технологическая;	ручного труда 3. Наличие встречных и пе- рекрещивающихся движе- ний предметов труда 4. Высокая трудоемкость и себестоимость машин
4) автоматических линий	4) низкая степень параллель- ности, непрерывности, пря- моточности процесса;	5. Отношение затрат на зар- плату к затратам на материа- лы 1:1 — 1:2
	5) преобладающий вид дви- жения предметов труда — последовательный	
Заводы: 1)	станкостроения (легких и средних станков); 2)	транспортного машино- строения (тепловозов, элек- тровозов); 3)	самолетостроения; 4)	дорожного и строительно- го машиностроения (экска- ваторов, бульдозеров и др.); 5)	тяжелых грузовых автомо- билей	Средняя: 1)	рабочие места специали- зированы на выполнении нескольких закрепленных операций; 2)	частичное применение специализированного обо- рудования, гибкие произ- водственные системы; 3)	организация предмет- но-замкнутых участков в обрабатывающих и сбо- рочных цехах;	1.	Длительность производст- венного цикла средняя 2.	Трудоемкость и себестои- мость машин средняя 3.	Отношение затрат на зар- плату к затратам на материа- лы 1:2 - 1:5
	4) средняя степень парал- лельности, непрерывности и прямоточности процесса;	
	5) преобладающий вид дви- жения предметов труда — последовательно-параллель- ный	
56
Раздел I. Организация основного производства
Тип производства	Основные признаки			
	Устойчивость номенклатуры	Разнообразие и повторяемость выпускаемых машин	Масштаб выпуска одинаковых машин в год	
Массовое	Устойчива в тече- ние длительного периода времени (8-10 лет)	1. Постоянно выпускаются машины одного наимено- вания 2. Одновременно выпус- кается несколько моди- фикаций машин данного наименования, незначи- тельно различающихся по своим параметрам (одно- го конструктивного ряда)	Выпуск машин данно- го наименования со- ставляет сотни тысяч штук, а по мелким ма- шинам и отдельным деталям — до миллио- нов штук	
3. Производственный процесс и типы производства
57
Окончание табл. 3.2
Примеры типов производства	Степень реализации основных принципов идеальной организации процессов	Характер экономических показателей
Заводы: 1)	универсальных легких тракторов; 2)	легких грузовых и легко- вых автомобилей; 3)	средних и мелких элек- тродвигателей; 4)	комплектующих изделий (двигателей, нормализован- ных узлов и деталей); 5)	стандартного инструмента	Высокая: 1)	рабочие места в обрабаты- вающих и сборочных цехах специализированы на вы- полнении одной операции; 2)	производственная струк- тура сборочных и обрабаты- вающих цехов — предмет- ная, заготовительных — смешанная; 3)	широко применяются специальное оборудование и автоматические линии; 4)	высокая степень парал- лельности, непрерывности, прямоточности процесса; 5)	преобладающий вид дви- жения предметов труда — параллельный	1.	Малая длительность про- изводственного цикла изго- товления машин 2.	Низкая трудоемкость и себестоимость машин 3.	Отношение затрат на зар- плату к затратам на материа- лы 1:5 - 1:10
58
Раздел I. Организация основного производства
Влияние типа производства на себестоимость и ее отдельные эле-
менты показано на примере изготовления простой детали — ступенча-
того валика (рис. 3.4).
Из рисунка видно, что при переходе от единичного производства
к массовому затраты на изготовление продукции снижаются почти
в 3 раза. Поэтому изыскание возможностей для увеличения массовости
Деталь - ступенчатый балик массой S кг
Круглая сталь
Масса заготовки
К, 9 кг
Покобка
Штампабка
Мосса заготовки
9 кг
Масса заготовки
6,2 кг
Рис. 3.4. Зависимость себестоимости ступенчатого валика от типа производства
3. Производственный процесс и типы производства
59
производства в любом подразделении завода является условием повы-
шения его эффективности. Это достигается за счет как технических,
так и организационных решений.
Приведенная в табл. 3.2 классификация носит в известной мере
условный характер, поскольку конкретное предприятие относят к тому
или иному типу, как правило, в зависимости от характера организации
производственных процессов в сборочных цехах, выпускающих конеч-
ную продукцию. Фактически же в различных цехах имеет место сочета-
ние разных типов производства. Так, при изготовлении уникального
непрерывного стана горячей прокатки листа ролики для рольганга вы-
пускаются крупной партией. Для автомобилей массового выпуска или
тракторов штамповка мелких деталей осуществляется партионно, т.е.
серийно. В то же время при любом типе производства нормализован-
ные и унифицированные детали могут обрабатываться в массовом мас-
штабе. Таким образом, в чистом виде ни один тип производства не
встречается. Широкие колебания в объемах выпуска машин диктуют
необходимость выделения в каждом типе производства подтипов. Так,
в зависимости от объема выпуска одинаковых машин выделяют три
группы: мелко-, средне- и крупносерийное производство. Массовое
производство также подразделяется на три труппы: непрерывное мас-
сово-поточное, прерывное массово-поточное и автоматическое массо-
во-поточное производство. В связи с этим целесообразно более подробно
рассмотреть структуру и типы процессов в основных цехах заводов разных
типов производства.
На заводах единичного производства в обрабатывающих це-
хах большинство рабочих мест имеет самую разнообразную загрузку,
поэтому производственные участки организуются по технологическому
принципу, т.е. по видам оборудования и его размерным группам. Наряду
с этим создаются предпосылки для выделения предметно-замкнутых
участков, изготавливающих унифицированные детали (шестерни, валы,
кольца, вкладыши, муфты и др.) и даже некоторые унифицированные
узлы (редукторы, гидро- и электроприводы, силовые головки и т.д.).
В заготовительных цехах также преобладает единичный тип произ-
водства, в литейных цехах — индивидуальная формовка, а в кузнеч-
ных — свободная ковка. Оборудование группируется по размерным
или габаритным признакам. Выделяются участки крупного, среднего,
мелкого литья различной номенклатуры и участки крупных, средних
и мелких молотов.
Заводы серийного производства в одних случаях приближа-
ются по уровню организации к массовому типу (при крупносерийном
производстве машин), в других — к единичному (при выпуске машин
малыми сериями).
60
Раздел I. Организация основного производства
В сборочных цехах, выпускающих машины постоянно, в больших
количествах, обычно организуется поточная сборка, при которой рабо-
чие места специализированы на выполнении одной или нескольких
технологически однородных сборочных операций. В цехах, где собира-
ют одновременно несколько типов машин, организуются предметные
участки по сборке машин каждого типа.
В обрабатывающих цехах большинство деталей изготавливают пар-
тиями, которые чередуются через определенный промежуток времени.
За каждым участком закрепляется обработка группы однородных дета-
лей. Это дает возможность в ряде случаев располагать оборудование по
ходу технологического процесса, что позволяет применять последова-
тельно- параллельное движение предметов труда. А благодаря этому по-
вышается степень параллельности, непрерывности и прямоточности
процесса.
Мелкие нормализованные детали (шпильки, болты, гайки, винты)
изготавливают крупными партиями на специализированных участках,
оснащенных высокопроизводительным оборудованием (револьверными
станками, токарными автоматами и т.п.). Однако производство таких
деталей на каждом заводе нерационально. Более эффективно получение
их со специализированных заводов, что связано с развитием подетальной
специализации.
Крупные базовые корпусные детали обычно трудоемки и загружают
значительную часть оборудования, поэтому в ряде случаев целесооб-
разна организация предметно-замкнутых участков для их обработки
и предметных механосборочных цехов по изготовлению деталей и сборке
отдельных сборочных единиц и агрегатов. Так, в самолетостроении ор-
ганизуются цехи шасси, крыльев, фюзеляжа и др.
В заготовительных цехах производство носит более мелкосерийный
характер, чем в обрабатывающих, рабочие места менее специализиро-
ваны, оборудование концентрируется, как правило, по технологиче-
скому признаку.
На заводах массового производства в обрабатывающих цехах
(организованных обычно по предметному признаку, включая сборку
узлов) крупные трудоемкие детали обрабатываются на поточных линиях
и предметно-замкнутых участках, тогда как мелкие детали (крепеж,
клапаны, толкатели, валики) изготавливаются по принципу серийного
производства, что не позволяет полностью использовать экономиче-
ские преимущества массового производства. Целесообразно получать
такие детали со специализированных предприятий.
В заготовительных цехах преобладает серийный тип производства
(средне- и крупносерийный). Возможности оборудования заготовитель-
ных цехов для получения заготовок той или иной детали намного превы-
шают потребности данного завода в них. Так, например, горизонталь-
3. Производственный процесс и типы производства 61
но-ковочная машина может обеспечить выпуск около 2 млн заготовок
шестерен одного наименования, что намного превышает потребность
завода массового производства. Производительность штамповочного
агрегата нередко в 10—25 раз превышает производительность оборудо-
вания механического цеха.
Преобладание серийных методов в заготовительных цехах приводит
к тому, что при переходе от единичного изготовления машин к массо-
вому доля заготовительных процессов в общей трудоемкости повыша-
ется в 2—3 раза, в результате чего снижается эффективность массового
производства в целом. Одна из причин этого — большие потери време-
ни на переналадку кузнечно-прессового оборудования и снижение его
производительности при переходе с одного вида работы на другой.
Выделение заготовительных производств в самостоятельные, что
также связано с развитием подетальной и технологической специализа-
ции, обеспечивает полную загрузку оборудования, значительное сни-
жение затрат на получение заготовок и изготовление машины в целом.
По расчетам некоторых авторов, полное внедрение массового произ-
водства в заготовительные процессы позволяет снизить трудоемкость
заготовок примерно на 40-50 %, общую трудоемкость машин, выпус-
каемых в массовом масштабе, — на 15-20 %.
Сведение к минимуму времени на переналадку оборудования в за-
готовительных и особенно кузнечно-штамповочных цехах позволяет
достичь показателей массового производства и при сравнительно час-
том переходе с одного вида работы на другой.
Так, японская автомобильная корпорация «Тойота» добилась того,
что смена сложных штампов вместо обычных 4—8 ч производится всего
лишь за 10 мин «в одно касание». Это стало возможным благодаря раз-
делению операций по наладке штампов на внешнюю и внутреннюю
переналадку и унификации внешних габаритов различных штампов.
4.	Организация производственного
процесса в пространстве и во времени
4.1.	Пространственные связи
в производственном процессе
Отдельные части и стадии совокупного производственного процесса
на предприятии осуществляются в его пространственно обособленных
подразделениях, каждое из которых выполняет определенные функции.
Состав, взаимное расположение и формы взаимосвязей этих подразде-
лений принято называть производственной структурой, В построении
производственной структуры предприятия находят отражение такие
принципы пространственной организации идеального процесса, как
специализация, пропорциональность и прямоточность.
Основным структурным подразделением предприятия, выполняющим
специализированные функции, является цех. Совокупность однородных
цехов на крупных предприятиях образует отраслевое производство. Це-
лостность предприятия как системы определяется теснотой связей ее
элементов (цехов) друг с другом и с внешней средой. Чем больше каж-
дое подразделение ориентировано на осуществление цели предпри-
ятия, тем более тесные связи устанавливаются между подразделениями
и более слабые с внешней средой.
Состав структурных подразделений предприятия, обусловленный не-
обходимостью выполнения его основной задачи (выпуск определенной
конечной продукции), обеспечивает максимальное осуществление основ-
ных системообразующих связей — взаимодействия, функционирования,
структуры, синергизма, развития, управления, без которых деятельность
системы вообще невозможна. Однако это не означает, что все без ис-
ключения структурные части предприятия одинаково функционально
необходимы и экономически совместимы друг с другом и с системой
в целом. В связи с этим возникает необходимость изучения функцио-
нальных и синергических связей элементов как в пределах системы,
так и с внешней средой.
Функциональные связи структурного подразделения предприятия ха-
рактеризуют степень производственной ориентации на решение конеч-
ной цели системы, а синергические связи — степень его экономической
совместимости с другими элементами и с системой в целом.
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
63
Уровень функциональных связей может быть определен с помощью
коэффициента замкнутости (ориентации) элемента, т.е. структурного под-
разделения предприятия на функциональный выход системы (Лз.вых):
^з.ВЫх=^-^--,	(4.1)
2>+*ф
где Вф ~ значение функционального выхода элемента (цеха), опреде-
ляемого функцией системы (предприятия); п — число побочных выхо-
дов элемента; Bj — значение j-го побочного выхода элемента, не
связанного непосредственно с функцией системы.
Функциональная связь подразделения с предприятием в целом счи-
тается существенной, если КЗЛМ > Q5, т.е. внутренние связи сильнее
внешних. При ^3Bbrx = 1 элемент полностью ориентирован на цели сис-
темы. Таким образом, чем больше функций выполняет каждое произ-
водственное подразделение для своего предприятия, тем теснее его
системообразующие функциональные связи.
Числовое значение величин, входящих в формулу (4.1), выражают
в различных единицах (штуки, тонны, рубли и др.). Например, если
цех алюминиевого литья, выпускающий 2 тыс. т отливок в год, переда-
ет механическим цехам своего предприятия 800 т (Вф = 800), а на сто-
рону отгружает 1200 т ^Bj -1200 , то А^вых =Q4. Это означает, что
/ п
данный цех ориентирован в большей степени на внешние функцио-
нальные связи и в меньшей — на внутренние.
Уровень функциональных связей элемента системы можно изме-
рить не только по его выходу, но и по входу с помощью коэффициента
замкнутости (ориентации) его на потребление внутренних ресурсов
(^з.вх) по формуле
где т, п — количество функциональных входов элемента соответственно
от подразделений предприятия и от внешней среды; 2?вх/ —значение
функционального входа подразделения, определяемого выходом z-ro
элемента системы (предприятия); B3Xj — значение j-го входа того же
подразделения от элементов внешней среды.
64
Раздел I. Организация основного производства
Таким образом, чем больше данное подразделение потребляет мате-
риальных ресурсов, полученных отдругих подразделений предприятия,
тем выше его замкнутость по входу.
Степень функциональной замкнутости структуры предприятия как
системы характеризуется средневзвешенным коэффициентом 3, кото-
рый определяется по формуле
ф ф
/jj -^З.ВЫХ /	Д?.вх /
-2ФГ11------’	<4-2>
где Ф — число основных фаз (стадий, переделов, совокупных опера-
ций), необходимых для превращения сырья в готовый продукт.
Из формулы (4.2) видно, что наивысшую степень функциональной
замкнутости будет иметь предприятие, на котором сосредоточено мак-
симальное количество операций совокупного процесса.
Означает ли высокая степень функциональной замкнутости, что
система имеет оптимальную структуру, т.е. все ее элементы совмести-
мы? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо проанализировать си-
нергические связи элементов (подразделений) предприятия, т.е. связи
по реализации так называемого системного эффекта — эффекта, полу-
чаемого от совместных действий элементов, входящих в производст-
венную систему. Этот эффект образуется за счет нижеследующего.
1.	Приращение выхода системы над ее входом при взаимодействии
элементов предприятия, включенных в его состав, при данном объеме
использованных ресурсов. Такое приращение выхода особенно наглядно
проявляется при комплексном использовании сырья для получения наряду
с основной и других видов продукции. Так, комплексная переработка
1 млн м3 древесины на целлюлозно-бумажном комбинате позволяет полу-
чать помимо основной продукции (210 тыс. т целлюлозы и 57 тыс. т бу-
маги) ряд дополнительных ее видов (58 тыс. т картона, 2400 тыс. м2
древесно-стружечных плит, 4100 т соды, 1200 т канифоли, 1200 т кор-
мовых дрожжей, 90 млн мешков; 3 млн л спирта и др.). При комплексной
переработке нефти кроме топлива и смазочных материалов дополни-
тельно получают пластмассы, смолы, синтетический каучук, битумы
и т.д. Комплексная переработка руд цветных металлов обеспечивает
получение помимо основных металлов (например, меди) также ряда
других (никель, цинк, молибден, редкие и драгоценные металлы), бла-
годаря чему общий объем выпушенной продукции при том же объеме
затраченного сырья увеличивается (в некоторых случаях на 80—100 %),
а себестоимость ее снижается на 20-30 %. Схема образования такого
эффекта приведена на рис. 4.1, а, где заштрихованная часть прямо-
угольника показывает размер синергического эффекта в виде приращения
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени 65
выхода AS, а незаштрихованная — расход исходных ресурсов R на по-
лучение продукции в объеме S без их комплексного использования.
2.	Использование отходов производства для изготовления основной
продукции. Пример такого синергического эффекта — использование
отходящих газов, отходов металла, остаточного тепла в полуфабрикатах
предыдущего передела и других отходов на металлургических предпри-
ятиях с полным циклом, т.е. с доменным, сталеплавильным и прокат-
ным производством. Основной формой приращения в системах такого
вида является уменьшение расхода ресурсов, благодаря чему достигает-
ся увеличение доходов предприятия. Так, например, на современном
металлургическом предприятии с полным циклом с годовым производ-
ством проката 4 млн т благодаря использованию всех видов отходов
и остаточного тепла в жидком чугуне, стальных слитках и заготовках
обеспечивается экономия свыше 1 млн т топлива (условного) и вторич-
но используется для выплавки стали около 1 млн т металлоотходов
в год, т.е. экономится более 10 % потребных ресурсов. Схема образова-
ния синергического эффекта этого вида приведена на рис. 4.1, б, где
заштрихованная часть показывает размер экономии ресурсов для вы-
пуска продукции в объеме 5, благодаря чему на то же ее количество по-
т
требляется основных ресурсов меньше на величину, равную
<=1
где т — число видов ресурсов, используемых вторично.
3.	Размещение структурных подразделений, выполняющих отдель-
ные стадии процесса, на одном предприятии, благодаря чему снижают-
ся затраты на перемещение предметов от одной стадии к другой.
Например, для получения 1 т проката между металлургическими пере-
делами (доменным, сталеплавильным и прокатным) необходимо пере-
местить свыше 5 т грузов. При раздельном размещении этих переделов
грузы пришлось бы перевозить на большие расстояния, на что потре-
бовалось бы дополнительно затратить значительные средства и вспо-
могательные ресурсы. Схема образования такого эффекта приведена на
рис. 4.1, в, где заштрихованная часть показывает экономию ресурсов во
вспомогательных подразделениях предприятия.
4.	Обеспечение большей непрерывности процесса при переходе от
одной стадии к другой. Это особенно важно при получении продукта,
процесс производства которого допускает возможность перерывов между
отдельными операциями. Системный эффект от сокращения перерывов
достигается за счет уменьшения финансовых ресурсов, необходимых
для создания производственных запасов. В этом случае непрерывность
выступает непосредственно как производительная сила.
5.	Уменьшение трудовых и финансовых затрат на управление и об-
служивание производства за счет совмещения и упрощения многих
функций, присущих самостоятельным предприятиям.
5 Зак. 2150
66
Раздел I. Организация основного производства
а
Вход
R
R-S
Основные
подразделения
Выход
Вспомогательные
подразделения
Рис, 4.1. Схемы образования синергического эффекта при объединении разнородных элементов
в одной производственной системе: a—при приращении входа над выходом; б, в—при обеспечении
экономии ресурсов соответственно в основных (0) и вспомогательных (В) подразделениях
Синергический эффект может быть отрицательным, т.е. с увеличе-
нием количества производственных подразделений в составе предпри-
ятия объем потребляемых ресурсов не уменьшается, а увеличивается.
Это происходит в том случае, если на предприятии концентрируются
подразделения, которые не могут функционировать в его составе в опти-
мальных параметрах из-за малых объемов производства, низкого уровня
специализации. Такое положение характерно для предприятий, выпус-
кающих сложную продукцию, которая состоит из множества разно-
предметных, разноресурсных, разномерных частей, и нередко каждая
из стадий получения готового изделия обеспечивает системный эффект
лишь при условии, что они будут сосредоточены в специализированных
системах. Это относится прежде всего к машиностроению, где в состав
4, Организация производственного процесса в пространстве и во времени 67
предприятий включаются подразделения заготовительного, а в ряде слу-
чаев — и обрабатывающего производства, функционирующие в неопти-
мальных масштабах (кузнечных, литейных и других цехов). Например,
в Беларуси почти все машиностроительные предприятия имеют в сво-
ем составе литейные и кузнечные цехи, тогда как в наиболее развитых
странах такие цехи имеет только один из десяти крупных заводов, а ос-
тальные получают отливки и поковки от специализированных заготови-
тельных предприятий.
Перерасход ресурсов (отрицательный синергический эффект) на-
блюдается и в том случае, если в состав основных цехов предприятия
включаются некоторые обрабатывающие малоспециализированные под-
разделения. Это особенно касается частей и деталей машин, которые
используются не только в производстве, но и в эксплуатации, т.е. отно-
сятся к категории запасных частей, а также массовых стандартных де-
талей, прежде всего крепежных метизов, которые обходятся в 5-6 раз
дороже, чем при специализированном производстве.
Значительный перерасход ресурсов имеет место и в случае, если
в состав предприятия включаются подразделения, выпускающие вспо-
могательную продукцию, которая выпускается также специализиро-
ванными отраслями (инструмент, запасные части для ремонта оборудо-
вания и т.д.).
Итак, анализ синергических связей показывает, что включение в со-
став производственных систем максимального количества функционально
совместимых элементов во многих случаях не только не обеспечивает
экономию ресурсов (превышение выхода над входом), но и ведет к круп-
ным потерям (превышение входа над выходом). Поэтому совместимыми
элементами производственной системы являются те элементы, кото-
рые имеют не только функциональную, но и синергическую связь друг
с другом, т.е. непосредственно участвуют в производственном процессе
и в реализации системного эффекта, обеспечивая функционирование
системы в оптимальных параметрах. Другими словами, при построении
оптимальной структуры предприятия в его состав следует включать
только подразделения, обеспечивающие экономию ресурсов.
Если обозначить объем ресурсов, необходимых для выпуска продук-
ции в условиях минимальной функциональной замкнутости системы
(при функционировании подразделений вне системы), через S, то ус-
ловие включения в состав предприятия конкретного элемента будет
иметь вид
пт	пт
Шяу * S + &S,
/М У=1	/=1 ум
где п — количество видов ресурсов; т — количество структурных элемен-
тов, включенных в систему; RfJ — расход ресурса z-го вида ву-м элементе
68
Раздел I. Организация основного производства
системы; AS — прирост продукции в результате системного использования
ресурсов.
Степень экономической совместимости структурных подразделений
предприятия может быть определена коэффициентом синергической замк-
нутости системы (AcJ, который выражается формулой
п т
(S + ASy-XZRi,
Таким образом, от>правильного построения производственной струк-
туры зависит объем расходуемых ресурсов на выпуск необходимой про-
дукции. При этом решающее влияние оказывают функциональные и си-
нергические пространственные связи.
4.2. Состав цехов и промышленных хозяйств. .
Генеральный план завода
Состав цехов завода обусловлен структурой производственного про-
цесса. Для промышленных предприятий характерно наличие основных
и вспомогательных цехов и промышленных хозяйств (табл. 4.1).
К основным цехам относятся заготовительные, обрабатывающие
и сборочные.
В заготовительных цехах происходит формоизменение исход-
ных предметов труда (сырья, материалов) и превращение их в полуфаб-
рикаты.
В обрабатывающих цехах осуществляется изменение форм,
размеров, внутренних свойств полуфабрикатов и превращение их в гото-
вые элементы машины (детали). К ним относятся механические, холод-
ной штамповки, термические, химико-термические и деревообделочные
цехи.
Цехи, в которых происходит изменение местоположения отдельных
деталей относительно друг друга и соединение их в готовое изделие или
отдельную сборочную единицу, а также выполняются операции по ис-
пытанию и окончательной отделке готового продукта, являются сбо-
рочными.
Эти определения цехов имеют в ряде случаев условный характер.
Так, сварочный цех в зависимости от роли, которую он играет в процессе,
может относиться к заготовительным, обрабатывающим или сборочным
цехам. Если сварка применяется для получения отдельных сложных заго-
товок, которые могут быть получены методом резки или ковки, то сва-
Типичный состав структурных подразделений машиностроительного предприятия
Таблица 4.1
Признаки формирования подразделений предприятия				Наименование подразделений
По роли в производствен- ном процессе	По стадиям процесса	По методам получения предметов	По исходным материалам	
Осуществление основно- го процесса предприятия (основные цехи)	Первичное формоизмене- ние исходных материалов (заготовительные цехи)	Получение заготовок методом литья (ли- тейные цехи)	Чугун	Чугунолитейные
			Сталь	Сталелитейные
			Цветные металлы	Цветных отливок
		То же методом горя- чей ковки, штампов- ки (кузнечно-штам- повочные цехи)	Сталь, цветные металлы	Кузнечные
				Кузнечно-штамповочные
				Штамповочные
		То же методом рубки, резки	То же Дерево	Металлозаготовительные Лесопильные
	Изменение форм, разме- ров, внутренних свойств предметов труда (обраба- тывающие цехи)	Обработка деталей ре- занием	Черные и цветные метал- лы	Механические
			Лесоматериалы	Деревообрабатывающие
		То же прессованием	Черные и цветные метал- лы Пластмассы	Порошковой металлургии Пластмассовых деталей
		То же давлением	Черные и цветные метал- лы	Холодной штамповки
		То же методом хими- ко-термической обра- ботки	То же	Термические, гальвани- ческие, химико-термиче- ские
Окончание табл. 4.1
Признаки формирования подразделений предприятия				Наименование подразделений
По роли в производствен- ном процессе	По стадиям процесса	По методам получения предметов	По исходным материалам	
Осуществление основно- го процесса предприятия (основные цехи)	Соединение отдельных элементов в узлы или го- товое изделие (сбороч- ные цехи)	Механическое соеди- нение деталей в узлы	Все материалы	Узловой сборки
		То же узлов в готовое изделие	То же	Общей сборки
		Неразъемное соедине- ние в узлы и конструк- ции	Металлы	Сварочно-сборочные
Осуществление вспомо- гательного процесса (вспомогательные цехи и хозяйства)	Выработка вспомогатель- ной продукции (вспомо- гательные производствен- ные цехи)	Технологическая ос- настка, инструмент	Металлы и сплавы	Инструментальные
		Модели для отливок	Дерево и металлы	Модельные
		Энергия	Электрическая Тепловая и пар Сжатый воздух	ТЭЦ Паросиловые Компрессорные станции
		Опытный образец ма- шины	Все виды материалов	Экспери ме нтал ьн ые
		Ремонт оборудования	Механическое оборудова- ние •Электротехническое обо- рудование	Ремонтно-механические Электроремонтные
	Оказание промышленных услуг (обслуживающие цехи)	Вид услуг: перемещение пред- метов между цехами и внешние перевоз- ки;	Вид транспорта: рельсовый безрельсовый	Железнодорожный Автотранспортный
Осуществление вспомо- Оказание промышленных гательного процесса	услуг (обслуживающие (вспомогательные цехи	цехи) и хозяйства)	распределение энергоносителей, получаемых со сто- роны	Вид энергии:	
		электрическая газ пар, вода	Сетей и подстанций Газоснабжения Паро- и водоснабжения
	Проведение механи- ческих и химических исследований и испы- таний	Все виды материалов	Заводская лаборатория
	Прием, хранение и выдача материальных ресурсов	Все виды материалов Комплектующие изделия и полуфабрикаты	Снабженческие склады Производственные скла- ды
	Прием, упаковка и отгрузка потребите- лям готовой продук- ции	Готовые изделия	Склад готовой продукции
72
Раздел I. Организация основного производства
рочный цех относится к заготовительным. В случае, когда сваркой
изготавливают детали, идущие непосредственно на сборку, цех выпол-
няет функции обрабатывающего. И наконец, если сварка используется
для получения неразъемных соединений при сборке узлов (например,
рам) или машин, то сварочный цех должен быть отнесен к сборочным.
На заводах, выпускающих однородные машины в больших количе-
ствах, имеет место так называемая предметная специализация цехов,
в которых нередко объединяются две фазы: изготовление деталей отдель-
ного узла или агрегата и его сборка. Такие цехи называют механосбороч-
ными и относят к сборочным. Они входят в состав машиностроительных
заводов, выпускающих крупные машины различной номенклатуры. Там
обычно производится обработка базовых деталей (например, вала ротора
турбогенератора), а также общая сборка машин и агрегатов.
Вспомогательные цехи подразделяют на две группы: производ-
ственные и обслуживающие.
К производственным цехам относятся те, в которых получают
вспомогательную продукцию, являющуюся основной для специализи-
рованных отраслей промышленности (инструментальные, модельные,
ремонтные, экспериментальные, тарные, паросиловые цехи или тепло-
электроцентрали) .
Обслуживающие цехи предназначены для оказания услуг про-
мышленного характера как основным, так и вспомогательным цехам
(перемещение предметов труда, распределение энергии, проведение
анализов и др.). Сюда относятся цехи транспортные, энергоснабжения,
газоснабжения, заводские лаборатории.
В состав завода включается также складское хозяйство. Задача
складского хозяйства — прием, хранение товароматериальных ценностей
и бесперебойное снабжение ими производственных цехов и участков.
Начальную стадию выполняют снабженческие склады, получаю-
щие со стороны все предметы и средства труда. Между цехами, а в не-
которых случаях и между производственными участками, организуется
система производственных межцеховых и промежуточных
складов. На них детали и узлы, изготовленные в цехе или на участке,
хранятся до передачи их на дальнейшую обработку или сборку. Кроме
того, на производственных складах нередко комплектуются группы дета-
лей перед подачей их на сборку. Система складского оборота заканчи-
вается складом готовой продукции, где продукцию, полученную
от цехов-изготовителей, упаковывают и отгружают потребителям.
Цехи и хозяйства располагаются на территории завода согласно ге-
неральному плану, разрабатываемому при проектировании завода.
Под генеральным планом завода понимается графическое изображе-
ние его территории со всеми зданиями, сооружениями, коммуника-
циями, путями сообщения, привязанными к определенной местности.
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
73
Компоновка, т.е. взаимное расположение цехов и хозяйств, зависит
от многих факторов: состава и размера цехов, уровня специализации
и кооперирования, рельефа и конфигурации строительной площадки,
связей завода с основными транспортными магистралями и энергети-
ческими коммуникациями и др. Однако при прочих равных условиях
компоновка цехов производится с учетом нижеследующих основных
требований.
1.	Максимальное обеспечение прямоточности предметов труда при
перемещении их из цеха в цех. Наилучшим образом это требование
реализуется при размещении цехов согласно последовательности вы-
полнения технологического процесса (заготовительные — обрабаты-
вающие — сборочные). Склады сырья и материалов располагаются со
стороны ввоза грузов в непосредственной близости от заготовительных
цехов, склады готовой продукции — возле сборочных цехов, со сторо-
ны вывоза.
2.	Перемещение грузов преимущественно технологическим транс-
портом, по возможности непрерывным, что обеспечивает значительное
снижение издержек на перемещение предметов труда (стоимость транс-
портировки технологическим транспортом намного ниже, чем транс-
портом общего пользования).
3.	Сокращение протяженности энергетических коммуникаций (элек-
тросетей, паро-, водо- и газопроводов). Они укладываются в общих
тоннелях и подземных проходах и должны быть легкодоступны для
ухода. Это обеспечивает значительное сокращение потерь энергоноси-
телей и экономию средств на сооружение, содержание, уход и ремонт
коммуникаций.
4.	Выделение в особые группы цехов с однородным характером
производства и одинаковыми санитарно-гигиеническими условиями.
Создание отдельных зон энергетических, горячих, холодных цехов и об-
щезаводских служб, что позволяет улучшить санитарно-гигиенические
условия.
5.	Учет направления господствующих ветров. Цехи с вредными вы-
делениями (пара, пыли, газа, сажи) в атмосферу или группы таких це-
хов необходимо располагать с подветренной стороны. Это позволяет
оздоровить атмосферу на территории завода и в цехах и имеет большое
значение для сохранности оборудования и повышения точности обра-
ботки в механических цехах.
6.	Учет характера технологических процессов в цехах, расположенных
рядом. Так, работа мощных кузнечных молотов сопровождается силь-
ными сотрясениями и колебаниями почвы, поэтому такие цехи должны
быть удалены от цехов и участков, для которых такие сотрясения недо-
пустимы (инструментальные, механические цехи и отделения с особо
точным оборудованием, формовочные отделения «всухую» и т.д.).
74
Раздел I. Организация основного производства
7.	Учет рельефа местности, состояния грунтовых вод, расположения
жилья, железнодорожных и морских путей, речных пристаней и т.п.
Кроме того, пути следования рабочих на работу и с работы не долж-
ны пересекать путей сообщения, коммуникаций и цехов. Достигнуть
этого можно с помощью эстакад, переходных мостов и подземных пе-
реходов, которые имеют преимущества перед наземными путями и могут
быть использованы для прокладки коммуникаций и подземных путей
сообщения.
Показателями эффективности компоновки являются: площадь терри-
тории завода; количество и площадь зданий и сооружений; протяжен-
ность транспортных и инженерных коммуникаций; процент застройки
территории. Чем меньше эти величины (при прочих равных условиях)
в расчете на единицу продукции, тем удачнее компоновка. Кроме того,
к важным показателям относятся: обеспечение нормальных санитарно-ги-
гиенических и производственных условий; наличие резервной площади
для дальнейшего расширения предприятия и отдельных его объектов;
эстетичность архитектуры корпусов и служебных помещений.
На рис. 4.2 приведен генеральный план комплексного автомобильного
завода, на котором четко выделены отдельные производственные зоны.
Отдельные из указанных выше требований находятся в некотором
противоречии друг с другом. Так, прямоточность перемещения предме-
тов на территории предприятия наилучшим образом достигается при
размещении подразделений предприятия в одну линию, но это значи-
тельно увеличивает площадь территории предприятия и протяженность
его коммуникаций. Поэтому при построении структуры в пространстве
приходится принимать компромиссные решения, обеспечивающие эко-
номию пространства и улучшение санитарно-гигиенических условий
труда (рис. 4.3).
Весьма эффективным направлением совершенствования компонов-
ки генерального плана машиностроительного завода является блоки-
ровка цехов, т.е. расположение их в одном здании.
На рис. 4.4 приведены два варианта решения генерального плана
одного и того же завода: до и после блокировки подразделений. Блоки-
ровка подразделений обеспечивает уменьшение общего числа зданий,
унификацию их конструкций, уменьшение протяженности путей сооб-
щения, площади инженерных сооружений, территории.
В табл. 4.2 даны общие показатели различных решений генерального
плана завода. Из приведенных данных видна высокая эффективность
планировки завода по варианту II, обеспечивающей значительное улуч-
шение всех показателей и снижение затрат на строительство на 10 %.
Вместе с тем уменьшение территории, протяженности коммуникаций,
почти полная ликвидация железнодорожных перевозок на территории
завода обеспечивают значительное снижение текущих издержек.
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
75
Billlll
- энергетических цехоб Г~ ~ §| - вспомогательных цехоб
-	заготовительных	- деребообрабатыбающих цехоб
(горячих) цехоб
-	обрабатыбающих [ППШШПЗ " общезабодских служб
(холодных) цехоб
Рис. 4.2. Генеральный план автомобильного завода: 1—цех шасси и главный сборочный конвейер;
2—моторный цех; 3—экспериментальный цех; 4 — прессово-кузовной цех; 5 — инструменталь-
ный цех; 5-— ремонтный цех; 7— склад готовой продукции; 5— центральный материальный склад;
9—деревообрабатывающий цех; 10—скрапоразделочная база; 11 — модельный цех; 12—литей-
ный цех ковкого чугуна; 13—литейный цех серого чугуна; 14-15—склад металла и заготовитель-
ный цех; 16 — склад топлива; 17 — газораспределительная станция; 18 — ТЭЦ; 19 — склады
жидких горючих материалов; 20—пружинно-рессорный цех; 21—склад смазочных и химических
материалов; 22—гараж; 23—заводская лаборатория; 24 — проходная; 25 — заводоуправление;
26—столовая
Рис. 4.3. Вариант компромиссного размещения подразделений предприятия
76
Раздел I. Организация основного производства
Таблица 4.2
Технико-экономические показатели сооружения завода
при различных вариантах решения генерального плана
Показатель	При обычном решении (вариант I)	При блокировке цехов (вариант U)	В процентах к варианту I
Количество зданий, шт.	19	3	16
Площадь территории завода, га	14,2	5,1	36
Площадь застройки, га	4,76	3,45	72,5
Коэффициент застройки территории	0,34	0,68	200
Протяженность железнодорожных пу- тей, км	2,46	0,05	2
Автодороги и площадки, тыс. м2	12,0	6,7	55,9
Протяженность инженерных коммуни- каций, км	3,95	1,9	48
Сметная стоимость строительства (вклю- чая оборудование и прочие затраты), %	100	90	90
Рис. 4.4. Варианты компоновки генерального плана машиностроительного завода:
a - первоначальное решение; б - после блокировки цехов
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени 77
4.3.	Принципы построения производственной структуры
подразделений предприятия
В зависимости от характера выполняемых операций и степени го-
товности продуктов труда основные структурные элементы предпри-
ятия (цехи) могут быть сформированы по двум основным признакам:
технологическому (традиционному) и предметному (системному).
При технологическом построении в каждом цехе концен-
трируется однородное оборудование, предназначенное для выполнения
только однотипных операций по обработке предмета труда таким обра-
зом, чтобы из цеха он выходил в виде полуфабриката, который должен
пройти одну или несколько стадий обработки в других цехах, прежде
чем станет частичным либо готовым продуктом.
Предметное построение предполагает концентрацию в цехе
разнородного оборудования, предназначенного для выполнения всех
операций по получению частичного или готового продукта.
Форма специализации определяет способ перемещения предметов
в производственном процессе. На предприятиях, где несложная одно-
родная продукция изготавливается путем последовательной переработки
одинакового исходного сырья, технологическая специализация струк-
турных элементов и последовательное их размещение на территории
предприятия обеспечивают прямоточное перемещение предметов в про-
изводственном процессе. Пример таких систем — металлургические
предприятия, где процесс получения готового проката состоит из по-
следовательно осуществляемых операций в специализированных цехах
(выплавка чугуна из руды — в доменном цехе, выплавка стали — в ста-
леплавильном, получение проката из стали — в прокатном). В таком
производстве продукция (за исключением отходов) не возвращается из
последующего передела в предыдущий, чтобы завершить операции обра-
ботки. Это обеспечивает максимальную совместимость технологической
специализации с прямоточным перемещением предметов. Таким образом,
соблюдение технологического принципа специализации в производст-
венных системах этого типа минимизирует издержки на перемещение
предметов труда, т.е. обеспечивает дополнительный системный эффект,
усиливая тем самым не только функциональные, но и синергические
связи.
В производственных системах, где изготавливается сложная продук-
ция, состоящая из множества частичных продуктов, при изготовлении
каждого из этих частичных продуктов однородные операции неодно-
кратно повторяются и перекрещиваются. Технологическая специализация
структурных элементов порождает возвратные и перекрестные перемеще-
ния предметов в ходе их обработки, что ведет к увеличению расстояний
78
Раздел I. Организация основного производства
транспортировки и нарушению непрерывности процесса. Другими
словами, технологическая специализация в этом случае оказывается
несовместимой с прямоточным способом перемещения (рис. 4.5).
Рис. 4.5. Схема перемещения деталей по цехам, организованным согласно технологическому прин-
ципу: А—вал (кузнечный—термический—токарно-фрезерный—термический—токарный—
шлифовальный — сборочный); Б—кронштейн (литейный — фрезерный — расточной—терми-
ческий— сборочный); S—- шестерня (заготовительный—токарный—фрезерный—токарный—
термический — шлифовальный — сборочный)
Требование совместимости прямоточного перемещения, обеспечи-
вающего получение синергического эффекта, с формой специализации
при изготовлении сложных изделий обусловливает необходимость пе-
рехода к предметному построению структуры подразделений предпри-
ятия, в которых процесс изготовления отдельных элементов продукции
строится по замкнутому циклу (в каждом из них концентрируются все
оборудование и кадры, необходимые для выполнения всех операций).
В этом случае на предприятии организуются цехи по изготовлению
групп конструктивно и технологически однородных частичных предме-
тов. В нашем примере это могли быть специализированные цехи по об-
работке деталей типа тел вращения, корпусных деталей, плоских и др.
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени 79
Организация обрабатывающих цехов по признаку сходства позволяет
обеспечить совместимость предметной формы специализации и пря-
моточного перемещения. Однако наибольшая совместимость их дости-
гается при сосредоточении в специализированных подразделениях не-
скольких стадий производственного процесса. Это возможно только на
основе предметной специализации не по сходству частичных продук-
тов (деталей), а по их функциональному назначению, по их вхождению
в качестве части определенного структурного элемента в готовый про-
дукт, в котором он выполняет определенные функции (например, по
изготовлению узла или агрегата машины, т.е. при еще большем разно-
образии операций и ресурсов, сосредоточенных в одном подразделе-
нии). Однако такое решение требует частой повторяемости работ при
стабильности процесса и строгой пропорциональности оборудования
по всему циклу производства (рис. 4.6). Но такая сложная продукция,
Рис. 4.6. Схема прохождения деталей 4,6, В по цехам, организованным согласно
предметному признаку
80
Раздел I. Организация основного производства
как машины, выпускается в сравнительно небольших объемах, т.е. в усло-
виях серийного и мелкосерийного производства. К тому же часто сменя-
ются их модели, что исключает полную загрузку оборудования изготов-
лением одних и тех же предметов по всему технологическому циклу.
В этих условиях перспективно применение оборудования типа обраба-
тывающего центра, который способен обрабатывать предметы по всем
или большинству операций процесса с одной установки. При этом меж-
операционные перемещения обрабатываемых изделий сводятся к мини-
муму и обеспечивается максимальная непрерывность процесса. Цехи,
оборудованные такими станками, обладают всеми признаками пред-
метной структуры.
Пространственное построение участков цеха также осуществляется
на основе функциональных и синергических связей. Они формируются
по двум основным признакам: технологическому и предметному, неза-
висимо от того, по какому признаку построен цех как подсистема
предприятия. В первом случае (рис. 4.7, а) при комплектовании на уча-
стках однородного оборудования, на котором выполняются однотипные
операции (а), готовые детали выпускаются из цеха только в результате
согласования большого числа связей (при многократном перемещении
предметов) между ними.
Во втором случае (рис. 4.7, б) на каждом участке концентрируются
различные виды оборудования, позволяющее выполнять все операции
по обработке однородных деталей и выдавать их готовыми.
Внутренние функциональные связи участков при их построении по
технологическому признаку наиболее тесны, тогда как внешние крайне
слабые, т.е. каждый из участков цеха ориентирован на вход и выход
другого участка, а не цеха. Другими словами, при технологической спе-
циализации участков цеха
п
п
-----> 0;	-------
X	X Byj + ^Ф-у
7=1
где АзУ i — коэффициент замкнутости участка на функциональный вы-
ход цеха; Вф.у — значение выхода участка, ориентированного на функ-
циональный выход цеха; п — число участков цеха; Byj — значение
выхода того же участка на осуществление функций внутри цеха; Кз у 2 —
коэффициент замкнутости данного участка на функциональный выход
других участков цеха.
На машиностроительных предприятиях технологическая структура
участков эффективна в заготовительных цехах, где каждый участок вы-
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
81
Рис. 4.7. Схема формирования производственных участков цеха: а — при технологическом
построении; б — при системном (предметном) подходе; Р — ресурсы (предметы) для обработки;
Д — множество обрабатываемых в цехе деталей, состоящее из совокупности однородных деталей
Дъ ft. Дз; (а). (Ь), (с) — множество однородного оборудования, позволяющего выполнять соответ-
ствующие операции;---------прямые связи (перемещения предметов) между участками цеха;
------— обратные связи
полняет определенные операции в строгой последовательности вплоть
до получения заготовки (отливки, поковки, штамповки и др.). Поэтому
расположение таких участков (например, в литейном цехе) в порядке
последовательности операций обеспечивает и прямоточное движение
предметов (землеприготовление — формовка — заливка — выбивка —
очистка отливок).
В цехах механической обработки, где состав и последовательность
операций для каждой детали различны, обеспечить прямоточность про-
цесса при технологической структуре участков (рис. 4.8, а) не представ-
ляется возможным. Поэтому основная масса обрабатываемых предметов
многократно перемещается с участка на участок. Например, на токарном
участке механического цеха обрабатывается пять групп деталей, коли-
чество и характеристика маршрута которых даны в табл. 4.3.
6 Зак. 2150
82
Раздел I. Организация основного производства
Таблица 4.3
Годовой объем обработки деталей на токарном участке
Группа деталей	Количество в год, тыс. шт.	Дальнейший маршрут обработки после токарного участка	Символ
I	10	Термический цех	ВфУ
II	20	Фрезерный участок	
III	24	Строгальный участок	
IV	28	Шлифовальный участок	ByJ
V	26	Сверлильный участок	«И
Итого:	10$		вфу = 1°;	= 98
В этом случае
^ЗУ1= Ю/(98 + 10) = Q09; Кзу2= 10/108 = Q91.
В то же время внутренние функциональные связи, т.е. замкнутость
подэлементов (рабочих мест) друг на друга, на технологически специа-
лизированных участках обрабатывающих цехов ничтожны (практиче-
ски каждый из них ориентирован только на внешние по отношению
к участкам связи). В этом случае
*3.Р 1	1;	*3.р 2 -> 0,
где /Гз р j — коэффициент замкнутости рабочего места на внешний выход
участка; j^p2 — коэффициент функциональной замкнутости рабочего
места на функциональный выход других рабочих мест участка.
При предметном построении участки для обеспечения прямоточности
процесса располагают в порядке выполнения операций (рис. 4.8, б).
Для таких участков в отличие от технологических Jl3.yi 1; Кзу2 -> 0.
Другими словами, каждый из участков, организованных по предмет-
ному признаку, ориентирован в основном на выход цеха и в незначи-
тельной степени на выход других участков. В то же время внутренние
функциональные связи их подэлементов (рабочих участков) наиболее
тесны, т.е. ^3>р1 -> 0, Кзр2 -> 1. Это означает, что каждое рабочее' место
такого участка функционально связано непосредственно с другими ра-
бочими местами, которые так или иначе определяют его функциониро-
вание в заданных параметрах. При этом характерно, что первое рабочее
место связано с внешней средой на входе, а последнее — на выходе
(рис. 4.8, б).
Участки цеха различаются и характером связей управления и разви-
тия — наиболее очевидных признаков системных связей. При техноло-
гической структуре участков управление ими в масштабе цеха усложня-
ется, увеличивается объем работ по управлению, так как необходима
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
83
Рис. 4.8. Планировка оборудования на участке при изготовлении группы деталей: а—при техноло-
гической структуре; б —• при предметной структуре; Т—токарные станки; Ф — фрезерные; С —
сверлильные; Ш — шлифовальные; КШ — круглошлифовальные
разветвленная сеть прямых и обратных связей по каждой из операций
процесса обработки каждого предмета, поскольку с каждого участка
выходят, как правило, не готовые детали, а заготовки для дальнейшей
84
Раздел I, Организация основного производства
обработки. При предметной же структуре для организации управления
достаточно иметь связи только на входе и выходе участка. В этом слу-
чае межоперационные связи управления замыкаются внутренними от-
ношениями рабочих мест.
Таким образом, высокая эффективность предметного построения уча-
стков требует более широкого их развития.
Возможность предметного построения участков устанавливается
на основе классификации предметов труда, закрепленных за цехом.
С.П. Митрофанов, В.А. Петров, Е.Г. Яковенко и другие ученые предло-
жили ряд методов классификации обрабатываемых деталей по конструк-
тивно-технологическому признаку для организации предметно-замкнутых
участков. В основу этой классификации положены признаки, опреде-
ляющие конструктивный тип и технологический маршрут обработки
детали. Так, машиностроительные детали подразделяют по следующим
основным признакам: форма, габариты, технологический маршрут об-
работки, конструктивный тип. Каждый из признаков определяет те или
иные технологические параметры обработки: тип оборудования, его
размеры и мощность, последовательность обработки, характер техноло-
гической оснастки (рис. 4.9). На основе такой классификации подбира-
ются группы однородных деталей, обрабатываемых по одинаковым или
сходным технологическим процессам для формирования предметно-замк-
нутых участков.
Признак классификации детали	На какие технологические параметры оказыбает блияние
Форма	Тип оборудования
Габариты	Размеры и мощность оборудования
Технологический маршрут обработки	Последователь- ность обработки
Конструктивный тип	Тил применяемой оснастки
Группы деталей
Рис. 4.9. Классификация деталей для формирования предметных участков цеха
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени 85
Итак, пространственные связи в производственном процессе (то,
что обычно называют его организацией в пространстве), определяя состав,
взаимное расположение и взаимодействие подразделений предприятия,
оказывают большое влияние на результаты их функционирования. При
этом наивысшая эффективность достигается в том случае, если простран-
ственные связи обеспечивают максимальный уровень прямоточности,
пропорциональности, непрерывности и специализации совокупного про-
изводственного процесса и отдельных его операций, что наилучшим об-
разом достигается в поточном производстве.
4.4.	Особенности производственной структуры
отдельных цехов основного производства
Особенности процессов отдельных производств обусловливают осо-
бенности производственной структуры. Производственная структура
литейных цехов характеризуется постоянным составом основных
производственных подразделений, которые обычно называют отделе-
ниями. Кроме того, в состав цеха входит ряд вспомогательных отделе-
ний и хозяйств.
К основным относят следующие отделения: землеприготовитель-
ное, стержневое, формовочное, плавильное, очистное и термическое,
к вспомогательным отделениям и хозяйствам — склады по приему,
хранению и выдаче формовочных и шихтовых материалов, топлива, гото-
вых отливок; модельное и опочное хозяйство, занятое приемом, хранением,
содержанием, ремонтом и выдачей опок, моделей и инструмента; ковшо-
вое; ремонтное хозяйство, занятое содержанием и ремонтом оборудования,
зданий, сооружений, коммуникаций; цеховая лаборатория, в которой
проводят обычный и экспресс-анализы сырья, материалов, расплав-
ленного металла, лабораторный контроль и испытание отливок.
Все отделения литейного цеха, как правило, организуются по техноло-
гическому признаку. Поскольку отдельные операции производственного
процесса получения отливок комбинируются в определенной техноло-
гической последовательности (за приготовлением смеси следует фор-
мовка, затем заливка, выбивка, очистка литья), то технологическое
построение отделений цеха совпадает с поточным движением предме-
тов труда. Поток материалов последовательно, без возвратных движе-
ний проходит все отделения цеха.
При больших объемах выпуска литья и высокой степени механиза-
ции производства внутри формовочного отделения создаются предметные
участки по изготовлению отдельных групп отливок либо по развесу
(пролеты или конвейеры крупного, мелкого, среднего литья), либо по
86
Раздел I. Организация основного производства
методам их получения (участки литья: под давлением, центробежного,
кокильного, по выплавляемым моделям и др.).
Пространственное расположение отделений цеха должно обеспечить
прямоточность процесса (прямолинейность грузопотоков), максимальное
использование площадей, удобство обслуживания оборудования и рабо-
чих мест. Этим требованиям удовлетворяет расположение литейного
цеха, потребляющего большое количество грузов, ближе к сортировоч-
ной станции со стороны ввоза. Внутри цеха отделения, потребляющие
наибольшее количество грузов (склады шихтовых и формовочных ма-
териалов), располагают в начале потока материалов, обычно в торцо-
вых пролетах литейного цеха. Непосредственно к складу формовочных
материалов примыкает землеприготовительное отделение, а к складу
шихтовых материалов и топлива — плавильное отделение, затем фор-
мовочное, заливочное, очистное и отрубное. При проектировании ли-
тейных цехов используют типовые проекты компоновок в зависимости
от вида и развеса литья, методов его получения и мощности цеха. Ти-
повые проекты приведены в соответствующей литературе. Схема ком-
поновки отделений небольшого литейного цеха показана на рис. 4.10.
Производственная структура кузнечных цехов, как и литейных,
характеризуется относительной простотой и постоянством состава от-
делений.
К основным относят заготовительное, свободной ковки, штампо-
вочное, очистное и термическое отделения. В заготовительном отделении
осуществляется резка различными методами (на ножницах, вырубных
прессах, распиловкой, огневой резкой и т.д.) поступающего в цех ме-
талла на заготовки под ковку и штамповку, в очистном — обрезка
и очистка поковок и штамповок от окалины, в. термическом — тепло-
вая обработка поковок и некоторых заготовок для снятия остаточных
внутренних напряжений.
К вспомогательным отделениям и службам относят: склады по
приему, хранению и выдаче металла, заготовок, готовых поковок и штам-
повок, а также штампов и инструмента; штампово-инструментальное
отделение, на которое возлагается изготовление, ремонт и восстановле-
ние штампов и кузнечного инструмента; ремонтное хозяйство, занятое
содержанием и ремонтом оборудования, зданий, сооружений и энерге-
тических коммуникаций.
Как правило, отделения кузнечного цеха, кроме отделений свобод-
ной ковки и штамповки, строятся по технологическому признаку. Ко-
вочно-штамповочные отделения в зависимости от размера цехов, харак-
тера и объема выпускаемых поковок и штамповок могут формироваться
по группам и размерам однородного оборудования и по предметному
признаку.
Отделение осбетления боды
г
4 Термическое
• отделение
Смесеподгото-
бительное
Г 1	1 t
Плабильное отделение |
—п Кобшобое
Склад
шихтобых
и формовочных
материалоб
Смесеприго-
тобительное
отделение
------------2
Цехобая
Санузел	подстанция
Залибочное
Химическая
лаборатория
Цбетноли-
шейное х
отделение
Кладобая
111111
НИ

Стержнебое
отделение
Земельная
та°1ХЩШЯй(Ш'га1^в( ~ Bmiummme
стержней________________________установки
Формобочное отделение
1
132 000
Рис. 4.10. Схема компоновки отделений литейного цеха
Всломогатель-
ноя_плрщадь^
^Участок дробей,
•.метной очистки-.
1 отлибок ;
• Обрубное [
i отделение i
§&
Участок пескогидраблической
очистки отлибок
. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
оо
88
Раздел I. Организация основного производства
При построении отделений по группам однородного оборудования
на производственном участке размещается ковочно-штамповочное обо-
рудование, относящееся к определенной технологической группе. В этом
случае цех будет состоять из отделений, оснащенных молотами свободной
ковки, паровоздушными штамповочными молотами, горизонтально-ко-
вочными машинами, быстроходными механическими прессами и т.д.
В цехах с большим количеством однотипного оборудования форми-
руются участки, в которых оно сосредоточивается по размерным группам:
молоты с массой падающих частей от 3 до 5 т, от 2 до 3 т, от 1 до 2 т, 1т
и менее. Формирование штамповочных участков по этому принципу
облегчает настройку, замену и переброску штампов с одного молота на
другой.
При больших объемах выпуска однородных штамповок с устойчи-
вой номенклатурой отделения организуются по предметному признаку.
В этом случае на одном участке располагаются различные виды обору-
дования в соответствии с последовательностью выполнения операций
технологического процесса. Например, на участке штамповки коленча-
тых валов сосредоточены нагревательное оборудование, ковочный мо-
лот, обрезной и штамповочные прессы, пресс для правки, термическое
и очистное оборудование. Предметный принцип построения отделений
кузнечного цеха наилучшим образом реализуется при организации по-
точных и автоматических линий. Расположение отделений внутри цеха
должно отвечать требованиям обеспечения прямоточности, прямоли-
нейности грузопотоков и максимального использования производст-
венных площадей.
Обычно к складу металла непосредственно примыкает заготовитель-
ное отделение, в котором расположено оборудование для резки металла.
Далее (по направлению потока металла) располагаются ковочно-штам-
повочные отделения, концентрирующие оборудование по убывающим
весовым группам: ближе к складу заготовок — более тяжелое оборудо-
вание, затем более легкое, затем термическое и очистное отделения.
Замыкает поток металла склад готовых поковок.
Обычно кузнечные цехи располагаются в зданиях Ш- и П-образной
формы, где обеспечивается хорошая освещенность и вентиляция (аэрация)
помещений, изоляция отделений, особенно тяжелых молотов, и можно
использовать открытые или навесные склады металла. Кроме того, при
такой компоновке предметы труда в производстве движутся параллель-
но по отдельным продольным пролетам, сходясь в поперечном, где
располагаются отделения термической обработки, очистки и склад по-
ковок (рис. 4.11).
Кузнечные цехи с широким применением электрического нагрева
и кузнечно-штамповочные цехи массового производства штамповок
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
89
Рис. 4.11. Схема размещения отделений и служб кузнечно-штамповочного цеха в здании П-образной
формы: 1 — штамповочное (молотовое) отделение; 2— высадочное отделение; 3—термическое
отделение; 4 — ремонтная мастерская оборудования и инструмента; 5, 6 — склады штампов;
7— мостовой кран грузоподъемностью 10 т; 8,9,10— мостовые краны грузоподъемностью 5 т;
11 — травильное отделение; 12—участок приемки поковок; 13 — участок механической очистки;
14 — участок чеканки; 15 — бытовые помещения; 16 — кран грузоподъемностью 2 т
небольшого развеса располагаются в многопролетных зданиях сплош-
ной застройки.
Расположение оборудования (печей, молотов, прессов) внутри про-
изводственных участков или пролетов кузнечных цехов по отношению
к оси пролета может быть перпендикулярным и продольным. В первом
случае поток металла будет идти перпендикулярно к оси пролета, во
втором — вдоль нее. Первый вариант расположения оборудования бо-
лее целесообразен при организации технологически замкнутой цепоч-
ки рабочих мест, если на последующих рабочих местах не требуется
доработка заготовок. В случае, если по ходу технологического процесса
изготовления поковок и штамповок требуется различное оборудова-
ние, эффективнее его продольное расположение.
Производственная структура сборочных цехов, как и механиче-
ских, характеризуется большим разнообразием (как по составу, так
и по расположению производственных участков). Состав и расположе-
ние участков сборочного цеха зависит прежде всего от принятого мето-
да организации сборочного процесса. Он может быть организован по
узловому, предметному или смешанному типу. В первом случае на са-
мостоятельных участках отдельно собираются сборочные единицы ма-
шин, а затем производится общая сборка, во втором случае на участке
выполняются все сборочные операции.
90
Раздел I. Организация основного производства
Выделение участков узловой сборки, особенно при больших объемах
выпуска машин, создает предпосылки для территориального объедине-
ния обрабатывающей и сборочной стадий производственного процесса,
благодаря чему предметная структура организации механических цехов
органически переходит в предметную структуру сборочного процесса.
Участки для сборки узлов располагаются в механосборочных цехах,
а окончательная (общая) сборка машин производится в специальном
сборочном цехе. По такому принципу организуется сборочное произ-
водство автомобильных, тракторных и других заводов. Сборка отдельных
узлов и агрегатов происходит в соответствующих предметных механо-
сборочных цехах (моторном, заднего моста, узлов управления, коробки
передач и др.), а общая сборка — на главном сборочном конвейере.
Облегчается процесс общей сборки, его организация, планирование,
учет и контроль. В сборочный цех поступает не множество различных
деталей, как при смешанной сборке, а ограниченное количество гото-
вых узлов и агрегатов.
В зависимости от номенклатуры и объема выпуска машин произ-
водственные участки в сборочных цехах могут формироваться по пред-
метному, смешанному или технологическому признаку.
В массовом производстве однородных машин основными структур-
ными производственными подразделениями сборочного цеха являются
поточные линии для сборочных единиц или машины в целом.
При одновременной сборке нескольких типов машин (например,
металлорежущих станков) сборочный цех может быть построен по
смешанному признаку, когда организуются предметные участки по
сборке общих для всех машин сборочных единиц или агрегатов и сме-
шанные участки узловой и общей сборки станков определенного
типа (рис. 4.12).
Технологическое построение участков предполагает их специализацию
на выполнении однородных сборочных работ. Например, при поточной
сборке самолетов выделяются участки стыковки крыльев, установки,
монтажа и испытания шасси, двигателей и др.
Пространственное расположение сборочных цехов и участков внутри
цеха должно обеспечивать минимальные затраты на перемещение пред-
метов труда. Наиболее эффективно эта задача решается при расположении
сборочного цеха в конце пролетов завершающей стадии обработки.
Если сборочный цех находится в одном корпусе с механическими, то
наиболее удачным является его расположение перпендикулярно к спе-
циализированным пролетам механических цехов, поскольку готовые
узлы и детали в этом случае подаются по кратчайшему пути. Схема та-
кого расположения сборочного цеха для массового производства при-
ведена на рис. 4.13.
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
91
Кладобые
Контора цеха Бухгалтерия
II |о ” О .□ Т □	□
1—1 деталей зубофрезерных
_________и других станкоб
деталей крупных карусельных станкоб
Комната
отдыха
=А=
Злектролаборатория
□
□
□ □
Механические мае-
□ терские □________
о I
нормальных
деталей.
С’
— - _ ~
Инструментальная
кладовая^
Сборка поперечно-строгальных
и долбежных станкоб
Сборка уникальных станкоб
Узлобая сборка серийных
карусельных станкоб
Сборка зуборезных
станкоб
Узлобая сборка карусельных
станкоб 6, fl 10 м
Общая сборка карусельных
станкоб 6, fl 10 м
Й
Сборка 18~метробого
карусельного станка
и	□	----
Электромонтажный участок
Общая сборка серийных
карусельных станкоб
Узлобая сборка серийных
карусельных стойкой
ЫЛотг °
Табельная
Уникальное станочное
оборудобание
(механический цех)
□ □ □
Уникальное станочное
оборудобание
{механический цех)
□
□
о
□
□
□
□
□
□
в
□
%
1
g
i
□
□
Рис. 4.12. Схема планировки сборочного цеха по смешанному типу
Расположение участков в сборочных цехах зависит от конструкции
и габаритов выпускаемых машин, а также от принятой организации
сборочного процесса. При сборке машины на конвейере участки (ли-
нии) сборочных единиц размещаются таким образом, чтобы рабочие
места, на которых выполняются завершающие операции, находились
в непосредственной близости от главного конвейера. Для этого следует
участки (линии) узловой сборки размещать под прямым углом к глав-
ной линии общей сборки (рис. 4.14).
92
Раздел I. Организация основного производства
Рис. 4.13. Схема расположения сборочного цеха при предметной структуре
построений механических цехов
Готовая'
машина
Линия (участок) сборки подЬески
Линия (участок) сборки тельфера
Линия (участок) сборки тележки
Линия (участок) сборки редуктора
Рис. 4.14. Схема расположения участков узловой и агрегатной сборки
в сборочном цехе
При стационарной, индивидуальной или серийной сборке участки
желательно располагать так, чтобы сборка тяжелых и крупногабарит-
ных машин производилась ближе к механическим цехам, поставляющим
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени 93
узлы и детали, а участки сборки более легких и мелких машин могут
располагаться дальше, поскольку обеспечение их отдельными узлами
и деталями может осуществляться со специальных комплектовочных
складов.
4.5.	Организация производственного процесса во времени
Процесс производства организуется во времени через временные
связи.
Временное связи — это отрезки (или моменты) времени, в течение
которых‘Проходят отдельные стадии совокупного или частичного про-
цесса либо фиксируются его промежуточные или конечные результа-
ты — события. Временные отношения между элементами процесса
связаны с пространственными. Пространственное расположение объ-
ектов в определенной последовательности предполагает, что операции
процесса во времени должны выполняться в такой же последователь-
ности. Системные свойства временных связей проявляются в том, что
эти связи соединяют вещественно-трудовые элементы процесса в про-
странств!е и во времени таким образом, что все подразделения пред-
приятия функционируют так, чтобы обеспечить изготовление конечного
продукта в заранее обусловленный момент. В этом случае время высту-
пает каю непосредственная производительная сила.
Все виды связей объектов предприятия во времени обеспечивают
его работу в запроектированных параметрах и осуществляются через
материальные, энергетические и информационные потоки между эле-
ментами системы.
Нарушения потоков любого вида (материальных, информационных)
во времени (или, как говорят применительно к системным понятиям свя-
зи, шумы, помехи, искажения) выводят систему из равновесия (уменьша-
ется запланированный объем выпуска продукции, происходит перерас-
ход материальных и трудовых ресурсов и т.п.), причем это относится не
только к функциональным временным связям, но и к связям развития,
управления и др.
Совокупный процесс может быть устойчивым, т.е. проходить без
потерь из-за нарушения временных связей, только в том случае, если
время выхода (окончания частичного процесса) в предыдущем объекте
согласуется с временем входа (начала процесса) в последующем. Дру-
гими словами, работа всех элементов системы (производств, цехов,
участков, рабочих мест) как на входе, так и на выходе их должна быть
согласована во времени. Это означает, что моменты начала и оконча-
ния каждой работы должны быть зафиксированы на бесконечной шкале
времени в виде событий. Поэтому временные связи в производственном
94
Раздел I, Организация основного производства
процессе выступают прежде всего в виде календарного периода, в тече-
ние которого осуществляется преобразование ресурсов в продукцию
(изготовление единицы продукции). Этот период называют временем
производства (длительностью производственного цикла). Данное поня-
тие относится как к готовому продукту, так и к отдельным его частям.
Время производства состоит из двух основных периодов — рабочего
и естественного. Рабочий период — это время, в течение которого пре-
образование материальных ресурсов в готовый (конечный или частич-
ный) продукт осуществляется в результате технических, энергетических
и трудовых процессов. Во время естественных процессов преобразова-
ние материальных ресурсов происходит под воздействием сил природы
(старение, сушка, остывание и др.).
Время производства оказывает большое влияние на эффективность
производства, поскольку с его увеличением возрастает сумма средств,
связанных в производственном процессе. Поэтому предприятие заин-
тересовано в сокращении времени производства.
В любом производственном процессе время носит двойственный
характер. С одной стороны, оно выступает в качестве меры затрат тру-
довых ресурсов на единицу продукции (часы, рабочие дни и др.), с дру-
гой — в качестве меры скорости преобразования всех ресурсов в готовый
продукт. Однако между ними существует количественная связь. Если
обозначить через R количество ресурсов, затрачиваемых на изготовле-
ние единицы продукции, а через v — среднюю скорость их преобразо-
вания в готовый продукт, то рабочий период (в рабочих днях, часах или
сменах) определится по формуле
T = R/v.	(4.3)
Взаимосвязь времени как календарного (астрономического) перио-
да и как меры затрат и скорости преобразования ресурсов показана на
рис. 4.15.
Таким образом, для построения временных связей в производствен-
ном процессе, т.е. для определения состояния системы (ее плана) на
шкале времени, необходимо для продукции каждого вида и ее части
определить объем и скорость преобразования ресурсов в готовый про-
дукт (его часть). Из формулы (4.3) видно, что чем меньше объем ресурсов,
затрачиваемых на единицу продукции, тем короче рабочий период.
Ресурсы преобразуются в продукцию только во время трудового
процесса, т.е. непосредственно в течение рабочего времени. Поэтому
скорость преобразования зависит прежде всего от режима труда, опре-
деляемого законодательством, которое устанавливает продолжитель-
ность труда рабочего в единицу астрономического времени (в сутки,
в неделю), а также от количества рабочих циклов в этот промежуток.
Поэтому суточная, например, скорость (vcyT) является произведением
4. Организация производственного процесса в пространстве и so времени
95
Рис. 4.15. Схема взаимосвязи временных факторов в производственном процессе
сменной скорости (vCM) и количества рабочих смен в сутки (АГСМ), т.е.
vcyT = vCM/SCM. Тогда среднесуточная скорость преобразования ресурсов
(vcp) за неделю определится так:
vcp =	(4.4)
где кр.д — количество рабочих дней (суток) в неделю; 7 — календарное
число дней в неделе.
Из выражения (4.4) видно, что наивысшая среднесуточная скорость
преобразования ресурсов, а следовательно, минимальная длительность
цикла, достигается в производствах, где процесс не прерывается ни ме-
жду сменами, ни на выходные дни. Такие процессы называют непре-
рывными (металлургические, химические, термические и др.).
В большинстве же отраслей материального производства процессы
организуются применительно к трудовому режиму людей и поэтому
прерываются в соответствии с ним как внутри смены (на обеденный
перерыв), так и в пределах рабочих суток (на вторую или третью смену,
если она является нерабочей).
Таким образом, на длительность цикла влияют и социальные фак-
торы, определяющие режим и длительность рабочего времени работни-
ков. Другими словами, адаптация процесса производства предприятия
к трудовому режиму так или иначе снижает скорость преобразования
96
Раздел I. Организация основного производства
ресурсов в готовый продукт, увеличивая длительность цикла. Так, пе-
рерыв процесса на выходные дни удлиняет его в 1,4 раза по сравнению
с непрерывным режимом. При двухсменной работе цикл увеличивается
в 2 раза, а при односменной — в 4. Такой режим работы характерен для
машиностроения.
Время, в течение которого над предметами труда непосредственно
не совершается никаких действий, называется временем перерывов. Оно
состоит из перерывов в течение рабочего (режимного) и нерабочего
времени. Первые — это время между окончанием обработки детали на
предыдущей операции и началом следующей {межоперационные пере-
рывы)', вторые связаны с режимом производственного подразделения
(перерывы между сменами, выходные, праздничные дни и т.п.).
Межоперационные перерывы складываются из времени:
•	ожидания каждой деталью начала операции и после нее до тех пор,
пока не будет обработана последняя деталь заданной партии {перерыв
партионности),
•	ожидания на рабочем месте, занятом изготовлением других дета-
лей; они возникают в том случае, если предыдущая операция заканчи-
вается раньше, чем рабочее место освобождается для последующей
операции;
•	пролеживания деталей перед сборкой или в ожидании комплекто-
вания в сборочную единицу, пока не будут закончены другие, более
трудоемкие, детали, входящие в этот комплект {перерыв комплектации).
На длительность межоперационных перерывов, а следовательно,
и производственного цикла, большое влияние оказывают способы пере-
дачи обрабатываемых деталей с предыдущей операции на последующую.
Эти способы называют видами движения предметов труда в производ-
ственном процессе. В машиностроении применяют три основных вида
движения предметов труда: последовательный, параллельный, парал-
лельно-последовательный.
При последовательном движении партия обрабатываемых де-
талей передается с одного рабочего места на другое целиком, а после-
дующая операция начинается после окончания обработки последней
детали в партии на предыдущей операции (рис. 4.16). Для упрощения
и наглядности на графике время на межоперационную транспортировку
и пролеживание партии деталей перед рабочим местом не предусмотрено.
Каждая деталь, за исключением первой и последней, пролеживает на
каждом рабочем месте дважды: перед началом обработки и после нее
до окончания обработки последней детали.
Общее время пролеживания детали на данном рабочем месте равно
£(и -1), где ti — время обработки, а п — размер партии. Общее же время
перерывов в работе по всем операциям Тп равно (и - 1)]^£, где коп ““ ко"
/=1
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
97
Рис. 4.16. Г рафик последовательной обработки партии деталей: а\—время ожидания деталью начала
обработки на первой операции; а'2—время ожидания после окончания операции
личество операций в данном производственном процессе. Следователь-
но, общая длительность цикла обработки всей партии деталей (Тпосд)
будет равна времени обработки одной детали по всем операциям
плюс суммарное время пролеживания одной детали по всем операциям:
Kpn	К-ОП	Коп
^ПОСЛ =	4’ + (я ~ 1)^ =	’
1=1
(4.5)
Таким образом, общая длительность цикла обработки партии деталей
при последовательном их движении пропорциональна размеру партии
и длительности обработки одной детали на всех операциях. Как видно из
формулы (4.5), основную долю длительности цикла составляют переры-
вы (ожидания). В этом заключается главный недостаток последователь-
ного движения предметов труда, хотя его организация характеризуется
простотой и отсутствием простоев оборудования.
При параллельном движении каждая деталь немедленно пере-
дается с одного рабочего места на другое, обработка ее по всем опера-
циям осуществляется непрерывно, пролеживание детали исключается.
Это намного снижает длительность производственного цикла. Однако
поскольку в движении находится партия деталей, то каждая из них
7 Зак. 2150
98
Раздел I. Организация основного производства
пролеживает или после обработки на последней операции (первая де-
таль), или перед началом новой операции (последняя деталь), или там
и там (любая деталь партии, кроме первой и последней).
Так как детали пролеживают в ожидании окончания обработки всей
партии на наиболее длительной («главной») операции, то ожидание бу-
дет равно Ггл(я -1), где Ггл — время обработки детали на наиболее дли-
тельной операции.
Общая длительность производственного цикла обработки всей пар-
тии деталей по всем операциям
^"ОП
7’1Ир=£$+^-1).	(4.6)
/=1
Как видно из графика, приведенного на рис. 4.17, при параллельном
движении деталей на операциях, продолжительность которых меньше
продолжительности «главной» операции, возникают простои рабочих
мест (4rpi; fa; fa; ^б), которые тем больше, чем больше разница
в продолжительности между «главной» и данной операциями.
Рис. 4.17. График параллельной обработки партии деталей: fnp1,..tnp6 — перерывы в обработке
на операциях, длительность которых меньше главной (наибольшей)
Общее время простоев по всем рабочим местам
^пр = (и ~ 1) i = (Л — 1) 2^ Огл “ ?)•
/=1 /=1
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
99
Таким образом, значительное сокращение длительности цикла об-
работки при параллельном движении предметов труда достигнуто це-
ной значительных простоев рабочих мест, т.е. дополнительных затрат
ресурсов. Эти затраты примерно в 20 раз больше, чем достигаемая при
этом экономия от сокращения времени пролеживания обрабатываемых
деталей.
Причина простоев, как видно из рис. 4.17, — нарушение принципа
пропорциональности, хотя здесь максимально реализованы принципы
непрерывности и параллельности. Основным путем устранения этого
противоречия является выравнивание продолжительности операций на
различных рабочих местах производственного процесса, т.е. их синхро-
низация, что подробно рассматривается в гл. 5.
При параллельно-последовательном движении (рис. 4.18)
обработка партии деталей организуется так, что на каждом рабочем
месте работа идет без перерывов, но обработка первой детали на после-
дующей операции начинается раньше, чем закончена обработка послед-
ней детали на предыдущей операции, т.е. имеет место параллельная обра-
ботка одной и той же партии деталей на смежных операциях. При этом
возможны три вида сочетаний продолжительности смежных операций:
1)	продолжительности смежных операций (как предыдущей, так и по-
следующей) одинаковы; в этом случае между ними организуется парал-
лельная обработка деталей, которые могут передаваться поштучно;
2)	продолжительность последующей операции меньше продолжи-
тельности предыдущей. Момент начала обработки первой детали на
последующей операции устанавливается таким образом, чтобы к мо-
менту окончания обработки последней детали партии на предыдущем
рабочем месте на последующем были обработаны все детали этой пар-
тии, кроме последней (см. рис. 4.18, операция 2). Время задержки на-
чала обработки («сдвиг») 5/ определяется по графику или по формуле
•Si = (kt ~	-1),
где Гб ь 41 i — продолжительность соответственно большей и меньшей
смежных операций;
3)	продолжительность последующей операции больше продолжи-
тельности предыдущей. Обработка первой детали на следующем рабо-
чем месте может быть начата сразу же после обработки на предыдущем
(см. рис. 4.18, операции 2 и 3).
График параллельно-последовательного движения показывает, что
сочетание ббльших и меньших или одинаковых по длительности опера-
ций происходит с перекрытием времени обработки, возникающим дваж-
ды: при выполнении короткой операции с предыдущей и с последую-
щей. Численно это «перекрытие» (П/) равно длительности обработки
100
Раздел I. Организация основного производства
Время обработки, мин
Рис. 4.18. Г рафик параллельно-последовательной обработки партии деталей: SVS2—продолжитель-
ность смещений (сдвигов) при сочетании соответственно большей и меньшей операций; П1( П2, П3—
время «перекрытия» (параллельной обработки) при сочетании меньшей и большей операций
на короткой операции (4р,), умноженной на число деталей в партии без
одной, т.е. П/= (п - 1)4р/. Общее время перекрытия по всем операциям
КрП	К
'Em = (п- 1)£Х<>
/=1	1=1
где к — количество сочетаний обработки коротких операций с более
продолжительными, численно равное их числу без одной.
Общая длительность цикла обработки при параллельно-последова-
тельном движении
Л!оп	Ябп	К
Тп-„ = тпосл -	(4.7)
/=1	/=1	/=1
Длительность цикла при таком движении меньше, чем при последо-
вательном, на величину суммарного перекрытия (параллельности).
В частных случаях, когда время обработки последовательно умень-
шается или увеличивается от операции к операции либо сначала по-
следовательно увеличивается (^ >	> 6 > — > а затем уменьшается
(Zi <	< Ъ < •••< в»), время сдвигов при параллельно-последовательном
движении перекрывается временем ожидания обработки. Длительность
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
101
цикла равна длительности его при параллельной обработке. В этих слу-
чаях при организации процесса следует отдать предпочтение параллель-
но-последовательной обработке деталей (будут отсутствовать простои
рабочих мест).
Отношение длительности цикла при параллельном и параллель-
но-последовательном движении к длительности цикла при последова-
тельном принято называть коэффициентом параллельности'.
^пар 1— -^"пар / 7"поел ИЛИ А^Пар 2 — -^п-п/ -^посл •
При прочих равных условиях коэффициент параллельности тем выше,
чем больше размер партии.
Формулы (4.6) и (4.7) справедливы только при поштучной передаче
деталей с одного рабочего места на другое, что допустимо только при
небольших размерах партии (л). При больших значениях п передача де-
талей при параллельном и параллельно-последовательном движении
может осуществляться передаточными или транспортными партиями
(р), которые должны быть меньше и кратны п. В этом случае формулы
(4.6) и (4.7) примут соответственно вид:
Коп
Лтар =р£/ = (» "Жл,'	(4.8)
1=1
«Ьп	К
n.n=«£?-(«-1p)Z4p/.	(4.9)
м	м
Из формул (4.8) и (4.9) видно, что передача деталей партиями по
сравнению с поштучной увеличивает длительность производственного
цикла обработки при любом виде движения. В частности, при р~п
формулы (4.8) и (4.9) превращаются в формулу (4.5).
Как параллельное, так и параллельно-последовательное движение
требует тщательного согласования производственного процесса во вре-
мени.
Рассматривая виды движения, нельзя не заметить одной важной
особенности: пролеживание деталей обусловлено организацией обработ-
ки партиями. Другими словами, первый принцип эффективной органи-
зации производственных процессов (принцип партионности) вступил
в противоречие с другими принципами (непрерывности и параллельно-
сти). Это противоречие полностью устраняется в поточном синхрони-
зированном производстве, где движение предметов труда организуется
поштучно, а в других типах производства оно сводится к минимуму пу-
тем определения оптимального размера партии, при котором имеет место
наиболее рациональное сочетание экономии от повышения партион-
ности и уменьшения потерь из-за увеличения в связи с этим длитель-
ности производственного цикла.
102
Раздел I. Организация основного производства
Длительность производственного цикла изготовления машины вклю-
чает помимо циклов изготовления отдельных деталей продолжитель-
ность сборки отдельных сборочных единиц (узловая сборка), агрегатов
(агрегатная сборка) и машины в целом (общая сборка), а также отде-
лочных операций, операций регулировки, обкатки и испытаний. При
этом некоторые сборочные и отделочные операции, как и изготовле-
ние отдельных деталей, могут выполняться параллельно. Для увязки во
времени частичных процессов по изготовлению машины целесообраз-
но строить цикловой график. На рис. 4.19 изображена принципиальная
схема производства отдельных деталей, узловой и общей сборки про-
стейшей машины, состоящей из одного агрегата, четырех сборочных
единиц и двенадцати деталей.
Дет.№1
Дет №2---------
Дет №5-11 шт
деЯ1 №3~ Сборка узла № 1
Дет If IШ11ШШ
Дет. У' 6 Сборка узла № 2
Дет №8 Сборка
1	узла if 3 ;
Деи If 9 Ш 111111 i I
Дет.№ 10
Дет, № 11
Дет V 12
Сборка агрегата
Сборка узла №4
4/7
Сборка и испытание
машины

Время с тала запуска деталей б произбодстбо, дн
\Ю \15	\20	\25	\30
35	30	25	20	15	10	5
Время до окончания срока изготобления машины, дн.
_40
О
УШ/Ш/к ’ общая сборка	1ГП ITlIlIHlI - узлобая сборка
Г I - агрегатная сборка i-------------------------1 - изготобление отдельных деталей
Рис. 4.19. Принципиальный график производственного цикла изготовления
простейшей машины
Цикловой график позволяет установить не только общую дли-
тельность изготовления машины, но и возможность параллельного из-
готовления отдельных деталей и сборки узлов и агрегатов, а также
определить календарное время начала запуска деталей в производство.
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени 103
Из рис. 4.19 видно, что общий цикл изготовления машины составляет
40 дней. Поэтому если необходимо выпустить машину к определенно-
му сроку, то запуск деталей в производство (не всех деталей, а только
так называемых ведущих) следует осуществить на 40 дней раньше.
Под ведущей деталью понимается деталь, имеющая наибольшую
длительность цикла изготовления в системе сборочных единиц и агре-
гатов, сборка которых производится на более ранней стадии. В рас-
сматриваемом примере ведущей является деталь № 5. Как видно из
рис. 4.19, цикл ее изготовления самый короткий — один день, а, на-
пример, детали №2—14 дней, но деталей № 5 на машину идет 11 шт.
и они должны быть поданы на сборку за 29 дней до выпуска машины,
тогда как деталь № 2 — за 12 дней.
Длительность производственного цикла изготовления машины, как
и выбор ведущей детали, может быть определена путем составления
сетевого графика. Более подробно эти вопросы рассматриваются в раз-
деле IV.
Экономическое значение сокращения длительности производствен-
ного цикла состоит в уменьшении производственных площадей (для
хранения и сборки деталей, сборочных единиц и машин), незавершен-
ного производства и соответственно потребных оборотных средств, что
способствует улучшению использования основных фондов и повышению
рентабельности производства. Важным условием сокращения длитель-
ности производственного цикла является также более полная загрузка
оборудования и производственных мощностей во времени.
4.6.	Особенности организации процессов во времени
в литейных, кузнечных и сборочных цехах
В предыдущем параграфе вопросы организации производственных
процессов рассматривались применительно к механической обработке.
Построение их во времени в других производствах завода имеет осо-
бенности, обусловленные различиями в технологических процессах.
Литейное производство. К особенностям литейного производ-
ства относятся:
•	наличие в технологии литья физико-химических (плавка металла)
и естественных (сушка форм, остывание отливок) процессов, увеличи-
вающих длительность производственного цикла и требующих дополни-
тельных площадей; выполнение отдельных стадий процесса требует
более строгого согласования во времени, обеспечения максимального
перекрытия естественных и физико-химических процессов трудовыми;
•	строгая последовательность и постоянство операций по изготов-
лению отливок в соответствии с принятым методом (например, при
104
Раздел I. Организация основного производства
отливке в земляные формы: формовка — заливка — остывание ~ вы-
бивка форм — обрубка и очистка литья). Это упрощает технологиче-
ское проектирование, но требует согласования процессов во времени;
•	наличие в производственном процессе трудоемкой и ответствен-
ной операции — формовки, от качества которой зависит результат ра-
боты всего цеха;
•	большой грузооборот (на 1 т отливок требуется переместить свыше
20 т грузов); это требует четкой организации операций и поиска путей
их механизации и автоматизации;
•	повышенная загазованность атмосферы во время заливки и вы-
бивки форм, обусловливающая необходимость принятия специальных
мер по изоляции их от других операций по производству отливок.
Перечисленные особенности литейного производства необходимо
учитывать при построении производственного процесса во времени.
Вид движения предметов труда диктует и режим работы литейного
цеха, т.е. порядок выполнения отдельных операций.
При последовательном их выполнении или ступенчатом режи-
ме работы цеха операции литейного процесса по изготовлению одной
отливки или суточной программы их разделены во времени и, как пра-
вило, выполняются в разные смены. На рис. 4.20 показан график по-
следовательного выполнения операций литейного процесса в разные
смены с одним циклом формовки в сутки. Такая организация процесса
характерна для получения крупных отливок в небольших количествах.
Для более мелких отливок при последовательном выполнении опера-
ций применяется ступенчатый график с двумя циклами формовки в су-
тки. В результате производительность цеха увеличивается вдвое при
значительном сокращении длительности производственного цикла. Из
рис. 4.21 видно, что в производственном цикле изготовления отливок
при последовательном режиме работы основную долю времени зани-
мают естественные процессы и ожидание выполнения последующих
операций, поэтому длительность производственного цикла в этом слу-
чае максимальна.
При изготовлении большого количества мелких отливок применяют
параллельное движение, при котором операции разделяются не
во времени, а в пространстве. Из графика организации литейного про-
цесса (рис. 4.21) видно, что при параллельном выполнении операций
длительность производственного цикла изготовления отливки или их
партии незначительна, поскольку время ожидания сводится практиче-
ски к нулю. Благодаря более высокому уровню механизации и автома-
тизации при массовом производстве небольших отливок значительно
повышается производительность труда и снижается их себестоимость,
увеличивается выпуск литья на единицу производственной площади.
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
105
Наименобание операции	Смена			
	1-я	2-я	3-я	1-я второго, рабочего дня}
Формобка	ЛЯВ^В			
Сушка формы, ожидание залибки				
Залибко		шншшшшшп ЯВИВ		
Остыбоние отладки, ожидание быбибки		I			
Выдибка форм				
Ожидание одрудки			I		
Обрубка Ожидание отпррбки б механический иех				шлшшшшшт iW^j
480	960	1440	1920
Время, мин
хшттл - бсех отладок суточной программы--------------------отладка А
Рис. 4.20. График работы литейного цеха и изготовления отливкиД
при последовательном выполнении операций
Наименобание операции	Смена			
	1-я		2-я	3-я
Формобка				Нерабочая
			мшшшшшш/шшшшт.	
	1 1 *1			
Залибко				
	мшшншшштшмшшм			
	ur 1 1 1 11			
Остыбоние отлибок				
			мшшшяшшшшшшшл.	
		1		
Выбибка форм				
	Wffft ШШШЛ		шшшшшшншшшшмт	
	'1 ""1			
Очистка отлибок				
	тшш/шшшшш/шшт.		шш/шштшшшшшшт	
	- ""Ji			
О	480	960	1440
Время, мин
Рис. 4.21. График изготовления партии отливокД и работы отделений литейного цеха при параллельном
выполнении операций в две смены
106
Раздел I. Организация основного производства
Кузнечное производство. Одна из особенностей ковки и штам-
повки — постоянство и строгая последовательность операций. В боль-
шинстве случаев процесс состоит из двух основных операций: нагрева
и ковки (или штамповки), выполняемых на различных видах оборудо-
вания. Обычно первая операция — более длительная, а вторая — более
короткая, так как заготовка остывает быстро, а ковочное оборудование
имеет высокую производительность. Это обусловливает такую органи-
зацию процесса во времени, которая обеспечивает полное использова-
ние как нагревательного, так и кузнечно-штамповочного оборудования
и сокращение длительности производственного цикла.
Сочетание kobjch с нагревом в кузнечном производстве определяет
методы ковки: «отдельными выдачами» (пачками), «с подогревом»
и «с одного нагрева».
Отдельные выдачи партий заготовок в количествах, обеспечиваю-
щих полное использование вместимости печи (инг), загружаются для
первого нагрева, после которого выполняется первая операция ковки
(например, протяжка). После второго нагрева следует вторая операция
ковки (например, отделка). Схема такого метода ковки партии загото-
вок п = инг приведена на рис. 4.22.
Время, ч
Рис. 4.22. График организации процесса ковки «отдельными выдачами»: fHr1, fHr2 — время соот-
ветственно первого и второго нагрева; t& — время ковки по первой и второй операциям
Длительность цикла изготовления всей партии поковок
Tjj = ХАгг/ +
"нт М
Такой метод организации процесса ковки нерационален, так как
время нагревов не перекрывается временем ковки, вследствие чего
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
107
оборудование и рабочие простаивают. К тому же теряется остаточное
тепло первого нагрева. Поэтому он применяется лишь при изготовле-
нии сложных поковок в небольших количествах.
При ковке «с подогревом» каждая заготовка по окончании первой
операции сразу же помещается в печь для подогрева, продолжитель-
ность которого значительно меньше, поскольку используется остаточ-
ное тепло (рис. 4.23). Как видно из графика, время повторного нагрева
в значительной мере перекрывается временем ковки, поэтому переры-
вы сокращаются, а при определенных условиях могут быть сведены
к нулю.
Рис. 4.23. График организации процесса ковки «с подогревом» (п ~ 6 шт., лНг = 3 шт.)
При ковке «с подогревом» вся партия поковок разбивается на загру-
зочные партии исходя из вместимости печи и необходимости обеспе-
чить полную загрузку рабочих мест ковки. Минимальное количество
заготовок в загрузочной партии
_ *нг 2 + *к.б
"нг —	7 “j
*к.б
где ТНг2 — продолжительность подогрева; тк б — продолжительность наи-
более длительной операции ковки.
Если время подогрева значительно меньше времени первого нагре-
ва и вместимость печи не позволяет загружать в нее больше заготовок,
чем загрузочной партии (в примере принято, что в печи может нахо-
диться одновременно не более трех заготовок), то возникают неболь-
шие перерывы в ковке из-за ожидания окончания первого нагрева
108
Раздел I. Организация основного производства
последующей загрузочной партии (?ож). Продолжительность этого пе-
рерыва (время ожидания)
4)Ж = Онг I “^нг4с.б)*
Отсюда оптимальная загрузочная партия при Гож = О
^нг = 4тг 1/4с.б •
При изготовлении всей партии поковок общее время перерывов
*оп
2^4зЖ ” (41Г 1 “^4нг4с.б) (и/^НГ — !)•
/=1
Общая длительность цикла изготовления партии поковок определя-
ется по формуле
Т’к = 4<г + 2^4с.б/	“ ООнг 1 ~^нг4с.б)*
/=4
Если вместимость печи позволяет одновременно нагревать больше
заготовок, чем в загрузочной партии, то перерывы (ожидания) могут
быть сведены к нулю. Так, если в рассматриваемом примере допустить
нагрев одновременно четырех заготовок, благодаря чему первую заго-
товку второй загрузочной партии можно загрузить на минуту раньше,
то перерывы будут отсутствовать и продолжительность цикла будет ми-
нимальной.
При ковке «с одного нагрева», применяемой в основном для полу-
чения мелких поковок и штамповок с небольшим числом переходов,
операции выполняются последовательно. В этом случае возможно со-
гласование работы печей и рабочих мест ковки таким образом, что время
ожидания нагрева заготовок, кроме первой, будет равно нулю (рис. 4.24).
Наименьшая длительность цикла
*пх
Гк = 41г + Л тР, 4с h
где Кпх ~ количество переходов ковки (штамповки); tKi время ковки
на z-м переходе.
Наиболее выгодный размер загрузочной партии
/ Клх
^нг = 4тг / 4с i •
Уменьшение его приведет к перерывам в работе и простоям из-за ожида-
ния нагрева очередной заготовки, увеличение — к перегреву заготовок.
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
109
Операции
Нагреб
Заготовка
Отделка
Время, мин
Рис, 4.24. График организации процесса ковки «с одного нагрева» (л = 6 шт.)
Сборочное производство. Построение сборочных процессов во
времени имеет особенности, обусловленные характером расчлененно-
сти изделия (машины) на отдельные сборочные элементы:
•	большинство деталей перед установкой на машину предваритель-
но собирают в сборочные единицы, обособленные от других элементов
машины; это позволяет организовать их параллельную сборку;
•	сборочные операции в отличие от заготовительных и обрабаты-
вающих являются более однородными, легко поддаются элементарному
расчленению на отдельные переходы, что дает возможность перегруп-
пировки их в новые операции; это обстоятельство во многих случаях
создает благоприятные условия для уравнивания длительности опера-
ций по отдельным рабочим местам;
•	продолжительность сборочных процессов и операций зависит не
только от их трудоемкости, но и от числа рабочих, одновременно заня-
тых их выполнением, т.е. от так называемого фронта работу это позво-
ляет во многих случаях уменьшить длительность цикла сборки.
Сборочный процесс может быть организован последовательно, па-
раллельно-последовательно и параллельно.
Последовательная сборка машин применяется в том случае,
если все сборочные работы (от первой сборочной единицы до полной
сборки и испытаний) выполняет одна бригада сборщиков (рис. 4.25).
110
Раздел I. Организация основного производства
Время, ч
Рис. 4.25. График организации последовательной сборки двух машин (п = 2)
Общая длительность цикла (Т^осл) сборки партии (серии) машин (л)
выражается формулой
^посл ” h ’
Ы
^оп
где ^ti — продолжительность всех сборочных операций.
Типичный пример параллельно-последовательной сбор-
ки — сочетание параллельной сборки сборочных единиц на отдельных
рабочих местах при последовательной общей сборке на одном рабочем
месте (рис. 4.26).
Общая длительность цикла параллельно-последовательной сборки
серии машин снижается. Численно она определяется выражением
ГП-П “	4>.С
где гу — длительность сборки цикла наиболее трудоемкого узла; гох —
длительность общей сборки.
Однако возникают простои бригад на тех рабочих местах, где дли-
тельность цикла узловой сборки меньше длительности цикла общей
сборки. Общее время простоя
где ку — общее количество узлов, собираемых параллельно; tyt — дли-
тельность сборки /-го узла.
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени
111
Время, ч
Рис. 4.26. Г рафик организации парад лельно-п оследоватеяьной сборки двух машин (л = 2)
При организации параллельной сборки по всему сборочному
процессу длительность производственного цикла сборки серии машин
еще больше снижается (рис. 4.27). Численно она может определяться
по формуле
^пар = «у +/,о.с + (Я-1)—,
т
где т — количество параллельно собираемых машин.
Однако, как и в предыдущем случае, из-за некратности длительно-
сти цикла узловой сборки ритму общей сборки на рабочих местах воз-
никают простои, суммарная величина которых по всей серии машин
пар /	\
где Купар “ общее количество параллельно собираемых узлов; Шу. —
число параллельных рабочих мест на сборке z-го узла.
Таким образом, применение параллельной сборки по всему циклу
без уравнивания продолжительности операций не полностью ликвиди-
рует простои рабочих мест.
Если все операции сборочного процесса расчленить на отдельные
мелкие переходы и затем сгруппировать их в новые операции, можно
добиться либо равенства, либо кратности их. Так, если в рассматриваемом
112
Раздел I. Организация основного производства
Время, ч
Рис. 4.27. Г рафик организации параллельной сборки двух (1 и 2) машин без выравнивания операций
случае часть переходов сборки первого узла продолжительностью 2,5 ч
перенести на сборку второго узла, а с общей сборки — на сборку
третьего узла, то получим: = 10 ч, = 20 ч, = 10 ч, tOtC = 20 ч. То-
гда график полностью синхронизированного процесса будет иметь вид,
показанный на рис. 4.28.
Рис. 4.28. График организации параллельной сборки при выравнивании операций:
1,2—номера машин
4. Организация производственного процесса в пространстве и во времени 113
Из приведенного графика видно, что при той же общей трудоемко-
сти сборка машин продолжается 50 ч, простои рабочих мест полностью
исключаются, количество бригад узловой сборки уменьшается с шести
до четырех, благодаря чему снижается общий цикл сборки и значительно
повышается производительность сборочного процесса.
8 Зак. 2150
5.	Организация поточного
и автоматизированного производства
5.1.	Понятие о поточном производстве.
Разновидности поточных линий
Поточное производство — такая форма организации производства,
при которой процесс получения заготовок, обработки деталей, сборки
узлов и машин осуществляется непрерывно в порядке последователь-
ности операций. Его разработал и впервые использовал на своих пред-
приятиях по изготовлению автомобилей Г. Форд.
Характерными признаками поточного производства являются:
•	массовость выпуска продукции в течение более или менее дли-
тельного периода;
•	расчленение процесса изготовления продукта на простые операции
и закрепление их в пространстве за отдельными специализированными
орудиям труда или рабочими местами;
•	пространственное расположение оборудования или рабочих мест
друг за другом в порядке выполнения операций, исключающее встреч-
ные перемещения предметов труда при их обработке;
•	немедленная (без межоперационных пролеживаний) передача пред-
метов труда на следующую операцию по мере их обработки на преды-
дущей;
•	применение для межоперационного перемещения предметов труда
специальных транспортных средств, обеспечивающих определенную ско-
рость перемещения (а следовательно, и темп выполнения отдельных
операций и необходимую общую продолжительность процесса изготов-
ления единицы продукции).
В поточном производстве реализованы все принципы организации
идеального производственного процесса. Оно приближает процесс про-
изводства машин, который по своему характеру является дискретным,
к непрерывному, идеальному.
Расчленение процесса на составные элементы (операции) позволяет
любую сложную комбинацию их свести к сравнительно простым дей-
ствиям, что открывает большие возможности для применения машин
и автоматов, специально предназначенных для выполнения простей-
ших операций.
5. Организация поточного и автоматизированного производства
115
Последовательное расположение отдельных стадий процесса обеспе-
чивает экономию пространства и времени, так как предметы перемеща-
ются по кратчайшему пути без возвратных перемещений. А непосредст-
венная взаимосвязь рабочих мест расчлененного процесса обусловливает
необходимость немедленной передачи предметов на последующие опе-
рации, благодаря чему достигается высокая степень непрерывности
процесса.
Ритмичность производства в условиях потока обеспечивается пере-
мещением предметов труда с операции на операцию через строго опре-
деленный промежуток времени, называемый тактом потока, в течение
которого выполняются операции на всех рабочих местах.
Применение транспортных устройств для перемещения предметов
между операциями освобождает рабочего от не свойственной человеку
функции (быть тяговой силой), снижает его утомляемость и вместе
с тем обеспечивает экономию времени на выполнение вспомогатель-
ных элементов основных операций, ускоряет время перемещения и тем
самым увеличивает непрерывность и производительность процесса.
Первичным звеном поточного производства является поточная линия.
которая представляет собой совокупность взаимосвязанных рабочих
мест, предназначенных для обработки или сборки определенных пред-
метов.
В заводской практике не всегда удается организовать поточное про-
изводство в его идеальном, классическом виде. В большинстве случаев
это связано с объемом выпуска одинаковой продукции, не достаточным
для полной загрузки оборудования, а также невозможностью синхрони-
зировать длительность операций, сделать ее равной или кратной такту
потока. Это приводит к нарушению таких важнейших принципов иде-
ального производства, как специализация, пропорциональность, не-
прерывность и параллельность процесса. В связи с этим приходится
закреплять за поточной линией изготовление нескольких предметов,
а также допускать прерывность процесса и прибегать к использованию
поточных линий разных видов (рис. 5.1).
На однопредметной линии изготавливается продукция одного наиме-
нования (заготовка, деталь, узел, изделие) в течение длительного пе-
риода вплоть до смены объекта производства, а в ряде случаев —
и после этого, если, например, деталь изготавливается как запасная часть
для машин, снятых с производства, но находящихся в эксплуатации.
На многопредметной линии изготавливается продукция двух или более
наименований. Такие линии создаются в тех случаях, когда программа
выпуска продукции одного наименования не обеспечивает загрузку
комплекта оборудования линии. В зависимости от метода обработки
закрепленных предметов многопредметные линии подразделяются на
переменно-поточные и групповые.
116
Раздел I. Организация основного производства
Признаки классификации
По степени специализации
(количестбу закрепленных
за линией обрабатыбаемых
предметов
По методу обработки
закрепленных предметов
По степени непрерыбности
технологического процесса
По способу поддержания ритма
По характеру перемещения
предметоб труда
По биду применяемых
транспортных средстб
По типу конбейера
По характеру дбижения
конбейера
Характер сочетания поизнакоб
Рис. 5.1. Классификация основных видов поточных линий
на машиностроительных заводах
Переменно-поточной называется линия, на которой закрепленные за
ней детали (узлы, изделия) разного наименования изготавливаются
поочередно через определенные промежутки времени с переналадкой
оборудования. В период изготовления предметов данного наименова-
ния работа такой линии организуется по тем же принципам, что и од-
нопредметная.
Групповой называется линия, на которой детали разных наименова-
ний, закрепленные за линией, обрабатываются по групповой технологии
5. Организация поточного и автоматизированного производства
117
с использованием групповой оснастки либо одновременно, либо по-
очередно, но без переналадки оборудования.
Как одно-, так и многопредметные поточные линии могут быть не-
прерывными и прерывными.
На непрерывных линиях изготавливаемый (обрабатываемый) предмет
передается с операции на операцию непрерывно поштучно или не-
большими транспортными партиями с помощью механизированных
либо автоматизированных транспортных устройств — конвейеров —
через промежуток времени, равный или кратный такту потока. При
этом длительность операций на каждом рабочем месте близка, или рав-
на, или кратна этому такту.
При значительных отклонениях длительности операций от величины,
равной или кратной такту, т.е. когда отсутствует пропорциональность
частичных процессов, организуются прерывно-поточные линии, на кото-
рых обработка деталей на отдельных операциях прерывается, а средний
уровень производительности линии обеспечивается за счет заделов, об-
разующихся из-за разной продолжительности операций. В ряде случаев
прерывные участки создаются и на синхронизированных линиях для
устранения монотонности труда.
Непрерывно-поточные линии широко применяются в массовом произ-
водстве в различных цехах машиностроительных предприятий, но наибо-
лее часто — в сборочных процессах, так как в них легче всего добиться
выравнивания длительности операций путем их дробления и перегруп-
пировки. В заготовительных и обрабатывающих цехах использование
таких линий во многих случаях ограничивается невозможностью синхро-
низации операций и неполной загрузкой оборудования. Переменно-по-
точные линии чаще используются в сборочных и частично в обрабаты-
вающих процессах крупносерийного производства и в заготовительных
цехах массового производства.
По способу поддержания такта потока различают линии с регламен-
тированным и свободным ритмом.
На линиях с регламентированным ритмом такт потока строго под-
держивается с помощью конвейеров, перемещающих предметы труда
с определенной скоростью или с ритмичным пульсированием.
На линиях со свободным ритмом такт потока строго не регламенти-
руется во времени, поскольку длительность обработки на операциях не
совпадает с тактом. Средний такт поддерживается непосредственно ра-
ботниками линий с тем, чтобы обеспечить среднюю расчетную произ-
водительность линии за определенный период времени (час, период
обслуживания, смена), на который обычно и составляется стандарт —
план работы таких линий.
Организация работы поточных линий различных видов имеет свои
особенности, которые рассматриваются в последующих параграфах.
118
Раздел I. Организация основного производства
5.2.	Однопредметные непрерывно-поточные линии
При проектировании и организации поточной линии необходимо:
определить программу выпуска; выбрать нужное оборудование; устано-
вить основные рабочие параметры линии (такт, количество оборудова-
ния, рабочих, шаг и скорость конвейера); обеспечить синхронизацию
операций; выбрать планировку и транспорт линии.
Программа выпуска деталей (узлов, изделий) оказывает ре-
шающее влияние на выбор оборудования, характер технологии и другие
параметры поточной линии. Чем больше и «долговечнее» программа,
тем эффективнеё'линия. Если линия предназначена для выпуска деталей,
она должна удовлетворять не только текущие потребности предприятий
для сборки машин, но и полностью обеспечивать эксплуатационные
потребности действующего парка ранее выпущенных машин. Поэтому
потребность в деталях находится в прямой зависимости от программы
выпуска машин, длительности их выпуска, сроков их службы и стойко-
сти конкретных деталей в машине. Выпуск машин на заводе колеблется
от минимума в первые годы освоения их в производстве до максимума
в период полного насыщения рынка, затем следует снижение выпуска
вплоть до снятия машин с производства.
Выбор оборудования зависит от характера технологического
процесса, степени его расчлененности на простейшие операции, что
определяется величиной и «долговечностью» программы выпуска. Чем
больше программа и дольше продолжительность выпуска деталей, тем
легче расчленить технологический процесс на простейшие операции
и применить для их выполнения специальное оборудование. При этом
чем проще операция, тем проще оборудование, предназначенное для ее
выполнения. Необязательно применять только специальное оборудова-
ние. В большинстве случаев удается использовать серийно выпускаемое
оборудование, имеющее оснастку и приспособленное для выполнения
специальных операций в полуавтоматическом и автоматическом режи-
ме. Г. Форд утверждал, что в поточном производстве при механической
обработке деталей на 90 % операциях можно попользовать серийное
оборудование. А специалисты японской фирмы «Тойота» считают, что
чем проще операция на поточной линии, тем проще и дешевле обхо-
дится специальное оборудование для ее выполнения. Обычно такое
оборудование проектируется и изготавливается самой фирмой.
Основные рабочие параметры поточной линии рассчитыва-
ются на основе производственной программы и такта линии.
Под тактом поточной линии понимается средний период времени
между выпуском отдельных деталей или изделий на линии. Его величина
определяется делением действительного фонда ФдейСт времени работы
5.Организация поточного и автоматизированного производства 119
(обычно за год) на максимальную программу 7Vmax выпуска деталей за
все годы эксплуатации поточной линии:
f — 60 Фном Q — (&об + С*нал)) _ 60 Фдейст
^шах	-^тах
где г — такт потока, мин/шт.; Фном — номинальный фонд времени работы
поточной линии в год максимального выпуска деталей, ч; аоб — коэф-
фициент, учитывающий потери номинального фонда времени работы
оборудования на плановые ремонтные работы и определяемый на основе
типовой системы организации ремонтов оборудования; анал — коэффи-
циент, учитывающий потери рабочего времени на настройку и подна-
ладку оборудования во время рабочих смен.
Максимальная программа (Атах) определяется на основе анализа
объема выпуска деталей для текущего производства и запасных частей.
Такт поточной линии, как правило, должен быть постоянным. Если
в данном году программа уменьшается по сравнению с максимальной,
то должен уменьшиться и фонд использования линии. Он составит:
где Фь Nj — соответственно фонд работы линии и программа выпуска
в /-м году.
Некоторые предприятия предпочитают не уменьшать фонд работы
линии, а увеличивать такт потока и в связи с этим поручать рабочим на
недогруженных операциях дополнительную работу. Так, фирма «Тойо-
та» при снижении потребности в деталях, повышая такт потока, увели-
чивает не полностью загруженным рабочим-многостаночникам зону
обслуживания. Такое решение проблемы возможно лишь при много-
станочном параллельном обслуживании.
Потребное количество оборудования определяется по формуле
^расч / = (on i >
где /оп i — оперативное время выполнения f-й операции, мин.
Расчетное количество оборудования (рабочих мест) округляется до
ближайшего большего значения, за исключением тех случаев, когда
планируемая перегрузка рабочего места не превышает 5-6 %. В этом
случае оно округляется до ближайшего меньшего числа и одновременно
предусматриваются мероприятия по устранению перегрузки. Коэффи-
120
Раздел I. Организация основного производства
циент загрузки оборудования (рабочих мест) на каждой операции опре-
деляется по формуле
Р' _ ^расч i
“загр i~	з
^прин i
где /лПрин I — принятое число рабочих мест (станков) на /-й операции.
Потребное (явочное) количество основных рабочих (операторов) на
z-й операции определяется по формуле
__ ^расч /
^расч 1~~ тт ’
^об/
где Яоб1- — норма обслуживания рабочих мест (станков) одним рабочим,
равная отношению оперативного времени к времени занятости рабоче-
го на операции.
Расчетная норма обслуживания и необходимое количество приня-
тых рабочих на операции уточняются после выбора типа поточной ли-
нии и синхронизации операций.
Синхронизация операций — средство достижения пропор-
циональности частичных процессов на линии. Обычно при проектиро-
вании поточной линии ограничиваются предварительной синхронизаци-
ей, при которой длительность обработки может отклоняться от величины,
равной или кратной ритму, в пределах 10 %, т.е. по каждой операции
соблюдается следующее условие:
4п i = ГТИдрии i /(1 + Q1) ИЛИ /ТИприя i я 4п / /(1 Q1) •
Окончательная синхронизация достигается в период освоения и от-
ладки работы линии в производственных условиях. Расчленять и пере-
распределять станочные операции в отличие от сборочных сложно,
а иногда просто невозможно. Поэтому основными направлениями син-
хронизации на поточных линиях обрабатывающих цехов должны стать
рационализация операций и изменение режимов обработки.
Если расчетная длительность станочной операции (включая все до-
бавки времени на переходы, обслуживание и личные надобности) больше
такта потока или кратной ему величины, то наиболее эффективными
мероприятиями будут: применение многоместных приспособлений и од-
новременная обработка на станке нескольких деталей; использование
механических и пневматических зажимов деталей; многоинструмен-
тальная наладка; повышение режимов обработки (скорости резания,
глубины, подачи); уменьшение припусков на обработку; улучшение
конструкции детали; модернизация оборудования и адаптация его спе-
циально для выполнения данной операции и др. Все эти мероприятия
5. Организация поточного и автоматизированного производства 121
способствуют сокращению как основного, так и вспомогательного вре-
мени, благодаря чему длительность операции может быть значительно
уменьшена.
Если длительность операции меньше такта потока или кратной ему
величины, основным направлением синхронизации должно быть обеспе-
чение занятости рабочего в течение такта потока или кратной ему вели-
чины, несмотря на простой некоторых станков. В этом случае условие
синхронизации должно быть следующим:
/ТИприн j
Нприн i —	~	* ИЛИ ^прин / 4ан / ~ '^прин Ь
*зан i
где Яприн} — принятая норма обслуживания станков одним оператором;
Гин i — занятость рабочих на z-й операции.
Рассмотрим пример. Оперативное время Гоп z составляет 4 мин, а такт
потока линии — 1,2 мин. Занятость рабочего на z-й операции — 1,1 мин.
Следовательно, трасч, = ДЗ, , = 4. В этом случае операция совер-
шенно не синхронизируется с тактом потока, поскольку гтприн, > 1,1
Япринь т.е. 4,8 > 4,4. Но операция может быть достаточно синхронизи-
рована по времени загрузки рабочего, так как при принятой норме
параллельного обслуживания Яприн/=4. Занятость рабочего составит
лишь 4,4 мин, т.е. отклонение отипприн/- — менее 10 %.
Параллельное обслуживание нескольких станков позволяет синхрони-
зировать и те операции, на которых имеет место значительная недогруз-
ка оборудования. Так, в рассмотренном примере, если при г= 1,2 мин
на одной операции /оп i= 0,9 мин, /зан j = 0,6 мин, а на другой Гоп 2= 0,8
и ^ан 2 ” 0,4 мин, последовательное обслуживание двух станков одним
рабочим становится невозможным. При параллельном же обслужива-
нии такая возможность имеется. И условие синхронизации по загрузке
рабочих выполняется, так как /зан i + гзан 2 “ 1 мин, что меньше такта
потока на 0,2 мин.
Подобный метод синхронизации широко используется за рубежом.
Так, в фирме «Тойота» нормирование труда начинается с определения
такта потока, после чего составляют циклограмму полной загрузки ра-
бочего в течение такта потока или кратной ему величины, не обращая
внимания на простой оборудования.
Рассмотренные методы синхронизации операций значительно рас-
ширяют область применения непрерывного поточного производства
в обрабатывающих цехах машиностроительных предприятий и повышают
его эффективность за счет уменьшения не только количества занятых
рабочих, но и заделов, сокращения длительности производственного
цикла обработки деталей и изготовления изделий.
122
Раздел I. Организация основного производства
Планировка поточной линии обычно сочетается с выбором
транспортных средств и формы (конфигурации) линии. Она должна
обеспечить: прямоточность процесса; удобство работы для всех рабо-
чих; кратчайшее расстояние перемещения рабочих-многостаночников
при обслуживании закрепленных за ними станков; возможность пода-
чи обрабатываемых предметов на недогруженные станки и, при необ-
ходимости, возврат приспособлений на первую операцию. Кроме того,
поточная линия должна вписываться в габариты отведенного ей произ-
водственного участка.
Форма поточной линии зависит от конструкции и площади произ-
водственного здания, вида получаемой заготовки или обрабатываемой
детали, используемого оборудования и уровня его загрузки, вида приме-
няемых транспортных средств. На практике применяются следующие
формы поточных линий: прямая, круговая (горизонтально-замкнутая,
овальная, П- или U-образная, Г- и Х-образная, S-образная (зигзагооб-
разная) и различные комбинации этих форм (рис. 5.2).
Наиболее полно требованиям прямоточности удовлетворяет прямая
линия. Она проста, хорошо организована, ее легко монтировать, стои-
мость конвейера минимальна, он прост в обслуживании. Однако рас-
положение станков по прямой линии требует большой протяженности
участка, уменьшает степень использования боковых площадей, ухуд-
Рис. 5.2. Основные формы потоков и планировки оборудования на поточных линиях (цифры в кру-
жочках — номера операций): а — прямая; б — Г-образная; в — круговая; г — П-образная; д —
S-образная; е — Х-образная; ж, з — комбинированная (используются одни и те же станки для вы-
полнения нескольких операций); и—К-образная
5. Организация поточного и автоматизированного производства 123
шает условия многостаночного обслуживания на разных операциях.
Поэтому, исходя из конкретных условий производства, широко приме-
няют различные формы изогнутых линий.
Если длина линии значительно превышает длину пролета, в целях
лучшего использования производственных площадей применяют П-,
U-образную или круговую форму. При необходимости использовать
недогруженный дорогостоящий станок для выполнения далеко отстоя-
щих друг от друга операций используют П- или Х-образную линию.
В случае обслуживания одним рабочим различных станков используют
линии, изогнутые под разными углами (Г-, П- или U-образной фор-
мы). При этом путь перемещения рабочего от станка к станку будет
минимальным. Если необходимо возвращать на первое рабочее место
приспособление, с которого уже снята готовая деталь, применяются
линии круговой и П-образной форм. В формовочных отделениях литей-
ных цехов широко используются круговые линии, на которых выбитые
опоки возвращаются по кругу на формовку. В случае, когда процесс
обработки прерывается и детали направляются на другие операции
в другие отделения цеха или в другой цех (например, термический),
применяют П-образные линии. Такие линии эффективны и в том слу-
чае, если склад заготовок и склад готовых (Деталей находятся в одном
конце пролета. При обслуживании пролета мостовым краном, охваты-
вающим несколько рядов оборудования, применяют П-, U- и S-образ-
ные линии.
В этом случае обеспечивается наилучшее использование крана при
минимальном перемещении предметов труда.
Однако в ряде случаев при выборе формы поточной линии решающее
значение имеет удобство многостаночного обслуживания. Для этого широ-
ко используются различные разновидности П- или U-образных линий
(рис. 5.3). Для обеспечения удобного межлинейного многостаночного
Рис. 5.3. Многостаночное обслуживание при ll-образном размещении оборудования на поточной линии
(цифры в прямоугольниках—номера станков, в кружках—номера станков, обслуживаемых одним
рабочим): а, в — по типу треугольника, б — по типу прямоугольника
124
Раздел I. Организация основного производства
обслуживания ряд таких поточных линий объединяют в систему, что
позволяет не только обеспечить межлинейное многостаночное обслу-
живание, но и расширить его зону при уменьшении объема выпуска
деталей (рис. 5.4).
Как видно из рис. 5.4, планировка поточных линий и их взаимное
расположение подчинены требованию удобства многостаночника. При
Рис. 5.4, Планировка и взаимное расположение однопредметных непрерывно-поточных линий,
обеспечивающих удобное многостаночное обслуживание: а—потребность в деталях максимальна,
линия загружена полностью, такт потока равен 1 мин, количество рабочих—8 (январь); б—потреб-
ность в деталях уменьшилась, линия загружена не полностью, такт потока равен 1,2 мин; количество ра-
бочих—6 (февраль); А,..., Е — линии по обработке соответствующих деталей; I, II,.... VIII — номера
многостаночников и зоны их обслуживания: цифры в кружках и квадратах — номера станков
5. Организация поточного и автоматизированного производства 125
уменьшении потребности в деталях такт потока увеличился с 1 до
1,2 мин, что позволило расширить зону многостаночного обслужива-
ния. Благодаря этому можно сократить количество операторов на че-
тырех линиях с 8 до 6.
В поточном производстве особенно большое значение приобретает
выбор средств межоперационного транспорта. Он должен
обеспечить бесперебойную работу потока, ритмичность выпуска, вре-
менное хранение межоперационных (внутрилинейных) заделов, быть
простым, надежным в работе, дешевым в изготовлении и эксплуата-
ции. Применяемые в поточном производстве транспортные средства
можно разделить на три группы: приводные средства непрерывного
или пульсирующего действия; бесприводные; оборудование периоди-
ческого действия (мостовые краны, мото- и электрокары и т.п.).
Приводные средства и непрерывного, и пульсирующего действия
(конвейеры) наиболее полно отвечают требованиям непрерывно-по-
точного производства. Они перемещают грузы непрерывным потоком
по определенной трассе. В поточном производстве применяются лен-
точные, пластинчатые, цепные, скребковые, роликовые, подвесные,
тележечные, круговые, винтовые (шнеки) и шагающие (возвратно-посту-
пательные) конвейеры .(рис. 5.5). Примеры поточных линий с ленточ-
ными и подвесными конвейерами приведены на рис. 5.6. Подвесные
конвейеры имеют то преимущество, что не занимают производствен-
ных площадей и легко допускают «перелом» направления грузопотока
по горизонтали и вертикали. Последнее имеет важное значение при
междуэтажной передаче предметов и хранении заделов над рабочими
местами без занятия для этого площадей.
Бесприводные средства транспорта основаны на гравитационном
принципе и широко применяются как на непрерывных, так и на пре-
рывно-поточных линиях. К ним относятся бесприводные рольганги,
наклонные и винтовые спуски, скаты, склизы, лотки, желоба и др. Они
просты по устройству, компактны, дешевы в изготовлении и обслужи-
вании. Бесприводные средства работают либо как самостоятельные
устройства, либо в виде дополнительных устройств, например лотков,
подающих детали с конвейера на рабочее место и наоборот,
В непрерывно-поточном производстве применяются рабочие и рас-
пределительные конвейеры.
Рабочий конвейер представляет собой систему рабочих мест, на кото-
рых технологические операции выполняются в процессе перемещения
предметов труда без снятия их с конвейера (рис. 5.5, ж). Применяются
такие конвейеры в основном при сборке, окраске, отделке крупных уз-
лов, агрегатов и машин при больших программах выпуска, а также
в литейном производстве при заливке металла и остывании отливок,
при нагреве и термической обработке.
126
Раздел I, Организация основного производства
Рис. 5.5. Схемы и элементы приводных конвейеров: а—ленточного; б—пластинчатого; в — цепного; г—скребкового; д—подвесного;
е — винтового (шнек); ж—тележечного; з — шагающего
5. Организация поточного и автоматизированного производства
128
Раздел I. Организация основного производства
Рис. 5.6. Планировка и расположение рабочих мест на поточных линиях: а — однорядная линия
с ленточным конвейером; б—однорядная линия с подвесным конвейером; в—двухрядное распо-
ложение рабочих мест на линии сборки мелких изделий с ленточным конвейером; 1-7— номера
станков
Распределительные конвейеры служат лишь для перемещения пред-
метов труда от одного рабочего места к другому. Для выполнения опера-
ции предмет снимается с конвейера, куда снова помещается после обра-
ботки. Применяются распределительные конвейеры на сборке мелких
изделий (приборов, часов, фотоаппаратов и др.), а также на линиях ме-
ханической обработки деталей. Они регламентируют пооперационный
режим, обеспечивают минимальные заделы, непрерывное перемеще-
ние деталей с операции на операцию, наименьшую длительность про-
изводственного цикла, постоянную взаимосвязь рабочих мест. Если на
операции задействовано несколько одинаковых рабочих мест, возника-
ет задача правильного адресования деталей по каждому из них. Это
достигается путем разметки конвейера на отдельные части, каждая из
5. Организация поточного и автоматизированного производства
129
которых направляет (адресует) предмет труда определенному рабочему
месту, благодаря чему обеспечивается равномерная загрузка рабочих
мест, поддерживается на высоком уровне производственная дисципли-
на и организованность, поскольку сразу видно, на каком месте задер-
жано выполнение операции.
Разметка конвейера может быть цифровой, цветовой и комбиниро-
ванной (цвето-цифровой). Количество повторяющихся разметочных
знаков называют периодом конвейера. Чем меньше период конвейера,
тем легче запоминаются разметочные знаки, проще адресование и легче
контроль за работой линии. Поэтому период конвейера определяется
как наименьшее кратное из числа рабочих мест на отдельных операци-
ях. Например, если на линии по отдельным операциям имеется одно,
два, три и четыре рабочих места, наименьшим кратным будет число 12.
Если кроме того имеется операция, на которой 5 рабочих мест, то пе-
риод конвейера (наименьшее кратное) будет равным уже 60.
Применение цветовой разметки в дополнение к цифровой способ-
ствует резкому уменьшению периода конвейера, особенно в том случае,
когда она используется для наибольшего нечетного числа рабочих мест.
Разметка конвейеров производится различными способами. На лен-
точных конвейерах наносят деления (шаг), внутри которых проставляют
числа периода, или окрашивают эти деления (при комбинированной
разметке) в разные цвета, на подвесных — прикрепляют флажки с обо-
значением цвета и цифры. Примеры разметки приведены на рис. 5.7.
а
Рис. 5.7. Разметка распределительного конвейера (цифры в кружке—номера рабочих мест):
а — ленточного (I — цифровая; II — комбинированная); б—подвесного (цифровая)
9 Зак. 2150
130
Раздел I. Организация основного производства
Каждый разметочный знак закрепляется за определенным рабочим ме-
стом. Пример закрепления разметочных знаков при различных способах
разметки приведен в табл. 5.1, из которой хорошо видно преимущество
комбинированной разметки.
При подходе находящейся на конвейере детали к рабочему месту
с закрепленным за ним знаком рабочий должен снять ее и взамен по-
местить другую (обработанную).
В ряде случаев, особенно на сборочных работах, эффективно при-
менение распределительных конвейеров с автоматическим адресованием
предметов рабочим местам и разветвленной системой грузовых путей
со стрелочными переводами, позволяющими автоматически переме-
щать предметы с одного пути на другой или останавливаться в опреде-
ленных местах независимо от движения на основной трассе. Обычно
такие конвейеры используются для подачи предметов на подвесные
склады и подачи предметов с подвесных складов на конкретные рабо-
чие места для обработки или сборки. Конвейеры такого типа весьма
сложны по устройству, дороги в изготовлении и эксплуатации.
Таблица 5.1
Ведомость закрепления разметочных знаков за рабочими местами
на распределительном конвейере
Номер операции	Количество рабочих мест на операции	Номер рабочего места	При цифровой разметке		При цвето-цифровой разметке	
			Количество знаков	Закреплен- ные номера знаков	Количест- во знаков	Закреплен- ные номера или цвета
1	2	1	6	1, 3, 5, 7, 9, 11	2	1,3
		2	6	2, 4, 6, 8, 10, 12	2	2,4
2	3	3	4	1,4, 7, 10	1	Красный
		4	4	2, 5, 8, 11	1	Зеленый
		5	4	3, 6, 9, 12	1	Белый
3	4	6	3	1, 5,9	1	1
		7	3	2, 6, 10'	1	2
		8	3	3, 7, 11	1	3
		9		4, 8, 12	1	4
4	1	10	12	1-12	3	Все цвета
Предметы труда размещаются на конвейере на определенном рас-
стоянии друг от друга, называемом шагом конвейера. Он зависит от
габаритов изделия и рабочих мест. При однорядном расположении
5. Организация поточного и автоматизированного производства 131
рабочих мест шаг конвейера равен расстоянию между их центрами, при
двухрядном — половине этого расстояния. Длина непосредственно ра-
бочей части конвейера (L)
L = //Иприн [м],	(5.1)
где I — шаг конвейера, м; тприн — количество рабочих мест на линии,
включая резервные.
Полная длина конвейера
Дтолн s ^^п.п М,
где А — период конвейера; кп п — количество повторений периода на
общей длине конвейера (целое число).
Скорость движения конвейера
v = l/г [м/мин].	(5.2)
На предприятиях применяют скорости от 0,1 до 2 м/мин. Наиболее
удобной является скорость 0,2-0,5 м/мин. Для уменьшения расчетной
скорости осуществляют подачу деталей транспортными партиями или
уменьшают шаг конвейера в кратное число раз до величины
40p=vnpInir=p = ^/[M],
где /кор — скорректированный шаг конвейера; гприн — принятая ско-
рость конвейера.
При неизменном шаге / размер передаточной партии (р)
Р = У/Ущнш = i,
где i — целое число.
Следует заметить, что любые методы уменьшения скорости конвей-
ера пропорционально увеличивают транспортный задел на линии.
5.3.	Методы устранения монотонности труда
и утомляемости рабочих в поточном производстве
Несмотря на высокую технико-экономическую эффективность, не-
прерывное поточное производство в классическом понимании в настоя-
щее время переживает глубокий кризис (с социальной точки зрения).
Возникнув почти 100 лет назад на заводах Форда, оно на первой стадии
своего развития ориентировалось на выполнение простейших операций
132
Раздел I. Организация основного производства
человеком с низким уровнем грамотности и интеллектуального разви-
тия. В настоящее время, когда в развитых странах наблюдается всеоб-
щий рост образования, когда для каждого человека труд становится не
только источником средств существования, но и смыслом жизни, осно-
вой для самоутверждения, поточное производство не является основным
методом производства массовой продукции. Расчленение процесса на
простейшие операции и закрепление их за отдельными рабочими мес-
тами, с одной стороны, способствует быстрому приноровлению и тем
самым обеспечивает минимальные затраты труда. Но, с другой сторо-
ны, однообразие работы, выполняемой в высоком темпе, ослабляет
внимание и подавляет жизненную энергию, поскольку лишает человека
того расслабления4 и возбуждения, которые создаются самим фактором
перемены труда. Именно поэтому там, где используется поток в его
классическом виде, наблюдается большая текучесть кадров, снижение
производительности, рост брака.
При прочих равных условиях уровень работоспособности рабочего
и его заинтересованность в результатах труда будут тем выше, чем
больше разнообразных операций он будет выполнять. При этом наи-
большая активность проявляется тогда, когда затраты физического труда
чередуются с затратами умственного, благодаря чему труд приобретает
творческий характер.
В настоящее время известны и апробированы в реальных условиях
производства три основных метода устранения отрицательных соци-
альных последствий непрерывно-поточного производства, основанного
на применении физического труда человека, т.е. в массовом производ-
стве, где человеческий труд не может быть механизирован или автомати-
зирован по техническим либо экономическим причинам. (Эти методы
условно можно называть по странам, в которых они впервые применены.)
1.	Так называемый шведский метод, который используется также на
родине потока — в США, в частности на заводах Форда. По этому методу,
впервые примененному на предприятиях шведской фирмы «Вольво»,
конвейерная сборка как система жестко связанных рабочих мест с прину-
дительным ритмом полностью ликвидируется. Вместо нее применяется
полустендовая, групповая сборка. Весь процесс сборки автомобиля раз-
деляется на укрупненные операции, выполнение которых поручается
специализированной группе (бригаде) рабочих. Например, сборка лег-
ковых автомобилей «Вольво» разделена на 20 укрупненных операций,
выполняемых группами от 15 до 25 рабочих. Каждая группа полностью
отвечает за качество выполненных работ. Сборочное производство раз-
мещается в здании многоугольной формы, в котором по периметру вы-
полняются сборочные операции, а срединная часть служит складом
материалов, деталей и комплектующих изделий (рис. 5.8).
5. Организация поточного и автоматизированного производства
133
Рис. 5.8. Схема процесса сборки автомобилей на заводах шведской фирмы «Вольво»: 1,2—проезды
для доставки материалов на рабочие места; 3-5—буферные (резервные) зоны—промежуточные
склады кузовов между группами; 6—сауна и туалет; 7—комната для переодевания: 8—буфет;
9—электрокары с кузовами
Члены группы самостоятельно решают, как распределить между со-
бой работу, чтобы выполнить задание по сборке в установленное нор-
мами время. Между группами, выполняющими укрупненные операции
сборки, создаются буферные зоны с накоплением заделов, чтобы мож-
но было изменять темп работы. Кузова размещаются на электрокарах,
на каждом из которых имеются устройства для кантования и опроки-
дывания, что облегчает выполнение операций со стороны низа.
Главным принципом работы группы является то, что темп работы
задает ее коллектив, а не автоматика или конвейер, обеспечивая при
этом среднюю запланированную производительность за смену.
Благодаря многоугольной форме здания увеличивается длина внеш-
ней стены и большая площадь окон обеспечивает лучшую освещен-
ность в дневное время. К тому же создается впечатление, что группы
пространственно отделены друг от друга и каждая из них находится как
бы в своем небольшом цехе. Это впечатление усиливается и тем, что
у каждой группы есть свой вход, комната для переодевания, душевая,
туалет, сауна.
134
Раздел I. Организация основного производства
Все вышеперечисленное привело в первое время к значительному
снижению текучести рабочих и обеспечило небольшой рост произво-
дительности труда при увеличении капиталовложений примерно на
10 % по сравнению с конвейерной сборкой.
2.	Германский метод применяется в машиностроении Германии,
в первую очередь на предприятиях электротехнической и автомобильной
промышленности. Его суть заключается в том, что на непрерывно-по-
точных линиях, где сборочные операции выполнялись как вручную,
так и на автоматизированном оборудовании, создавались гибкие взаи-
мосвязи рабочих, занятых на ручных операциях, перед автоматизиро-
ванными участками и после них, что позволило освободить рабочих
как от жесткой связи друг с другом, так и от такта потока и создать не-
которые условия для роста квалификации, повышения содержательно-
сти и привлекательности труда.
На рис. 5.9, а схематически показана часть поточной линии по
сборке распределителя зажигания при такте потока 0,2 мин/шт. Из ри-
сунка видно, что рабочие места были жестко связаны единым ритмом,
располагались с одной стороны линии конвейера, который имел в сво-
ем составе наряду с ручными автоматизированные сборочные участки.
Рис. 5.9. Принципиальная схема жесткой (а) и гибкой (6) функциональной связи рабочих мест на по-
точной линии: 1 — накопитель (разделитель) бригад; 2,3 — накопители заделов; Q — рабочие
места ручной и машинно-ручной работы; □—устройства гибкой связи между рабочими местами
(накопители заделов); О — резервные рабочие места
5. Организация поточного и автоматизированного производства 135
На таком конвейере существовала жесткая зависимость от такта, труд
рабочих был однообразный, монотонный, с высоким ритмом. Отсутст-
вовало общение между людьми. В результате наблюдалась высокая те-
кучесть кадров, возрастал травматизм.
Взамен такой линии была организована линия с гибкой связью
(рис. 5.9, б), на которой обособили автоматизированные и ручные уча-
стки, создав между ними накопители с достаточным количеством деталей.
Рабочие места расположили по обеим сторонам линии, что позволило
работникам общаться друг с другом. Оборудовали резервные места для
обучения новичков. Благодаря этому рабочие места стали независимы
друг от друга, укрупнились операции, облегчилась врабатываемость
новичков, уменьшилась текучесть кадров, снизились простои оборудо-
вания.
Как видно из схемы, приведенной на рис. 5.9, б, единый конвейер
с регламентированным ритмом и жесткой связью рабочих мест разделен
на три участка ручной и машинно-ручной работы, каждый из которых
обслуживает бригада из четырех человек, выполняющих по четыре опе-
рации. Каждая бригада по своему усмотрению осуществляет переком-
поновку операций, организует труд каждого своего члена, исходя из
характера операций, возрастного и полового состава, уровня квалифи-
кации, а также в зависимости от морального и физического состояния
каждого. Например, в 1-й бригаде в данный период целесообразно вы-
полнение каждым рабочим четырех операций, во 2-й — двух, в 3-й —
по одной. В другой период (даже в течение рабочего дня) более рацио-
нально с точки зрения членов группы организовать распределение
операций и работ иначе. Резервные рабочие места используются для
обучения новых работников и выполнения операций за отстающих ра-
бочих, благодаря чему создаются условия для работы сокращенным
штатом.
Поточные процессы с гибкой связью рабочих мест и высокой степе-
нью их независимости друг от друга могут осуществляться непрерывно
только при условии, если на каждом из них в единицу времени будет
обрабатываться в среднем одинаковое количество предметов. Поскольку
производительность каждого рабочего в любой момент времени может
колебаться в пределах средней величины под воздействием случайных
факторов (усталость, возбуждение, замена инструмента и др.), то между
каждым рабочим местом и отдельными участками необходимы заделы.
При этом средний задел на линиях с гибкой связью резко увеличивается
с повышением степени надежности рабочих мест (т.е. с повышением
уровня использования их потенциальной производительности). Это
подтверждает и практика работы предприятий, перешедших к исполь-
зованию линий с гибкой связью рабочих мест. Так, на предприятиях
электротехнической и автомобильной промышленности Германии при
136
Раздел I. Организация основного производства
переходе к гибким формам организации труда рабочих на поточных
линиях капиталовложения увеличились в среднем на 36 %, длитель-
ность производственного цикла — в 6,3 раза. Время хранения материа-
лов, заделов и продукции в накопителях возросло в 9,5 раза.
3.	Японский метой. Для японцев первые два метода оказались со-
вершенно неприемлемыми, так как применение их приводит к значи-
тельному удлинению производственного цикла и увеличению заделов
и запасов. Например, цикл изготовления автомобиля на предприятиях
фирмы «Тойота» — всего 5 дней, а в США и Европе — 25—35 дней.
Поэтому японцы разработали свой метод устранения негативных по-
следствий массового поточного производства. Не отказываясь от не-
прерывного конвейера в его классическом понимании и сохраняя его
параметры (строгий ритм, жесткая связь рабочих мест, расчлененность
процесса и др.), они укрупнили операции и на этой основе обеспечили
профессиональную ротацию кадров, а также возможность каждому ра-
бочему остановить конвейер в любой момент. Каждый рабочий на кон-
вейере осваивает до 10 операций, которые он в состоянии выполнять
в высоком темпе, заданном скоростью конвейера. Переход с операции
на операцию происходит несколько раз в день. Обучение по принципу
такой ротации осуществляется в три этапа:
1)	начальники цехов, мастера должны научиться работать на всех
рабочих местах, чтобы показать рабочим, что это возможно;
2)	каждый рабочий обучается умению выполнять все операции;
3)	разрабатывается график выполнения каждым рабочим всех опе-
раций с частотой чередования несколько раз в течение рабочего дня.
Каждое рабочее место оснащается кнопкой для остановки конвейера
теми рабочими, которые не успевают качественно выполнить операцию
или ощущают явные признаки переутомления. Считается, что если
конвейер не останавливается, это свидетельствует либо о том, что ве-
лика норма времени на операции, либо о том, что при их выполнении
не уделяется должное внимание качеству. Норма простоя конвейера —
20 мин в смену. Каждые 2 ч рабочие на конвейере меняются местами
(для снижения утомляемости). Кроме того, для снятия психологиче-
ского напряжения и повышения заинтересованности в труде конвейер
сконструирован таким образом, чтобы рабочие могли видеть конеч-
ный продукт, сходящий с линии.
Рассмотренный метод обладает следующими преимуществами: ко-
роткий цикл производства, не требуются дополнительные капитало-
вложения, высокая степень разнообразия рабочих движений, высокая
квалификация рабочих и как следствие этого — высокая производи-
тельность труда.
Таким образом, опыт японских предприятий показывает, что не-
прерывно-поточное производство далеко не исчерпало своих возмож-
5. Организация поточного и автоматизированного производства
137
ностей. Это подтверждает и шведский метод, при внедрении которого
текучесть кадров сначала снизилась, затем стала еще больше, чем при
сборке машин на конвейере. Оказалось, что степень утомляемости
в конечном счете зависит не от степени расчленения процесса, а от
среднего темпа работы и однообразия трудовых движений.
Главное, что объединяет рассмотренные выше методы совершенст-
вования потока, — попытка добиться разнообразия рабочих приемов
и повысить профессиональный уровень рабочих. Это, видимо, главное
направление совершенствования поточного производства там, где руч-
ной труд невозможно заменить машинным.
5.4. Прерывные, переменные
и групповые поточные линии
Однопредметные прерывно-поточные линии (линии со сво-
бодным ритмом) применяются в тех случаях, когда длительности опе-
раций технологического процесса различны и это различие не удается
свести к минимуму путем синхронизации, а также когда не представля-
ется возможным организовать параллельное многостаночное обслужива-
ние недогруженных рабочих мест. Кроме того, такие линии применяются,
если осуществляются мероприятия по устранению негативных социаль-
ных последствий непрерывного потока со строгим ритмом, обуслов-
ленным применением ручного труда (см. § 5.3).
Движение предметов труда на таких линиях осуществляется парал-
лельно-последовательно. На каждой операции обработка определенного
количества деталей происходит непрерывно, а на следующие рабочие
места они подаются передаточными партиями или поштучно с помо-
щью бесприводных транспортных средств. По окончании обработки
определенного количества деталей на короткой операции рабочий пе-
реходит на другую. При этом перед более продолжительной операцией
происходит накопление заделов. Оно происходит и в том случае, если
один рабочий последовательно выполняет две и более смежные операции.
Время, в течение которого повторяется изготовление определенного
количества деталей и осуществляется последовательное обслуживание
рабочих мест на недогруженных операциях, называют периодом обслу-
живания (оборота) линии (Тобс).
Основные параметры и показатели прерывно-поточных линий (такт
потока, количество рабочих мест, их загрузка, число операторов и др.)
определяются так же, как в непрерывно-поточном производстве. Одна-
ко численность рабочих на последовательно обслуживаемых рабочих
местах принимается по фактической их загрузке. Так, если на одной
138
Раздел I. Организация основного производства
операции расчетное количество рабочих составляет 1,36, а на другой —
1,6, то на двух операциях принимается не четыре оператора (по числу
станков), а лишь три: на одной операции — один, на другой — двое ра-
бочих, один из которых обслуживает недогруженные станки на обеих
операциях с загрузкой на 96 %.
Период обслуживания линии — важнейший параметр, определяющий
регламент работы и планировку линии, выбор транспортных средств,
возможность загрузки рабочих и оборудования на внепоточных рабо-
тах, величину заделов и другие показатели. Общим условием при опре-
делении этого параметра является его кратность продолжительности
смены, чтобы рабочие места обслуживались последовательно целое
число раз в смену в течение смены, т.е. 1, 2, 4,... раза. Это создает орга-
низационные удобства и облегчает контроль и учет работы, так как
в смену будет обработано целое число партий деталей.
Период обслуживания определяет величину межоперационных за-
делов на линии: чем он больше, тем больше заделы, обусловливающие
рост стоимости незавершенного производства, увеличение площадей
и затрат на хранение и т.д. Следовательно, чем более крупные и доро-
гие детали изготавливаются на линии, тем меньше должен быть период
обслуживания. Кроме того, необходимость уменьшения Гобс при изго-
товлении трудоемких, громоздких и дорогих деталей обусловлена сле-
дующими обстоятельствами:
•	при небольшой величине Тобс задел между операциями может хра-
ниться на межоперационных транспортных средствах (рольгангах, ска-
тах, склизах), не требуя дополнительных площадей, что уменьшает
затраты на перемещение деталей между операциями и затраты вспомо-
гательного времени на поднятие и перемещение деталей до уровня уста-
новочных баз оборудования;
•	при обработке крупных деталей длительность операций велика по
сравнению с временем перехода от станка к станку, и к тому же значи-
тельную долю занимает машинное время; это создает возможность для
параллельного обслуживания одним рабочим нескольких недогружен-
ных рабочих мест, что намного уменьшает величину межоперационных
заделов.
Таким образом, при небольшом периоде обслуживания в случае об-
работки крупных трудоемких деталей линия будет более компактной,
более механизированной, лучше организованной и управляемой.
Однако в случае, когда малозагруженное оборудование линии явля-
ется дефицитным и возникает необходимость его дозагрузки обработкой
других (внепоточных) деталей, малый период обслуживания неприем-
лем, поскольку в каждый период потребуется две переналадки такого
оборудования: одна для обработки поточных деталей, другая — непо-
5. Организация поточного и автоматизированного производства
139
точных. При этом оптимальная расчетная величина периода обслужи-
вания определится по формуле
Т’обс
т3
i + /нал ОС^нал /+ ^прост /)
—-------------------------------- [мин],
Рсд
где г — такт потока линии, мин/шт.; N — годовая программа выпуска
деталей на линии, шт.; т3 — количество станков, используемых для об-
работки внепоточных деталей; /, 4"^ , — время переналадки /-го станка
соответственно при переходе поточной обработки деталей к непоточной
и наоборот, мин; Знал/ — стоимость одной минуты наладки z-го станка,
руб.; Спрост i — стоимость одной минуты простоя /-го станка, руб.; р —
коэффициент, учитывающий потери от связывания средств в незавер-
шенном производстве и затраты на хранение одной детали в долях от ее
себестоимости; Сд — себестоимость одной детали, обрабатываемой на
линии.
При обработке мелких деталей малой трудоемкости поштучная пе-
редача деталей и параллельное обслуживание рабочих мест неэффек-
тивны, поскольку затраты времени на переход от станка к станку,
а также на передачу деталей поштучно будут большими по сравнению
с основным временем обработки. Поэтому межоперационная транс-
портировка мелких деталей, как правило, производится в мерной таре
более или менее крупными партиями рг?, что к тому же облегчает их
учет. Это удлиняет период обслуживания, который определяется по
формуле Тобс =гр^.
Планировка прерывно-поточных линий более свободная, чем непре-
рывных. Они обладают большей гибкостью, так как применяемые бес-
приводные транспортные средства допускают изменение направления
грузопотока в любом месте. На рис. 5.10 показана планировка прерыв-
но-поточной линии с последовательным и параллельным обслужива-
нием (четыре станочника обслуживают пятнадцать станков), оснащенной
бесприводными транспортными средствами.
Многопредметные переменно-поточные линии, как прерывные,
так и непрерывные, создаются для обработки нескольких наименований
конструктивно однородных деталей. На таких линиях закрепленные
детали обрабатываются последовательно с переналадкой оборудования.
Подбор и закрепление деталей осуществляют таким образом, чтобы
обеспечить достаточно полную загрузку линии с учетом следующих
требований:
1)	технологические маршруты деталей, закрепленных за линией,
должны быть одинаковы;
140
Раздел I. Организация основного производства
/	//	///	/I/
Рис. 5.10, Планировка прерывно-поточной линии механической обработки корпуса коробки передач
легкового автомобиля: Оп 1— Оп 10—номера операций; /-/И—зоны обслуживания многостаночни-
ками
2)	соотношение времен обработки всех закрепленных деталей по
операциям должно быть примерно одинаковым, т.е.
4шт 1-4шт 2* ♦ • 4ит/• 4шт п № 4шт ь4шт 2 • • • 4шт / • 4от л
или
4шт 1 ~ 4шт 2	4шт I ~ ~ 4шт л ~
4шт 1 4шт 2	4пт i 4шт л
где 4Т, — штучное время на Z-й операции первой закрепленной детали;
4т/ — то же при изготовлении второй закрепленной детали;
3)	максимальная пооперационная загрузка оборудования при обра-
ботке любой детали не должна превышать его производительность;
4)	суммарная загрузка поточной линии на планируемый период не
должна превышать действительный фонд времени ее работы, т.е.
Кд
2^/ rj Фдейст
где кд — количество наименований деталей, закрепленных за линией;
Nj — программа выпуска деталей у-го наименования.
При организации переменно-поточной линии необходимо опреде-
лить два основных параметра — период ее полного оборота и такт по-
тока (условный и частный).
5. Организация поточного и автоматизированного производства
141
Период полного оборота (То$) — это время (в рабочих днях), в тече-
ние которого осуществляется последовательная обработка всех закреп-
ленных деталей. Он определяется по формуле
где 5Нал j — затраты на переналадку всех станков линии при переходе
к обработке деталей/-го наименования, включая стоимость простоя ли-
нии и рабочих; dj — среднесуточная потребность в деталях /-го наиме-
нования; aj — соотношение среднесуточной потребности в деталях /-го
наименования и потребности в других деталях, обрабатываемых на ли-
нии; Сд; — себестоимость /-й детали; Pj — среднесуточная производи-
тельность линии при обработке /-х деталей.
Расчетное значение величины округляется до значения, равного
или кратного рабочей неделе, и принимается в качестве нормативного.
Условный такт (гусл) — это такт потока при обработке деталей, при-
нятых в качестве базовых. К ним обычно относят детали с наибольшей
программой выпуска. Условный такт определяется по формуле
^усл = Фдейст/^усл [мин/шт.]
или
Гусл =	[МИН/ШТ.],
7=1
где АГусл — общая программа выпуска в условных деталях; t^j, /шт.б —
штучное время обработки соответственно /-й и базовой детали; Nj —
программа выпуска в условных деталях /-го наименования.
Частный такт (г7) — это рабочий такт линии при обработке детали
/-го наименования. Он определяется по формуле
rJ=rycntfLL [МИН/ШТ.].
‘шт. б
На переменно-поточных линиях необходимо стремиться к поддер-
жанию постоянной скорости конвейера (исходя из организационных
и психологических требований), что в большинстве случаев можно
обеспечить путем изменения размера передаточной партии между опера-
142
Раздел I. Организация основного производства
циями. В случае применения таких линий неизбежны потери времени,
связанные с переналадкой оборудования при переходе от обработки
одной детали к обработке другой. Они зависят от длительности одной
наладки, очередности обработки закрепленных деталей, а также длитель-
ности периода полного оборота линии. Чем короче первая и длиннее
последняя, тем меньше эти потери. Если при переходе от обработки
одной детали к обработке другой время переналадки будет разным,
время переналадок линии за один ее полный оборот будет минималь-
ным только при оптимальной очередности обработки закрепленных
деталей. При этом максимальное количество допустимых переналадок
линии кнал за плановый период не должно превышать фонда времени,
предусмотренного на эти цели, т.е.
„ а малином
лнал —	>
* нал
где анал— коэффициент допустимых потерь номинального фонда вре-
мени Фном на переналадку линии в рабочее время; Гнал — средняя про-
должительность одной переналадки за период Гоб.
На групповых поточных линиях закрепленные детали обра-
батываются без переналадки оборудования.
Для обработки на таких линиях подбираются конструктивно и экс-
плуатационно подобные детали, характеризующиеся общностью техно-
логических методов формообразования, обработки и размерных призна-
ков (диаметр отверстий, шаг, диаметр резьб и т.д.). Для всех закреплен-
ных деталей разрабатываются единые технологический процесс, набор
инструмента и приспособлений, которые обеспечивают возможность
одновременной (параллельной) либо поочередной (последовательной)
обработки всех закрепленных деталей без переналадки оборудования
с поштучным или партионным чередованием обрабатываемых деталей.
В большинстве случаев для этой цели создаются специальные приспо-
собления с групповой наладкой всех видов оборудования, расположен-
ного в порядке последовательности выполнения операций.
Работа групповых поточных линий может быть организована по
принципу как непрерывного, так и прерывного поточного производст-
ва. В случае применения непрерывно-поточной групповой линии, схема
которой показана на рис. 5.11, необходимо осуществить выравнивание
операций таким образом, чтобы сумма штучных времен последователь-
ной обработки деталей была равна или кратна такту потока, а на парал-
лельно выполняемых операциях равенство или кратность такту должны
быть обеспечены по штучному времени обработки наиболее трудоем-
кой детали.
5. Организация поточного и автоматизированного производства
143
/	//	/// IV V VI VII
б
ГА___Л Л_______Л Л____Л__
2 Л _____Л - А_А
Л А	А	__Л	,Л__А—
____________Л___________Л . _ А_А__
А _______________________А_Л_А_
в
Номер детали	Номер операции								
	1	//		1/1	IV	V	V/		V//
1	—								
2		1-4							——।
3								—				1
Ь		1						L		—
5	 "«				—				
Время обработки		6 = 2		t,‘2	К‘2	t^2	4-2		/7 = 2
Порядок обработки	Парал- лельный	Последовательный			Параллельный		Последо- батель- ный		Парал- лельный
Рис. 5.11. Схема синхронизированной групповой поточной линии обработки деталей: а—технологи-
ческие маршруты деталей; б—время и очередность обработки деталей; в—схема синхронизации;
I*—VII — операции единого технологического процесса
Такт потока групповой линии определяется так же, как и однопред-
метной. При этом за программу выпуска принимается количество не
отдельных деталей, а комплектов.
Расчетное количество оборудования по операциям Я7расч / определя-
ется с учетом принятого способа обработки деталей.
При последовательной обработке
2Х ij
^расч / =	”	>
где кд — количество деталей, последовательно обрабатываемых на z-й
операции; Гшт у — время обработки деталиу-го наименования на z-й опе-
рации.
144
Раздел I. Организация основного производства
При параллельной обработке
_ тах/шт;7
^расч /---------9
Г
где max Цщ. у — время обработки наиболее трудоемкой детали на z-й опе-
рации.
Численность рабочих-операторов определяется методами, рассмот-
ренными выше.
Многопредметные групповые поточные линии широко применяются
и в том случае, если технологические маршруты объединенных в группу
деталей не совпадают и имеет место так называемый обратный поток.
В этом случае эффективно применение круговых горизонтально замк-
нутых линий, на которых деталь в ходе обработки может возвращаться
к тому или иному станку при любой последовательности операций, не
нарушая прямоточного движения и независимо от уровня синхрониза-
ции. При этом полностью деталь может обрабатываться за несколько
витков (в зависимости от содержания и последовательности операций)
(рис. 5.12). Все детали помещаются на поточную линию и снимаются
с нее обработанными в одном и том же пункте (на складе). Так, если
деталь А, помещенная на линию из кладовой (К), последовательно
проходит обработку на токарном (Т), фрезерном (Ф), сверлильном (С)
и шлифовальном (Ш) станках, то она изготавливается за один виток.
Деталь Б при последовательности обработки К — Т—-Ш—-С — Кна
этой же линии обрабатывается за два витка. Если деталь А имеет техно-
логический маршрут К — Ф — С — Ш — Т — К, она будет обработана
Рис. 5.12. Образование витков при обработке деталей на групповой поточной линии: О—технологические
операции и их порядковые номера по соответствующим деталям Д и Б; □ — станки
5. Организация поточного и автоматизированного производства 145
за два витка, а деталь Б при маршруте К — Т — Ш — С — Ф — К —
за три.
Преимущество многовитковых линий заключается в том, что не на-
рушается прямоточное движение обрабатываемых деталей на линии
и не требуется строгая синхронизация операций. Это важно для серий-
ного производства, так как производственный цикл изготовления дета-
лей (а следовательно, и их задел) будет минимальным.
Организация групповых поточных линий без переналадки оборудова-
ния по сравнению с непоточным производством обеспечивает повышение
производительности оборудования в 2—2,5 раза, снижение стоимости
механической обработки на 40-50 %, сокращение номенклатуры ис-
пользуемой оснастки в 2-2,5 раза и снижение затрат на ее изготовление
на 13-15 %. Следует отметить, что единовременные затраты на специ-
альную оснастку и оборудование или его модернизацию весьма значи-
тельны. Поэтому групповые линии эффективными лишь в том случае,
когда программа выпуска деталей устойчива и значительна по объему.
5.5.	Автоматические поточные линии
Стремление технологов и организаторов производства осуществить
идеальный производственный процесс без применения ручного труда
привело к созданию автоматических поточных линий, основанных на
кинематической связи рабочих мест.
Автоматическая поточная линия — это система согласованно рабо-
тающих и автоматически управляемых машин-орудий, транспортных
и контрольных устройств, выполняющих в определенной последова-
тельности операции по обработке, контролю и перемещению предме-
тов (деталей) с операции на операцию вплоть до окончания обработки
без участия рабочего.
В зависимости от характера обрабатываемых предметов, масштабов
и длительности их выпуска автоматические линии можно подразделить
на линии, предназначенные для выполнения:
1)	части производственного процесса по обработке детали (изделия)
в пределах одной технологической стадии;
2)	производственного процесса в целом по стадии;
3)	процессов всех технологических стадий изготовления изделия от
заготовки до сборки.
В первом случае автоматические линии являются лишь частью об-
щей поточной линии по обработке той или иной детали. Они выполня-
ют наиболее простые, но трудоемкие операции, которые поддаются
расчленению на более простые, что позволяет использовать специаль-
ные станки для выполнения каждой из них. Другие же, более сложные,
10 Зак. 2150
146
Раздел I. Организация основного производства
операции выполняются на обычной линии с применением специаль-
ного или универсального оборудования. При механической обработке
деталей типа тел вращения такой операцией является обычно токарная
обработка. Примером может служить поточная линия механической
обработки ведущей шестерни заднего моста автомобиля, на которой
все операции токарной обработки выполняются на автоматической ли-
нии, а остальные — на отдельных агрегатных и универсальных станках
(рис. 5.13).
Линии второго типа предназначены для полного изготовления срав-
нительно несложных стандартных деталей, выпускаемых в огромных
количествах в течение многих лет, например втулок (роликов) цепей
(рис. 5.14).
В третьем случае в общий автоматизированный поток объединяется
ряд взаимосвязанных линий, образуя при этом автоматизированный
цех или завод. Примером такого автоматизированного предприятия яв-
ляется цех карданных подшипников Московского подшипникового за-
вода, рассчитанного на выпуск карданных подшипников в количестве
30 млн штук в год.
В машиностроении наибольшее распространение получили автома-
тические станочные линии для механической обработки деталей в массо-
вых количествах. Такие линии применяются для обработки конкретных
деталей и включают станки и автоматы для выполнения технологиче-
ских операций и все необходимые механизмы и устройства (для фикса-
ции и зажима, поворота и разворота, загрузки, накопления заделов,
удаления стружки), а также приборы для контроля и сортировки дета-
лей и аппаратуру для дистанционного управления.
Автоматические станочные линии создаются как из специально скон-
струированных и изготовленных станков, так и путем компоновки из
серийно изготавливаемого оборудования (станков-автоматов, полуав-
томатов, агрегатных станков и др.), оснащенного специальными до-
полнительными агрегатами и механизмами, позволяющими работать
в автоматическом режиме.
Оборудование линий первого вида изготавливается в единичных эк-
земплярах из необратимых элементов, а потому обходится чрезвычайно
дорого, хотя производительность таких линий в 3-4 раза выше, чем ли-
ний, скомпонованных из серийного оборудования. Заводская практика
показывает, что специальные автоматические станочные линии наибо-
лее эффективны при обработке сложных корпусных деталей (головок
блока, блоков цилиндров и др.) в случае больших программ выпуска.
По сравнению с неавтоматизированным производством производитель-
ность труда на таких линиях возрастает в 8—10 раз, в 1,5-2 раза увели-
чивается съем продукции с 1 м2 производственной площади, а стоимость
обработки детали снижается на 30-45 %.
©
•---------о - переход рабочего-многостаночника
---------- - подвесной конвейер
---------- -монорельс
- шнековый транспортер для уборки стружки
5. Организация поточного и автоматизированного производства
Рис. 5.13. Схема планировки поточной линии обработки ведущей конической шестерни заднего моста автомобиля: /—автоматическая линия пол-
ной токарной обработки МРЛ-83; //—поточная линия дальнейшей механической обработки, оборудованная специальными и универсальными стан-
ками; 1—фрезерно-центровальный станок МР-71; 2-6— гидрокопировальные полуавтоматы 1722; 7— специальный шлифовальный станок на
базе ЗА61; 8—10, 12,13,15,16,18,19—зуборезные полуавтоматы 525; 11,14,17—зуборезные полуавтоматы 528с; 20-22—шлицефрезерные
станки 5350; 23—станок для снятия фасок ГД-43; 24—вертикально-сверлильный станок 2А125; 25—вертикально-сверлильный станок 2А135;
26 — верстак; 27 — моечная машина М-33; 28—установка ТВЧ для отжига резьбовых концов; 29—круглошлифовальный станок 3161; 30—
круглошлифовальный станок ЗТ161; 31 — контрольный стол; 32—контрольно-обкатной стоп ЗБ725
148
Раздел I. Организация основного производства
Рис. 5.14. Схема автоматической линии полного изготовления втулок (роликов) цепей
Автоматические линии, создаваемые на базе серийного оборудова-
ния путем его модернизации, агрегатирования, оснащения загрузочными
и транспортными устройствами и специальными приспособлениями,
дают меньшую экономию текущих затрат. Производительность труда
повышается в 2-3 раза, а себестоимость обработки снижается на 10-20 %
по сравнению с себестоимостью обработки на отдельных станках. Но
зато стоимость такой линии в 3—4 раза меньше стоимости линии, соз-
даваемой из специальных станков и агрегатов. К тому же оборудование
их (за исключением небольшого количества агрегатов) может использо-
ваться многократно, тогда как специальные линии списываются в лом
при снятии с производства данной детали или при значительном изме-
нении ее конструкции. Как правило, такие линии весьма эффективны
для обработки сравнительно несложных деталей, требующих для обра-
ботки небольшого количества операций, при больших объемах выпуска.
В серийном и крупносерийном производстве специальные автомати-
ческие линии эффективны только в том случае, если они проектируются
и изготавливаются для обработки группы конструктивно однородных
деталей, например однотипных шестерен.
По характеру кинематической взаимосвязи станков и механизмов
автоматические линии подразделяются на линии с жесткой, полужест-
кой и гибкой связью (рис. 5.15).
На линиях с жесткой кинематической связью все станки и меха-
низмы связываются в жесткую систему единым приводным межопе-
рационным транспортом, осуществляющим в соответствии с тактом
одновременную принудительную передачу всех деталей с операции на
5. Организация поточного и автоматизированного производства
149
а	б
в
Рис. 5.15. Схемы автоматических линий: а — с жесткой связью оборудования; б—с полужесткой
связью; в — с гибкой связью; □ — станки; О—накопители
операцию. Выход из строя одного станка влечет за собой остановку
всей линии.
Линии с полужесткой и гибкой кинематической связью осна-
щаются независимым межоперационным транспортом, позволяющим
передавать детали с операции на операцию независимо одна от другой.
После каждой операции (с гибкой связью) или группы их (с полужест-
кой) установлено специальное устройство для накопления межопераци-
онного задела (накопитель, бункер, магазин), за счет которого осуще-
ствляется непрерывная работа последующих станков при остановке
одного или группы их на предыдущей операции.
Линии с полужесткой и гибкой связью значительно дороже линий
с жесткой связью, так как требуют больших дополнительных затрат на
изготовление накопительных устройств и механизмов, на создание и хра-
нение значительных заделов, но вместе с тем они уменьшают или полно-
стью исключают потери от простоя из-за остановки отдельных станков,
как это имеет место на линиях с жесткой связью.
Весьма эффективным направлением автоматизации массового про-
изводства является применение роторных автоматических линий, раз-
работанных Л.Н. Кошкиным. Ротор представляет собой барабан, на
периферии которого на равном расстоянии друг от друга расположены
рабочие инструменты (смонтированные в быстросъемных блоках) и ра-
бочие органы, сообщающие инструментам необходимые перемещения
в процессе вращения ротора (рис. 5.16). В секторе / (питания) инстру-
мент получает заготовку, в секторе II (рабочем) — совершает все дви-
жения по обработке детали по заданным операциям, в секторе III
(выдачи) обработанная деталь освобождается и удаляется либо переме-
щается на транспортный ротор для передачи на следующий рабочий
ротор для дальнейшей обработки. Сектор /Иявляется нерабочим; в нем
производится очистка, смазка, подналадка и смена инструмента. На
рис. 5.17 показана схема развертки прессовой операции на простейшем
рабочем роторе. В основу конструкции роторных автоматов положен
принцип идеального потока, в котором инструмент движется вместе
с деталью и обрабатывает ее при перемещении.
150
Раздел I. Организация основного производства
IV
//
Рис. 5.16. Схема рабочего ротора
Рис. 5.17. Схема развертки прессовой операции на роторе: 1,3—инструмент; 2—заготовка; 4—
пазовый копир; 5 — ролики ползунов; 6—ползун; h — шаг ротора, £по—длина пути обработки;
Ги — длина циклового пути инструмента; —технологическая скорость; vTp — транспортная
скорость
Такт г роторной линии определяется временем перемещения заго-
товки и инструмента по окружности ротора на расстояние h между
смежными позициями (шаг ротора):
r=h/VTp,	(5.3)
где vTp — окружная скорость ротора по центру инструмента.
5. Организация поточного и автоматизированного производства 151
Длительность полного цикла обработки заготовки Тполн определяет-
ся длиной пути обработки Д, 0 от места загрузки заготовки до места вы-
дачи детали с той же скоростью
Т’полн = ^п.о/Чр [мин].	(5.4)
Длительность же цикла участия инструмента Ти больше, чем Тполн,
и определяется временем полного оборота ротора, т.е.
ти = La/v^ [мин],	(5.5)
где — длина полной окружности ротора.
Из формул (5.3)—(5.5) видно, что длительность цикла работы инст-
румента и такт ротора, определяющий его производительность, не зави-
сят друг от друга. Производительность ротора определяется временем
перемещения инструмента и детали на один шаг по окружности рото-
ра, т.е. окружной скоростью v^, которая зависит от диаметра и скорости
вращения ротора. Чем больше эти величины, тем выше производитель-
ность. Таким образом, увеличивая скорость ротора либо его диаметр,
можно достичь высокой производительности, не достижимой для других
видов автоматов.
Использование роторных линий обеспечивает сокращение длительно-
сти цикла обработки по сравнению с отдельными автоматами нероторного
типа в 10—15 раз, уменьшение межоперационного задела в 20-25 раз,
увеличение производительности труда в 10-15 раз, намного снижает
себестоимость обработки и потребность в производственных площадях.
Роторы легко объединяются в автоматические линии: достаточно
расположить их в технологической последовательности, связать общим
синхронным приводом и соединить посредством межоперационных
транспортных устройств. Такие линии состоят из рабочих и транспорт-
ных роторов (рис. 5.18).
Роторные автоматические линии эффективны для технологических
процессов, в которых детали могут обрабатываться во время перемещения
(при штамповке, формовке, прессовании), а также при сборке несложных
массовых изделий (клапанов аэрозольных упаковок, роликовых цепей
и др.) с программой выпуска в сотни тысяч и миллионы штук в год.
Например, роторная линия по сборке клапанов аэрозольных упаковок
при работе в две смены обеспечивает производительность 185 млн шт.
в год. На такой линии заняты лишь четыре человека (по два в смену),
тогда как при ручной сборке необходимо занять не менее 400 человек.
Оценивая эффективность и перспективы использования автомати-
ческих линий, следует отметить, что линии, созданные из специальных
необратимых элементов (станков, механизмов), крайне дороги, негиб-
ки й экономически оправдываются лишь в случае их интенсивного ис-
пользования в течение многих лет при изготовлении или обработке
152
Раздел I. Организация основного производства
Рис. 5.18, Схема автоматической роторной линии: 1—блок инструмента; 2—транспортный ротор;
3—клещи (держатель детали); 4—линия перемещения детали в процессе обработки; 5—рабочий
ротор; 6—копир
одних и тех же изделий (деталей) при огромных программах выпуска.
Но высокие темпы научно-технического прогресса в машиностроении
не предоставляют такой возможности.
Выход из этой сложной ситуации видится в следующем:
1)	дальнейшее расчленение операций и изготовление собственными
силами предприятий простейшего автоматизированного оборудования
для их выполнения;
2)	оснащение высокопроизводительного оборудования легко и бы-
стро («в одно касание») заменяемой специальной оснасткой, что по-
зволяет на одном и том же оборудовании обрабатывать различные
детали небольшими партиями;
3)	применение многооперационного оборудования, позволяющего
выполнять различные операции в любой последовательности, без су-
щественных затрат на переналадку.
Первые два направления широко и эффективно используются в мас-
совом производстве, а третье направление в сочетании с использованием
ЭВМ для управления станками явилось основой для создания нового
вида техники, технологии и организации производства — гибких авто-
матизированных производственных систем.
5.6.	Гибкие автоматизированные производственные
системы и робототехника
Гибкая автоматизированная система (ГПС) это система станков
и механизмов, предназначенных для обработки различных конструк-
тивно и технологически сходных деталей небольшими партиями или
5. Организация поточного и автоматизированного производства 153
поштучно без непосредственного участия человека. Составными частями
ГПС являются подсистемы: технологическая, транспортно-накопитель-
ная, инструментального обслуживания и автоматизированного управ-
ления с помощью ЭВМ.
Центральным элементом ГПС является гибкая технологическая
система (ГТС), которая представляет собой совокупность многоопе-
рационных станков с ЧПУ (типа обрабатывающего центра), непосред-
ственно осуществляющих обработку предметов.
В зависимости от количества станков в ГПС различают: гибкий
производственный модуль (ГПМ); гибкую производственную линию
(ГПЛ); гибкий производственный участок (ГПУ); гибкое производство
цеха (ГПЦ) и завода (ГПЗ).
Гибкий производственный модуль — это технологическая единица
оборудования (станок с ЧПУ), оснащенная манипуляторами или робо-
тами для загрузки-выгрузки деталей и магазином для инструмента.
Главная особенность ГПМ — возможность работы без участия челове-
ка и способность встраиваться в систему более высокого ранга. Гибкая
линия состоит из нескольких модулей, оборудованных транспортной
и инструментальной системами и управляемых микроЭВМ. Гибкий уча-
сток — разновидность ГПЛ; он отличается составом и взаимозаменяе-
мостью технологического оборудования и видом транспорта. Гибкие
модуль, линия, участок, представляющие собою самостоятельнее про-
изводственные подразделения с взаимосвязанным технологическим
оборудованием, являются основными звеньями для построения гибких
производств более высокого порядка (цеха, завода).
Транспортно-накопительная подсистема представляет со-
бой совокупность автоматизированных складов заготовок и деталей,
накопителей у станков с автоматической загрузкой-выгрузкой и авто-
матических транспортных средств, служащих для перемещения обраба-
тываемых предметов со склада к станкам и обратно (роботы-тележки,
конвейеры, рольганги и т.д.).
Подсистема инструментального обслуживания включает
склады инструментов и приспособлений, отделение подготовки инст-
румента к работе (заточки, сборки, комплектации магазинов и т.д.)
и гибкую автоматизированную систему установки, снятия и перемеще-
ния инструмента со складов и обратно.
Подсистема автоматизированного управления — это ком-
плекс технологических средств с ЭВМ, способных воспринимать инфор-
мацию от автоматизированных систем предприятия: АСУП (календарные
планы-графики), САПР (чертеж детали), АСТПП (технологический про-
цесс обработки и контроля детали), преобразовывать ее с помощью
управляющих программ, передавать команды непосредственно испол-
нительным органам оборудования всех подсистем ГПС.
154
Раздел I. Организация основного производства
Таким образом, в ГПС функционируют два потока ресурсов: мате-
риальный и информационный. Материальный поток обеспечива-
ет выполнение всех основных и вспомогательных операций процесса
обработки предметов: подачу заготовок и инструмента и установку их
на станках; механическую обработку деталей; снятие готовых деталей
и перемещение их на склад; замену инструмента и его перемещение;
контроль обработки и состояния инструмента; уборку стружки и пода-
чу смазочно-охлаждающей жидкости. Информационный поток
обеспечивает: очередность, сроки и количество обрабатываемых пред-
метов, предусмотренные планами работы ГПС; передачу программ об-
работки непосредственно исполнительным органам станков, программ
работы роботов, установочных и перекладочных механизмов, программ
обеспечения заготовками, инструментом, вспомогательными материа-
лами, программ управления всем комплексом и учета его работы, а также
групповое управление станками, транспортно-накопительными меха-
низмами, системой инструментального обслуживания. Схема ГПС для
механической обработки деталей приведена на рис. 5.19.
Гибкое автоматизированное производство отличается как от произ-
водств, оборудованных автоматическими станочными линиями с кине-
матической связью механизмов, так и от производств, оснащенных
универсальным оборудованием и автономными станками с ЧПУ. От
первых оно отличается гибкостью в широком смысле слова (оборудо-
вания, технологии, продукции, объема производства и его расширения,
операционной гибкостью и др.), что позволяет обрабатывать разнооб-
разные детали и быстро менять объект производства (это практически
невозможно осуществить в случае применения автоматических линий),
Рис. 5.19. Схема гибкой производственной системы: I — управляющий вычислительный комплекс;
//—станки с ЧПУ (1,2,.... л); ///—автоматизированная система подачи заготовок и перемещения
деталей; IV—автоматизированный склад заготовок и деталей; V—автоматизированная система
инструментального обслуживания; VI—склад инструмента (наладок)
5. Организация поточного и автоматизированного производства
155
а от вторых — высокой производительностью оборудования и труда
благодаря одновременному выполнению многих операций с одной ус-
тановки обрабатываемого предмета (по сравнению со станками с ЧПУ).
Кроме того, ГПС может работать в автоматическом режиме круглосу-
точно.
Важнейшее отличие ГПС от производств, построенных по традици-
онной технологии или с применением автономного оборудования
с ЧПУ, — возможность ее интеграции с автоматизированной системой
технической подготовки производства (САПР, АСТПП), что позволяет
отказаться от использования обычной технической документации (чер-
тежей* спецификаций, технологических процессов и др.) и перейти
к безбумажной технологии. Это вносит существенные изменения в струк-
туру кадров по всему циклу проектирование — изготовление продукции,
повышает наукоемкость производства, увеличивает долю умственного
труда в общих трудовых затратах. ГПС обеспечивают высокую произ-
водительность оборудования, приближающуюся к производительности
автоматических линий и линий, скомплектованных из специализиро-
ванных станков (рис. 5.20).
Экономическая эффективность ГПС непосредственно связана с со-
циальной. При этом определяющими факторами экономии при замене
универсальных станков являются рост производительности оборудова-
ния и труда и, как следствие, высвобождение большого количества
станков и станочников, а также возможность работы ГПС в третьи
Рис. 5.20. Эффективность применения различных производств: 1—автоматические линии из специ-
альных станков; 2—линии из специализированных станков; 3—гибкие производственные системы;
4 — предметно-замкнутые участки; 5 — автономные станки с ЧПУ
156
Раздел I. Организация основного производства
смены и выходные дни по безлюдной технологии. Следует учитывать
и такое социальное последствие, как возможность использования вы-
свобождаемых работников в условиях нехватки трудовых ресурсов на
других производствах.
Главным недостатком ГПС является их высокая стоимость (на
один-два порядка выше стоимости универсального оборудования). По-
этому в себестоимости обработки деталей в ГПС основную долю состав-
ляют амортизационные отчисления и расходы, связанные с ее эксплуа-
тацией, а в случае применения универсальных станков — затраты на
заработную плату работников и цеховые расходы. С ростом объема
производства амортизационные отчисления при использовании ГПС
остаются относительно постоянными, а заработная плата и расходы на
эксплуатацию оборудования будут возрастать на сравнительно неболь-
шую величину. При использовании универсального оборудования все
затраты увеличиваются пропорционально росту выпуска продукции
(рис. 5.21). Зависимости построены с учетом следующих предположе-
ний. При незначительной загрузке ГПС потребуется небольшое коли-
чество универсальных станков и станочников; это количество будет
резко возрастать при повышении степени использования оборудования
Рис. 521. Затраты на обработку деталей: 1-4—на универсальном оборудовании при соответствующей
сменности работы ГПС; 5 — в ГПС; 6, 7—стоимость обработки одной детали соответственно на
универсальном оборудовании и в ГПС
5. Организация поточного и автоматизированного производства
157
гибкого производства. При этом максимальное количество смен работы
универсального оборудования и станочников — не более двух. Если ГПС
используются лишь в одну смену, то при двухсменной работе универсаль-
ного оборудования для выполнения эквивалентного объема работ потре-
буются затраты, характеризуемые линией 7. При двухсменной работе
ГПС потребуется в 2 раза больше оборудования и рабочих, при трех-
сменной - в 3, четырехсменной (работа в выходные дни) - в 4 раза
и соответственно увеличатся затраты (линии 2, 3, 4).
Как видно из рис. 5.21, экономическая эффективность ГПС резко
возрастает с увеличением сменности ее работы. Заштрихованная пло-
щадь А показывает величину экономии, которую можно получить при
использовании ГПС в три смены, а площадь Б — в четыре (т.е. при ра-
боте в выходные дни). Другими словами, экономическая эффектив-
ность будет возрастать пропорционально загрузке ГПС во времени по
непрерывному графику. Следовательно, можно утверждать, что без обес-
печения высокой степени загрузки во времени ГПС будет неэффективной
по сравнению с производством, оснащенным универсальным оборудо-
ванием.
Таким образом, обеспечение работы гибкого автоматизированного
производства в третью смену и в выходные дни — первый путь повы-
шения его эффективности. Второй путь — удешевление производства
технологического, транспортного и особенно электронно-вычислитель-
ного и программного оборудования ГПС и значительное повышение
его надежности, что обеспечит снижение затрат на амортизацию и бес-
перебойную работу его в безлюдные смены.
При сравнении эффективности ГПС с эффективностью автономных
станков с ЧПУ определяющим фактором экономии является снижение
затрат времени на переналадку при переходе к обработке других деталей.
Эти затраты времени в случае применения ГПС практически отсутст-
вуют, а при использовании станков с ЧПУ доходят до 50 % общего вре-
мени, затрачиваемого на обработку деталей. Благодаря этому потребность
в технологическом оборудовании в первом случае уменьшается вдвое,
а численность рабочих — еще больше. Это полностью компенсирует
дополнительные капитальные затраты, необходимые для приобретения
транспортно-накопительного оборудования, системы инструменталь-
ного обслуживания, управляющего вычислительного комплекса.
Все эти факторы обеспечивают значительное снижение стоимости
обработки деталей в ГПС по сравнению с обработкой на автономных
станках с ЧПУ при экономии капитальных вложений. Следовательно,
при прочих равных условиях (одинаковой номенклатуре закрепленных
деталей и полной загрузке) экономические преимущества ГПС очевид-
ны. При высокой степени надежности и работе в безлюдные смены ис-
пользование ГПС может обеспечить рост производительности труда
158
Раздел I. Организация основного производства
в 3—5 раз, снизив потребность в производственных площадях в 2—3 раза
и сократив незавершенное производство в 8-10 раз.
Однако, как видно из рис. 5.20, гибкость ГПС имеет предел, опреде-
ляемый количеством закрепленных деталей (до 100), тогда как станки
с ЧПУ обладают практически неограниченной гибкостью. Поэтому в ус-
ловиях весьма широкой номенклатуры обрабатываемых деталей ГПС
становится неэффективной. Это подтверждает опыт развитых стран,
в частности США, где первые ГПС, предназначенные для обработки
45—120 наименований деталей, не обеспечили ожидаемой производи-
тельности. Еще одно важное направление повышения эффективности
ГПС — ограничение разнообразия обрабатываемых деталей и увеличе-
ние за счет этого производительности. Это может быть достигнуто либо
применением ГПС в крупносерийном или даже в массовом производ-
стве, либо созданием территориальных производственных систем (из
ГПС), предназначенных для обработки предметов для нескольких пред-
приятий, находящихся в данном регионе.
Как было показано, гибкое автоматизированное производство, осно-
ванное на электронной связи механизмов, базируется на широком приме-
нении робототехники. Но такая техника эффективна и на линиях с кине-
матической связью механизмов, и на отдельных станках и операциях.
Основным видом применяемой робототехники является робот — ме-
ханизм, предназначенный для выполнения главным образом вспомога-
тельных операций производственного процесса (установка, снятие, мани-
пуляции предметом, кантовка, поворот, разворот, контроль, перемещение
предмета и др.), осуществляемых автоматически по заданным программе
и траектории движения исполнительных механизмов. Применению ро-
ботов в машиностроении способствует то обстоятельство, что на пред-
приятиях большинство рабочих движений по изготовлению изделий
(а в монтажно-сборочном процессе почти 2/3 общего их количества)
имеет чисто манипуляционный, однообразный характер, не требует за-
трат умственного труда.
Применение роботов эффективно:
•	при манипуляциях тяжелыми для человека заготовками и деталями
в ходе основных операций, а также операций, выполняемых в экологи-
чески вредных и дискомфортных условиях (при высокой или низкой
температуре, запыленности, загазованности и т.п.);
•	выполнении однородных, одинаковых, простых, часто повторяю-
щихся действий с одинаковой траекторией движения, выполняемых
в высоком темпе (подача, наклон, сталкивание, поворот, съем, разво-
рот, качание, вытягивание и др.);
•	высокой надежности робота (несколько десятков часов);
•	низкой стоимости робота, что достигается упрощением и адапта-
цией его для определенного круга операций и номенклатуры деталей
по размерам и массе;
5. Организация поточного и автоматизированного производства 159
•	большой программе выпуска (обработки) одинаковых предметов,
обеспечивающей сравнительно длительную (не менее одного рабочего
дня) работу робота без переналадок;
•	высоком уровне организации производства и производственной
дисциплины.
Там, где при выполнении разнообразных вспомогательных операций
приходится постоянно чередовать физические движения и действия
с умственными и принимать решения, применение роботов крайне не-
эффективно, поскольку для таких операций пришлось бы использовать
сложные, дорогостоящие и малонадежные роботы, требующие частой
и сложной переналадки.
5.7.	Поток в литейном, кузнечном и сборочном
производстве
Литейное производство. Постоянство и строгая последовательность
операций по изготовлению отливок облегчает использование методов
поточного производства в литейных цехах. Большая по сравнению
с массой отливок масса исходных материалов и в связи с этим большой
грузооборот при их получении требуют применения большого количе-
ства транспортирующих устройств, прежде всего конвейеров, что также
способствует использованию поточных методов в литейных цехах.
Основной формой литейного потока является горизонтально замк-
нутая круговая линия, оборудованная тележечным конвейером. На ка-
ждой тележке устанавливается обычно одна собранная форма. Кроме
главного литейного тележечного конвейера в литейном цехе используют
ряд других транспортных средств непрерывного действия для выполне-
ния ряда вспомогательных операций (ленточные транспортеры для пода-
чи формовочной смеси и удаления горелой земли, подвесные конвейеры
для перемещения ковшей с жидким металлом при заливке форм и по-
дачи тяжелых опок на главный конвейер, пластинчатые, вертикально
замкнутые конвейеры для возврата опок и др.).
Литейный конвейер (рис. 5,22) состоит из четырех основных произ-
водственных участков (зон): формовочного, заливочного, охлаждения
и выбивки.
Отличительная черта главного литейного конвейера — на нам про-
исходит процесс естественного остывания отливок, а это требует зна-
чительного его удлинения. Остывание происходит во время движения
залитой литейной формы через зону (галерею) охлаждения, в которой
литейный конвейер заключен в специальный кожух с отсасывающей
вентиляцией. Другая особенность литейного конвейера — одновремен-
ное использование его в качестве как распределительного, так и рабо-
160
Раздел I. Организация основного производства
Рис, 5.22. Планировка литейного конвейера для получения средних отливок деталей трактора: 1 —
полуавтоматическая выбивная установка; 2—охлаждающий кожух; 3~ формовочные машины для
изготовления нижней полуформы; 4 — пластинчатый конвейер для подачи опок; 5 — формовоч-
ные машины для изготовления верхней полуформы; 6 —литейный конвейер; 7 — заливочный
транспортер; 8—подвесной путь для транспортировки жидкого металла; 9—конвейер для накла-
дывания грузов
чего. При этом формы изготавливаются на стационарных машинах
и затем подаются для заливки. Заливка форм производится на главном
конвейере, синхронно с которым работают транспортер ковшей с жид-
ким металлом и конвейер для накладывания грузов на опоки. Остыва-
ние отливок происходит также на литейном конвейере. Таким образом,
в зонах заливки и остывания литейный конвейер выступает в качестве
рабочего, а в зоне выбивки выполняет функции распределительного,
перемещая залитую и остывшую форму на стационарную выбивную
установку с автоматическим или полуавтоматическим адресованием.
Поточное производство в литейном цехе отличается и тем, что все
операции по изготовлению разных по форме и конфигурации отливок
осуществляются с помощью универсального стандартного оборудования.
Поэтому литейные конвейеры являются многопредметными, в боль-
шинстве случаев — переменно-поточными линиями. Основная опера-
ция получения отливок — формовка — легко поддается выравниванию
путем перераспределения элементов операции между отдельными ис-
полнителями и машинами.
Средний такт (ритм) конвейера гср по изготовлению одной формы
определяется по формуле
г» - fe;
где Л^ф — количество форм, подлежащих изготовлению за данный ка-
лендарный период.
Общее количество формовочных машин на конвейере
= 4р/Л:р)
где гср — среднее время изготовления одной формы.
5. Организация поточного и автоматизированного производства 161
Скорость конвейера
v = —[м/мин] или v = —-— [м/мин],
60 ЛТ]	Гср ЛТ|
где Рф ~ часовая производительность конвейера, равная числу форм,
изготавливаемых всеми машинами, шт./ч; I — шаг конвейера (расстояние
между центрами тележек на конвейере); п ~ количество форм, устанав-
ливаемых на одной тележке; т| — коэффициент заполнения тележек
(возможен проход порожних тележек); обычно ц принимается равным
0,8-0,9.
Общая длина литейного конвейера £лк определяется длиной зон
формовки £ф, заливки Рзал, охлаждения £охл и выбивки £Выб:
+ ^зал + ^охл + ^выб [м],
а количество тележек (площадок) на конвейере
МЦт = ДекД
При этом
Рф == /Иф /ф, Дад — АГ<?ф/Узал, Д)хл “ Рохл^охлэ Лвыб ~ 4...9,
где /ф — длина, занимаемая одной формовочной машиной вдоль рабо-
чей зоны конвейера, м; Ме$ — металлоемкость одной формы, кг/шт.;
Узал — скорость заливки металла, кг/мин; Тохл — максимальная продол-
жительность остывания отливок, мин); v0XJI — скорость охлаждения.
В литейном производстве, характеризующемся крайне дискомфорт-
ными условиями труда (высокая температура, загазованность, вредные
выделения, запыленность и др.), во многих случаях эффективно при-
менение роботов для выполнения вспомогательных операций, особенно
связанных с перемещением горячего и раскаленного металла (рис. 5.23).
Роботы выполняют следующие операции: принимают отливки из раз-
ливочной машины, передают их на автоматические обрезные прессы
и помещают их на конвейер готовых отливок. Отходы скатываются по
желобу на конвейер для возврата металлолома.
В литейном производстве перспективно применение автоматизиро-
ванных литейных комплексов, базирующихся на автоматических линиях
формовки и выбивки опок. Автоматизированный литейный комплекс
включает вертикально замкнутый цепной конвейер заливки и охлажде-
ния форм и две линии автоматической формовки, каждая из которых
состоит из четырех работающих независимо участков, объединенных
приводными рольгангами. Такой конвейер обладает производительно-
стью до 560 форм в час при скорости конвейера до 6,3...9,4 м/мин,
обеспечивает значительное улучшение условий труда.
11 Зак. 2150
162
Раздел I. Организация основного производства
Рис. 5.23. Схема цинкового литейного конвейера с применением роботов: 1 — плавильная печь;
2—конвейер для возврата металлолома; 3—конвейеры для уборки готовых отливок; 4—обрезные
прессы с применением ручного труда; 5—разделительная стенка; 6—желоб для жидкого металла;
7—автоматические обрезные прессы; S—разливочные машины; 9—роботы; 10—конвейер для
подачи слитков
Кузнечное производство. Применение современной высокопроизво-
дительной техники для получения поковок и штамповок (механические
ковочные прессы, паровоздушные молоты, гидро- и пневмопрессы для
скоростной штамповки, оборудование для электрического и газового
скоростного нагрева), строгая последовательность выполнения операций
создают благоприятные предпосылки для организации потока в куз-
нечно-штамповочных цехах.
Вместе с тем высокая производительность кузнечно-штамповочного
оборудования по сравнению с производительностью оборудования для
обработки резанием и связанное с этим несовпадение типов производ-
ства в механических и кузнечных цехах приводят к преобладанию в по-
следних многопредметных поточных линий. Как правило, такие линии
создаются переменно-поточными со свободным ритмом. За ними закре-
пляется номенклатура заготовок, требующих одинакового по мощности
формообразующего оборудования, специализированного на получении
однородных заготовок деталей (валов, шестерен, кулаков, вилок и др.).
На рис. 5.24 показана поточная линия штамповки заготовок шестерен
на механическом ковочном прессе со свободным ритмом. Соотношение
усилий обрезных и штамповочных прессов 1:10. Нагрев заготовок осу-
ществляется током высокой частоты в ковочно-индукционных нагре-
вателях.
5. Организация поточного и автоматизированного производства
163
Рис. 5.24. Схема поточной линии штамповки заготовок шестерен на механическом ковочном прессе:
1 ~ ковочно-индукционный нагреватель: 2 — цепной транспортер: 3 —- кривошипный ковоч-
но-штамповочный пресс усилием 1500 тс.: 4—пластинчатый транспортер: 5—обрезной пресс уси-
лием 160 тс
В кузнечном производстве на операциях, связанных с манипулиро-
ванием крупными раскаленными слитками, эффективно применение
робототехники. На рис. 5.25 показана схема поточной линии штамповки
коленчатых валов с применением роботов для подачи заготовок на
конвейер и их перемещения, штамповочный молот и обрезной пресс.
При организации многопредметных поточных линий штамповки
заготовок большое значение имеет сокращение времени переналадки
оборудования и замены штампов. В настоящее время на эту работу при
переналадке сложных штампов затрачивается до 4...6 ч и более, что
диктует необходимость работы оборудования крупными партиями.
Японская фирма «Тойота» добилась сокращения этого времени до
10 мин путем внедрения переналадки «в одно касание». Это достигнуто
за счет: стандартизации внешних габаритов штампов и приспособле-
ний, используемых на данном прессе, что позволяет обеспечить их бы-
струю установку и снятие; выполнения операций по наладке штампа,
апробирования его работы и штамповки пробных деталей вне основного
оборудования, т.е. путем так называемой «внешней наладки» (она осу-
ществляется на вспомогательном оборудовании параллельно со штам-
повкой других деталей на основном оборудовании).
Все это позволяет получать заготовки небольшими партиями и со-
четать гибкость производства с высокой производительностью обору-
дования.
Сборочное производство. По сравнению с другими производствами
в сборочном производстве операции более взаимозаменяемы и легко
поддаются расчленению на простые элементы и компоновке в новые,
что позволяет добиваться высокой степени их выравнивания при
сведении к минимуму простоев рабочих. Это облегчает применение по-
тока даже в серийном производстве.
164
Раздел I. Организация основного производства
Рис. 5.25. Схема поточной линии штамповки коленчатых валов с использованием роботов: 1—авто-
матический загрузчик; 2—круговая печь с поворотным подом; 3—разгрузочный механизм; 4—
автоматический подаватель; 5—заготовительный молот; 6,9—роботы; 7 — пластинчатый кон-
вейер; 8—обрезной пресс; 10—штамповочный молот
Выравнивание длительности некоторых операций общей сборки
Исходный процесс			
Операции			
Номер	Наименование	Продолжительность, мин	
1	Установка щита распределения	2,70	
2	Установка распределительного вала	1,00	
3	Установка толкателей	1,50	
4	Разборка вкладышей шатунов	1,40	
5	Установка поршней с шатунами	5,20	
6	Постановка вкладышей	2,10	
7	Установка 1-й шестерни газораспределения	1,15	
8	Установка 2-й шестерни газораспределения	1,76	
9	Установка крышки газораспределения	1,76	
10	Установка опоры маслонасоса	0,75	
И	Установка и регулировка топливного насоса	4,05	
12	Установка маслонасоса	1,45	
13	Установка маслоподводящего патрубка	0,90	
5. Организация поточного и автоматизированного производства 165
В табл. 5.2 приведен пример синхронизации некоторых операций
сборки тракторного дизельного двигателя путем перекомпоновки от-
дельных элементов.
В зависимости от методов перемещения собираемых машин в сбо-
рочном производстве различают следующие виды поточной сборки:
1)	изделие остается неподвижным, а рабочие-сборщики переме-
щаются по ходу технологического процесса (стационарная поточная
сборка),
2)	изделие транспортными средствами периодического действия
передается на участок для выполнения совокупности сборочных опера-
ций (групповая, или бригадная, поточная сборка)',
3)	изделие непрерывно перемещается по ходу технологического
процесса с перемещением или без перемещения рабочих-сборщиков
(непрерывно-поточная конвейерная сборка)',
4)	изделие периодически перемещается конвейером по ходу техно-
логического процесса, а рабочие-сборщики остаются на своих рабочих
местах или перемещаются вместе с изделием (пульсирующая конвейерная
непрерывно-поточная сборка),
В большинстве случаев (кроме сборки мелких изделий и приборов)
в сборочных цехах используются рабочие конвейеры и сборка изделий
производится непосредственно на них. Основными типами рабочих
конвейеров на сборке являются напольные тележечные и цепные с ус-
тановленными на них несущими площадками, на которых закрепляет-
Таблица 5.2
тракторного двигателя на			главном конвейере (г = 2,4 мин)		
	Принятый процесс				
	Операции				
	Укрупненных переходов	Номер	Наименование	Продолжи- тельность, мин	Принятое количество рабочих мест
	1 II	1	Установка распределитель- ного вала и толкателей	4,75	2
	Ш				
	I II	2	Установка поршневой группы	8,80	4
	III				
	I II	3	Установка шестерни и крыш- ки газораспределения	4,67	2
	III				
	I II	4	Установка и регулировка толкателей и насоса	4,80	2
	1 п	5	Установка маслонасоса и подводящего патрубка	2,35	1
166
Раздел I. Организация основного производства
ся собираемое изделие, а также пластинчатые, на которых изделие
перемешается без специальных площадок. Для хранения заделов и по-
дачи деталей и узлов на общую сборку широко используются подвес-
ные конвейеры.
Планировка сборочных поточных линий осуществляется таким об-
разом, чтобы к линии окончательной (общей) сборки примыкали ли-
нии узловой сборки последней операции в тех местах, где начинается
первая операция по монтажу данного узла на главном сборочном кон-
вейере. На рис. 5.26 приведена схема планировки цеха сборки тракторных
двигателей, на которой показаны линии узловой сборки, примыкающие
к главному сборочному конвейеру.
На непрерывных рабочих конвейерах с большим тактом потока ра-
бочий перемещается вместе с собираемым изделием. На конвейерах
с малыми тактом и высокой скоростью операция сборки выполняется
во время прохождения изделия мимо рабочего места без передвижения
рабочего. В первом случае по окончании операции рабочий или брига-
да возвращается на первоначальное место в отведенной для данной
операции зоне и начинает сборку следующего изделия. При этом заня-
тость рабочего на операции /оп складывается из времени выполнения
операции сборки Гшт и времени возвращения его на исходное место 1ВЗ:
^оп = ^шт + (рз*
Рис. 5.26. Схема планировки цеха сборки тракторных двигателей: 1 — моечная машина блока; 2—
линия установки коленчатого вала и гильз; 3—испытательная станция; 4—испытательные стенды;
5 — отделение окраски и сушки; 6—отделение доукомплектования (установка стартера, генерато-
ра, вентилятора); 7 — подвесной транспортный конвейер; 8 — главный сборочный (тележечный)
конвейер; 9—линия сборки шатунно-поршневой группы; 10—линия сборки головки блока; 11 —
стеллажи и бункера для хранения заделов деталей
5. Организация поточного и автоматизированного производства
167
Расстояние возврата
1^ = Аз + Ait /
Г
где / — шаг конвейера, м.
На пульсирующих конвейерах сборка осуществляется во время оста-
новки конвейера для выполнения операции. По окончании операции
через величину такта потока все изделия перемещаются конвейером на
расстояние, равное расстоянию между смежными операциями или ме-
жду изделиями (шаг), после чего конвейер снова останавливается для
выполнения операций.
В случае, когда длительность операции не превышает длительность
такта потока, занятость рабочего
Ап = А1ГГ *" Aps
где — время перемещения пульсирующего конвейера на один шаг:
Ар = Уутр; Утр — транспортная скорость конвейера.
Если длительность операции превышает длительность такта, то в об-
щее время занятости рабочего будет входить и время его возвращения
в исходную рабочую зону сборки:
Ап = Ант Ар Аз*
Шаг конвейера чаще всего определяется длиной собираемого изде-
лия и необходимым промежутком между изделиями или габаритами
приспособлений, на которых осуществляется сборка (длиной тележки,
подставки, площадки, кондуктора и т.п.).
Рабочие места сборки располагаются вдоль конвейера; для каждой
операции отводится рабочая (операционная) зона, границы которой
целесообразно отмечать соответствующими знаками.
Расчетное количество рабочих мест на операции тирасч, определяется
по формуле
^расч i = Ап i
и округляется до ближайшего большего числа тпПрин ь
Скорость непрерывного рабочего конвейера определяется по фор-
муле (5.2), скорость пульсирующего принимается максимально возмож-
ной исходя из сил инерции и условий безопасной работы (до 20 м/мин).
Длина рабочей зоны на операции 1р з , определяется по числу принятых
рабочих мест:
^р.з/ s ^прин/*
На операциях сборки со значительными колебаниями их длительно-
сти в большую сторону до величины max /оп , предусматривается выделе-
ние резервных зон, расчетная длина которых определяется по формуле
^эез/ = (max Ап / “ Ап/)Д
168
Раздел I. Организация основного производства
и округляется до ближайшего большего числа, кратного шагу конвейера /,
т.е. 4ез/ = ^рсз/4 r^e ^рсз i — число резервных делений, которые необхо-
димо добавить к нормальной зоне.
Таким образом, общая длина рабочей зоны на z-й операции
4п/ “ 1р.з1 +	= Куприн! + ^рез/)’
В ряде случаев для уменьшения общей длины конвейера (при воз-
можности выполнения сборочных операций параллельно) рабочие места
располагаются по обеим сторонам конвейера (рис. 5.27). Тогда общая
длина непосредственно рабочей части конвейера определяется по фор-
муле (5.1), где за /иприн принимаются лишь рабочие места и резервные
зоны, расположенные вдоль одной стороны конвейера, т.е. без опера-
ций, выполняемых параллельно.
Хотя в сборочном процессе совершаются, как правило, простые
действия, применение робототехники по всему фронту сборочных работ
в настоящее время и в обозримом будущем будет весьма ограниченным
из-за сложности конфигурации и непредсказуемости траектории движе-
ния даже на одной и той же операции, а тем более на разных операциях.
Именно это обстоятельство делает технически невозможным, а в боль-
шинстве случаев — экономически нецелесообразным применение ро-
ботов. Однако на операциях, где собираемый предмет можно точно
зафиксировать в пространстве и во времени, на тяжелых и вредных
операциях и там, где можно выработать стандартную траекторию рабо-
чих движений, применение роботов весьма эффективно (в частности,
при сборке и сварке кузовов легковых автомобилей и кабин грузовых
автомобилей, при их окраске и на других операциях с частой повторяе-
мостью при постоянной траектории рабочих движений). С этой точки
зрения конвейерная сборка, при которой удается более точно зафикси-
ровать траекторию рабочих движений, предпочтительнее для применения
Установка крышек Установка Ьодяного
Рис. 5.27. Схема части рабочего конвейера сборки двигателя с последовательным и параллельным
расположением рабочих мест: © — место рабочего в начале операции; © — место рабочего по
окончании операции; О — сборочный стенд; (2), (3) — количество рабочих мест на операции
5. Организация поточного и автоматизированного производства 169
роботов. Видимо, по этой причине японские автомобильные заводы не
отказываются от конвейеров, на которых широко используются роботы.
При организации конвейеров особое внимание следует обратить на
устранение факторов, вызывающих утомление рабочих вследствие мо-
нотонности и однообразия выполняемых операций. Основными на-
правлениями, способствующими снижению утомляемости при работе
на конвейерах, являются: укрупнение и совмещение отдельных корот-
ких операций; укрупнение ритма до физиологически и психологически
безвредных границ; совмещение профессий, позволяющее рабочему
переходить с операции на операцию; введение специальных производ-
ственных пауз, используемых для отдыха и проведения производствен-
ной гимнастики, и др.
При стационарной поточной сборке на неподвижных стендах, при-
меняемой обычно при сборке крупных, тяжелых изделий или изделий,
требующих точной установки (нивелировки) основных базовых дета-
лей, рабочие бригады сборщиков ритмично перемещаются от одного
стенда к другому.
Весь процесс сборки расчленяется на ряд элементарных операций,
которые затем объединяются в укрупненные комплексные операции
в зависимости от их последовательности и требуемой квалификации
рабочих. Длительность таких укрупненных операций, куда входит так-
же время на переход бригады и перемещение инструмента и приспо-
соблений от стенда к стенду, должна быть равна или кратна такту
конвейера. Количество работающих в бригаде зависит от трудоемкости
операции. При высокой трудоемкости комплексных операций нередко
фронт работ для большой бригады оказывается недостаточным, поэто-
му приходится организовывать несколько параллельных бригад.
Условием синхронизации стационарной поточной сборки является
выражение
% + 4icp
где tj — трудоемкость /-й комплексной операции; /пер — время переме-
щения (переход) рабочих и приспособлений между стендами; Q — ко-
личество рабочих-сборщиков в бригаде при выполнении Лй операции;
— количество параллельных бригад, выполняющих Лю операцию.
Такт потока
Ф - Т
/=1
где Фдейст — действительный фонд времени работы потока за планируе-
мый период времени, ч; N — программа выпуска изделий, шт.; Тц —
170
Раздел I. Организация основного производства
длительность технологического цикла сборки одного изделия, ч; кОп —
количество комплексных сборочных операций.
Общее количество необходимых сборочных стендов
Гц + А^ст
Wct = — - + Wcip,
где ZycT — время на установку изделия на стенд перед сборкой и снятие
после сборки; /истр — резервное количество стендов (обычно 15-20 % от
потребного).
При бесконвейерной сборке на передвижных стендах (электроробо-
токарах) по шведскому методу, когда собираемое изделие подается
группе (бригаде) непосредственно на ее рабочее место, время на уста-
новку и снятие изделия, а также на переход и перемещение инструмен-
та не затрачивается.
Общее количество автономных подразделений wa.n в сборочном про-
изводстве, в которых полностью собирается изделие, определяется по
формуле
/л
Ес.	(5-6)
/=1
где Т — общая трудоемкость сборки изделия, ч; Nr — среднечасовая
программа выпуска машин из сборочного цеха, шт./ч; п — количество
групп (бригад), осуществляющих полную сборку по всем укрупненным
операциям в отделении; CJ — количество рабочих-сборщиков в ьй
группе, выполняющих укрупненную операцию.
Из формулы (5.6) видно, что чем больше программа выпуска машин
и меньше сборщиков полностью собирают машину, т.е. чем более ук-
рупнена операция, тем больше необходимо организовать автономных
отделений («сот») в сборочном цехе.
Количество потребных электро- или роботокар тпэ1срасч для каждой
группы в таком отделении определится по формуле
л
Ес
^эк.расч	^рез?
Краб/
где Краб i — оптимальный фронт работ на выполнение укрупненной Z-й
операции (количество одновременно занятых рабочих); 7Ире3 — количе-
ство резервных (страховых) электро- или роботокар в сборочной группе
(см. рис. 5.8).
Раздел
ПОДГОТОВКА
ПРОИЗВОДСТВА
(ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ПРОДУКЦИИ)
О
6.	Значение и содержание подготовки
производства
□
□
□
7.	Организация конструкторской
подготовки производства
8.	Организация технологической
подготовки производства
9.	Управление качеством продукции
6.	Значение и содержание подготовки
производства
6.1.	Понятие о подготовке производства
Для организации производственной деятельности предприятия не-
обходимо знать, что и как производить. Ответ на эти вопросы дает про-
ект новой продукции, от качества которого зависит успех дела. Именно
поэтому он является основной предпосылкой эффективного функцио-
нирования предприятия и его подразделений. На основании проекта
продукции люди могут произвести ее с предусмотренными параметра-
ми и в необходимом количестве в специально предназначенной для
этого производственной системе (на предприятии), если в их распоря-
жении будут все предусмотренные проектом ресурсы для выпуска дан-
ного изделия.
Таким образом, проект продукции не только дает ответы на вопросы,
что и как делать, но и служит исходной информацией для проектиро-
вания деятельности предприятия по научно обоснованным методам и
правилам.
Проект продукции является результатом выполнения на предпри-
ятии трудоемкой и высококвалифицированной работы, связанной с под-
готовкой производства новых изделий. Под подготовкой производства
понимается комплекс исследовательских, опытно-конструкторских, про-
ектных, плановых и организационных работ, связанных с проектирова-
нием и освоением в производстве новых изделий.
Подготовка производства новых изделий требует значительных затрат.
В успешно действующих компаниях на разработку продукции и выведе-
ние ее на рынок затрачивается около 4 % общего объема продаж, в том
числе: на исследование и разработку — около 2 %, на коммерциализа-
цию (маркетинг, реклама, дизайн и т.п.) — около 1 %, на развитие
рынка после освоения нового изделия — примерно столько же. При
этом лишь небольшая часть новых идей материализуется в новых про-
дуктах. По данным японских компаний, только 33 % идей доходит до
стадии разработки, причем 47 % из них доводится до коммерческой
разработки, а из последних только 55 % запускается в серийное произ-
водство и выводится на рынок. Таким образом, до рынка доводится
только 8,5 % новых идей. А если учесть, что рынок принимает 1/4 часть
выведенных на него новых изделий, то для успеха на рынке необходи-
мо глубоко проанализировать и рассмотреть около 40-50 новых идей.
6. Значение и содержание подготовки производства 173
Подготовка производства включает:
•	маркетинговые исследования и формирование требований к новой
продукции;
•	научно-технические исследования;
•	опытно-конструкторские работы;
•	разработку технической документации;
•	организационно-плановые работы, обеспечивающие готовность
предприятия к выпуску новых изделий.
В условиях рыночной экономики при формировании требований
к новой продукции на первое место выходит концепция маркетинга,
предполагающая тщательное изучение требований потребителя к про-
дукции и возможностей ее сбыта. Поскольку сбыт зависит от свойств,
цены и качества предлагаемой продукции, то концепция маркетинга
рассматривается как деятельность предприятия, основанная на изго-
товлении той продукции, которую можно продать. Поэтому всякой
разработке новой продукции должны предшествовать глубокие марке-
тинговые исследования, результаты которых необходимо довести до
каждого специалиста предприятия, участвующего в разработке и изго-
товлении новой продукции (конструктора, технолога, производствен-
ника и др.). Каждый из них должен знать, какая продукция и сколько
ее потребуется потребителям, какие свойства привлекают их, какую
цену они готовы заплатить, где и когда эта продукция им потребуется.
Но маркетинг имеет и другую сторону. Новые, улучшенные свойст-
ва продукта, его высокое качество и отличие от других продуктов,
включая цену, необходимо довести до потребителя. Без этого никогда
не возникнут новые потребности (так в свое время возникла потреб-
ность в автомобилях, радио, телефоне, телевизоре и во многом другом).
Именно поэтому разработку новой продукции и доведение информа-
ции о ее свойствах до потребителя следует рассматривать в единстве
спроса и предложения, включая широкую, но правдивую рекламу.
Цель научно-технических исследований —• расширить знания, необхо-
димые для создания новых техники, технологий, материалов, разработать
методы организации производства и изыскать пути их использования
при разработке новой продукции с более высокими технико-экономиче-
скими характеристиками в соответствии со сформулированными требо-
ваниями в короткий срок. Таким образом, научно-технические иссле-
дования обосновывают технико-экономические преимущества новых
изделий в области производительности, надежности, долговечности, КПД
и другие показатели и в конечном счете определяют эффективность
нового изделия. Так или иначе они пронизывают все этапы подготовки
новых изделий.
При проведении опытно-конструкторских работ подробно анали-
зируются варианты выполнения технических решений для создания
174
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
изделия с заданными параметрами, разрабатываются и изготавливаются
опытные образцы, которые затем подвергаются всесторонним испыта-
ниям. На большинстве машиностроительных предприятий опытно-кон-
структорские работы совмещаются с разработкой технической доку-
ментации серийного или массового производства и становятся частью
работ по технической подготовке производства.
Под технической подготовкой производства понимается комплекс
проектных и экспериментальных работ и процессов, связанных с разра-
боткой новых и совершенствованием выпускаемых машин, действующих
технологических процессов, технологической оснастки и нестандартного
оборудования.
Техническая подготовка, осуществляемая на машиностроительном
предприятии, состоит из двух основных частей — конструкторской
и технологической. Конструкторская подготовка —- это совокупность
проектных и экспериментальных работ, связанных с разработкой но-
вых и совершенствованием выпускаемых машин и их частей. Техноло-
гическая подготовка состоит из проектных, экспериментальных работ
по разработке и совершенствованию технологических процессов, изго-
товлению оснастки и необходимого нестандартного оборудования.
Таким образом, техническая подготовка дает ответ на вопрос о том,
какие машины и как, какими методами и орудиями труда должны из-
готавливаться. От качества ее в значительной степени зависят показа-
тели производства и эксплуатации машин.
Производительность, мощность, КПД, расход топлива, смазочных ма-
териалов, энергии, затраты на содержание и ремонт машины находятся
в прямой зависимости от степени реализации лучших конструкторских
решений в области проектирования машин определенного класса.
Расход и стоимость материалов, затраты труда и других ресурсов на
изготовление машин зависят от качества разработки конструкций дета-
лей, сборочных единиц, агрегатов и разработки технологического процесса
конструкторами и технологами, закладывающими основу экономических
результатов изготовления и использования машин. По данным отече-
ственных и зарубежных исследователей, примерно 75 % снижения из-
держек при изготовлении и эксплуатации машин новой конструкции
достигается за счет использования более эффективных решений, при-
нимаемых на стадии технической подготовки производства.
При выполнении работ по технической подготовке должны быть
решены следующие основные задачи, обеспечивающие высокие темпы
технического прогресса как в отраслях, потребляющих машины, так
и в отраслях, производящих их:
1)	создание конструкций новых машин с более высокими эксплуата-
ционными параметрами, технологичных в изготовлении, обеспечиваю-
щих снижение издержек в отраслях, производящих и использующих
6. Значение и содержание подготовки производства
175
эти машины, что обеспечивает неуклонный рост производительности
общественного труда; при этом затраты на производство новых машин
должны расти в меньшей мере, чем их полезный эффект;
2)	разработка и внедрение наиболее совершенных, предназначен-
ных для конкретных условий производства технологических методов
и способов получения заготовок, обработки деталей, узловой и общей
сборки, повышающих технико-экономические показатели производст-
ва, его ритмичность, рентабельность, производительность труда;
3)	разработка и осуществление мероприятий по уменьшению дли-
тельности, трудоемкости и стоимости всех работ, входящих в комплекс
технической подготовки, что ускоряет темпы технического развития
и повышает эффективность производства и эксплуатации машин.
В результате осуществления комплекса работ по технической подго-
товке производства создается:
•	техническая документация, определяющая все конструктивные эле-
менты новой машины, доведенной в результате испытаний и доработок
опытного образца или опытной серии до современных требований про-
изводства и эксплуатации техники этого класса;
,	техническая документация, определяющая наиболее рациональные
способы получения заготовок, обработки деталей, узловой и общей
сборки машины, нормы расхода материальных и трудовых ресурсов на
ее изготовление;
•	техническая документация, определяющая конструкцию и спосо-
бы изготовления всех видов технологической оснастки и нестандартно-
го оборудования, необходимых для изготовления отдельных элементов
машины и ее сборки;
•	комплект изготовленной и доведенной до совершенства технологи-
ческой оснастки и специального оборудования, обеспечивающих осуще-
ствление технологического процесса по изготовлению новых машин
в заданном объеме и технико-экономических показателях производства.
Конструкторская и технологическая документация содержит всю ин-
формацию, необходимую для организации как основного, так и вспомо-
гательного производства. Эта информация состоит из различных нор-
мативов, на основе которых устанавливаются все параметры будущего
производства машины и осуществляют свои функции все управленче-
ские подразделения завода. По этим нормативам определяют: потребность
в оборудовании и инструменте, материалах и рабочей силе, уровень ма-
териальных, трудовых и денежных затрат на изготовление отдельных
деталей и машин в целом, календарно-плановые нормативы движения
производства, квалификационный состав кадров и др.
По показателям и нормативам, содержащимся в конструкторской
и технологической документации, на предприятии создается картотека
176
Раздел П. Подготовка производства (проектирование продукции)
нормативно-справочной информации на машинных носителях, состоя-
щая из нижеследующих основных групп массивов.
Картотека количественного состава изделия, его применяемости и мар-
шрута обработки, содержащая массивы узлов и сборочных соединений
в изделии, деталей в узле с указанием технологического маршрута об-
работки детали.
Картотека трудовых нормативов, состоящая из массивов нормати-
вов: пооперационных трудовых затрат; трудоемкости деталей по типам
(кодам) оборудования; трудоемкости деталей по профессиям и разря-
дам работ; пооперационных затрат на заработную плату. На основе
нормативов, содержащихся в картотеке трудовых затрат, определяют:
потребность в оборудовании, рабочей силе по профессиям и разрядам,
фонд заработной платы и производственную программу в нормо-часах,
календарно-плановые нормативы, затраты на заработную плату в себе-
стоимости изделий. Кроме того, на основе картотеки могут быть состав-
лены первичные документы по начислению заработной платы, движению
партии деталей, рабочие наряды и др.
Картотека материальных нормативов, содержащая массивы: норм
расхода материалов на детали, инструмент, оснастку для вспомогательных
целей (ремонт и др.); норм запаса материалов; сводных норм расхода
материала данного вида на сборочную единицу, изделие. Эти нормативы
используются для определения потребности в соответствующих видах
материалов и составления планов материально-технического снабже-
ния, расчета затрат на материалы и себестоимости изделий, выписки
лимитных карт, учета движения материалов, расчета показателей при
анализе использования материалов.
Картотека инструмента и оснастки, состоящая из массивов: приме-
няемости инструмента и приспособлений, нормативов машинного вре-
мени на обработку деталей данным инструментом, времени износа или
стойкости инструмента; норм расхода материалов и времени на изго-
товление инструмента и др. Эти нормативы используются для опреде-
ления потребности в инструменте, составления заявок на его приобрете-
ние, составления лимитных карт расхода и получения инструмента
с центрального инструментального склада, нормирования запаса и уче-
та движения и расхода инструмента, планирования работы инструмен-
тального цеха и т.д.
Картотека состава и фонда времени работы оборудования, содержа-
щая массивы, характеризующие все данные о каждой инвентарной
единице оборудования, которая находится на данном участке производ-
ства, и о фонде ее работы. Они используются для расчета мощностей
и определения загрузки оборудования, его движения, для планирования
времени ремонта и ремонтных работ.
6. Значение и содержание подготовки производства
177
Картотека состава работающих и фонда рабочего времени, включаю-
щая массивы действительного фонда времени работы рабочих по про-
фессиям. Они используются для составления планов по труду, расчета
потребности в рабочих по профессиям.
Картотека календарно-плановых нормативов, содержащая массивы
следующих нормативов: размеров партий и периодов их запуска-вы-
пуска, длительности производственного цикла, величины заделов, опе-
режений и др. Они используются для составления и корректировки
оперативно-производственных планов, обеспечения ритмичности ра-
боты и производственного диспетчирования.
В качестве первичной документации при создании нормативного
хозяйства на машинных носителях используются маршрутные, опера-
ционные и комплектовочные карты, ведомости расцеховки, ведомости
оснастки, спецификации и т.д.
Техническая подготовка нового изделия дополняется комплексом
работ, связанных с организацией производства, труда, материально-тех-
нического снабжения, с решением экономических и финансовых вопро-
сов и выполняемых соответствующими отделами и службами предпри-
ятия. Этот комплекс работ принято называть организационной подготовкой
производства.
Мероприятия по организации производства новых изделий должны
обеспечить максимально возможную преемственность в реализации
принципов специализации, пропорциональности, параллельности, не-
прерывности, прямоточности и ритмичности процесса. Для этого в ряде
случаев необходимо предусмотреть реконструкцию и перепланировку
производственных участков и цехов, модернизацию действующего обо-
рудования.
Мероприятия по организации труда включают: подготовку, пере-
подготовку и расстановку исполнителей, связанных с освоением в про-
изводстве новых изделий; организацию материального и морального
стимулирования за быстрое освоение новых изделий; проведение вос-
питательной и пропагандистской работы, в том числе создание благо-
приятного психологического микроклимата во всех подразделениях;
нормирование и организацию оплаты труда, в том числе разработку
систем оплаты за быстрое освоение новых изделий. Осуществление
этих мероприятий должно обеспечить полную готовность коллектива
к производству новых изделий.
Создание и освоение новых изделий в установленные сроки диктуют
необходимость организации материально-технического снабжения пред-
приятия, его подразделений всеми видами сырья, материалов, средств
труда. Для этого необходимо заранее осуществить ряд работ: разрабо-
тать нормы расхода и запасов материальных ресурсов; установить связи
с поставщиками; согласовать с ними объемы и сроки поставки; заклю-
12 Зак, 2150
178
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
чить с ними договоры; своевременно обеспечить цехи и участки всем
необходимым в сроки, предусмотренные планом освоения нового из-
делия, и т.д.
Работы по подготовке производства новых изделий включают и вы-
полнение функций, связанных с экономикой производства: определе-
ние экономической целесообразности и эффективности производства
и эксплуатации новых изделий; определение затрат и цен на них; раз-
работка технико-экономических показателей предприятия и путей их
достижения по отдельным срокам освоения новых изделий.
Организация финансирования включает определение объема денеж-
ных затрат, сроков и источников финансирования отдельных меро-
приятий по подготовке производства новых изделий, а также сроков
возврата заемных средств кредиторам и т.п.
Особое место в организации подготовки производства новых изде-
лий занимает определение сроков замены их моделей и планирование
работ по ее осуществлению, что связано с жизненным циклом изделия.
6.2.	Жизненный цикл новой продукции и его влияние
на показатели ее производства и использования
Разработать и внедрить в производство изделие новой модели —
значит превратить знания в продукт. Превращение знаний в продукт
требует значительных единовременных затрат, величина которых тем
больше, чем чаще происходит смена моделей. В свою очередь, это вле-
чет за собой удорожание изделий в сфере их производства. Так, напри-
мер, затраты на изготовление машины новой модели в первый год ее
выпуска в 2 раза превышают затраты пятого года и в 3 раза десятого,
что, несомненно, снижает уровень эффективности новой техники, а ино-
гда приводит к крупным убыткам.
Эти, на первый взгляд противоречивые, обстоятельства, связанные
с быстрыми темпами технического прогресса, требуют определения та-
кого периода времени смены моделей продукции, при котором сум-
марные затраты на разработку и внедрение новых моделей, а также
потери от морального износа были бы минимальными, а уровень эко-
номической эффективности ее — максимальным.
Время, в течение которого осуществляется разработка новой про-
дукции, ее освоение и изготовление на предприятии вплоть до снятия
с производства, принято называть жизненным циклом продукции.
В жизненном цикле можно выделить два характерных периода: вре-
мя, в течение которого осуществляется разработка новой продукции,
и время, в течение которого продукция производится и потребляется
6, Значение и содержание подготовки производства
179
обществом. В первый период предприятие затрачивает крупные средства
(«работает») на новую продукцию, во второй оно получает от нее доход
за счет производства и продажи в личное или производственное исполь-
зование (новая продукция «работает» на предприятие). Казалось бы,
предприятию выгодно максимально продлить второй период, посколь-
ку в это время оно не несет дополнительных расходов на разработку
и внедрение новой продукции. Однако этот период имеет предел, обу-
словленный экономическими и социальными факторами. Это связано
с тем, что продукция с момента ее появления обеспечивает социаль-
но-экономический эффект лишь до определенного момента, после кото-
рого она морально стареет и ее дальнейшее производство и использова-
ние приносит ущерб предприятию независимо от уровня ее стоимости
(резко снижается, а иногда и полностью прекращается спрос на нее,
и, как следствие, падает прибыль, растут убытки). Другими словами,
с момента появления новой продукции эффект от ее использования
быстро увеличивается до максимальной величины, а затем начинает
уменьшаться до нуля или даже до отрицательной величины.
На рис. 6.1 приведен типичный график изменения затрат и эффекта
в различные периоды жизненного цикла новой продукции, а на рис. 6.2 —
кривая жизненного цикла изделия в системе маркетинга.
Уровень затрат и эффекта зависит от двух основных факторов: 1) час-
тота появления новых научно-технических идей и качество их отбора;
2) глубина анализа и тщательность проработки технических решений.
Рис. 6.1. Г рафик изменения затрат и эффекта в течение жизненного цикла нового изделия: а—го-
довые затраты и доходы; б—накопленные; — время разработки; t2—время внедрения в произ-
водство; —время серийного (массового) производства
12*
180
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
Рис. 6.2. Кривая жизненного цикла изделия в системе маркетинга
Чем чаще появляются новые идеи и чем выше уровень развития эконо-
мики страны, тем благоприятнее условия для создания и более частой
смены моделей продукции, что влечет за собой сокращение ее жизнен-
ного цикла. Однако тщательный анализ и отбор наиболее прогрессив-
ных идей при разработке проекта изделия повышают эффективность
новой продукции и тем продлевают ее жизненный цикл.
Теоретически можно предположить, что любая научно-техническая
идея, относящаяся к продукции определенного назначения, может быть
сразу (например, в год ее появления) воплощена в полезный продукт
путем внесения изменений в конструкцию и технологию выпускаемого
изделия. Это позволит сразу получить от идеи эффект за счет тиражи-
рования научно-технического достижения в выпускаемой продукции.
Однако такое решение неизбежно потребует все новых и новых затрат
на превращение знаний в продукцию и вызовет потери, связанные
с освоением ее в производстве.
К этой проблеме можно подойти иначе: на тщательный анализ и отбор
идей и разработку продукции затратить значительные единовременные
средства, чтобы отобрать и использовать только те идеи, которые, бу-
дучи воплощенными в конструкцию изделия и способы его изготовле-
ния, дадут наибольший суммарный эффект за значительный период
времени, в течение которого в них не будут вноситься никакие измене-
ния. Накапливаемые в этот период информационные, интеллектуальные,
трудовые и материальные ресурсы следует направить на анализ, отбор
и разработку очередной новой модели продукции, в которой затем ис-
пользовать максимальное количество наиболее эффективных научно-тех-
нических решений, относящихся как к конструкции, так и к способам
ее производства и эксплуатации.
6. Значение и содержание подготовки производства
181
Это обстоятельство требует определения экономически оптимального
периода смены моделей и связанного с ним жизненного цикла изделия,
который определяется производителем изделий на основе требований
потребителей. В конечном счете новая продукция (например, машина)
должна обеспечить экономию затрат при ее использовании потребите-
лями. Но это возможно только в том случае, если продукция будет снята
с производства в год, когда эти затраты не будут выше затрат по новой
продукции. Этому условию удовлетворяют неравенства:
-_д—
, ~-*^норм
ч*сл 2
(И)
С'^+ v
*2*1	1 ,£
~^норм
где Сь С2 — себестоимость конечной продукции, получаемой с помо-
щью изделия данного назначения (соответственно по старой и новой
модели); ЛГЬ N2 — годовой выпуск конечной продукции, шт.; К[, К2 —
стоимость изделия; ь Гсл 2 — срок его службы, лет; £НОрм — норматив-
ный коэффициент эффективности, экономический фильтр (прибыль на
капитал, налоги и др.); п — оптимальный период смены модели изде-
лия, лет.
Неравенства (6.1) читаются так: в год, соответствующий оптимальному
периоду (л), затраты потребителя при использовании изделий старой
модели будут равны или ниже затрат по новой модели, а в следующий
год — выше.
Анализ неравенств позволяет сделать вывод, что на жизненный
цикл новой продукции влияют следующие основные факторы (кото-
рые рассмотрим на примере машины):
1)	масштабы полезных свойств новой продукции по сравнению со
свойствами старой (применительно к машине — уровень ее полезной,
т.е. используемой потребителем, производительности; чем выше про-
изводительность машины, тем меньше удельные капиталовложения,
приходящиеся на единицу конечной продукции, производимой маши-
ной, и короче период смены моделей);
2)	темпы снижения текущих издержек при использовании новой
продукции и уменьшение ее стоимости в расчете на единицу полезно-
сти; чем лучше эти показатели, тем короче жизненный цикл изделия;
3)	долговечность (срок службы) продукции; чем выше этот показа-
тель, тем короче (при прочих равных условиях) период смены моделей.
Первый фактор является одним из решающих при разработке но-
вых моделей машин специального назначения, для производства с их
182
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
помощью в массовых количествах однородной продукции или выпол-
нения однородных работ, где возможности использования высокой
единичной производительности неограниченны. Именно поэтому в та-
ких машинах она возрастает от модели к модели высокими темпами
(турбогенераторы, прокатные станы, карьерные автосамосвалы, домен-
ные печи, конвертеры и особенно ЭВМ, производительность которых
от модели к модели повышается на несколько порядков).
При разработке новых моделей ряда выпускаемых в массовом коли-
честве машин возможности обеспечить рост производительности огра-
ниченны. К тому же высокая производительность сдерживается условия-
ми эксплуатации (например, повышенная скорость автомобиля в городах
при коротких рейсах или в условиях бездорожья). Поэтому при разра-
ботке новых моделей таких машин главное внимание уделяется сниже-
нию текущих издержек по их эксплуатации.
Один из наиболее эффективных путей сокращения сроков начала
производства новой продукции — приобретение лицензий на право из-
готовления изделия по документации, подготовленной другими разра-
ботчиками. В этом случае обеспечивается быстрое освоение выпуска
новых изделий при отсутствии собственного высокого научно-техниче-
ского потенциала (т.е. необходимых для разработки этой продукции
кадров соответствующей квалификации). По этому пути в свое время
шла Япония, которая в 1951—1985 гт. приобрела на Западе (в основном
в США) лицензии на право использовать в производстве научно-техни-
ческие разработки примерно на 17 млрд долларов, достигнув в короткое
время выдающихся экономических успехов, создавая постепенно и соб-
ственный мощный интеллектуальный потенциал, который быстро пе-
рекрыл в сотни раз затраты на эти цели.
Беларусь, обладая собственным высоким научно-техническим по-
тенциалом, может и должна использовать этот путь лишь частично (как
и все развитые страны). По части разработок (вплоть до отдельных уз-
лов машин), по которым она находится на мировом уровне, следует
предложить лицензии другим странам, а часть — приобрести.
Таким образом, если предприятие по одним частям нового изделия
приобретает лицензии, чем ускоряет проектирование, а по другим про-
дает, то оно получит полноценную прибыль в размерах, которые дости-
гаются при минимальных сроках создания нового изделия в целом
своими силами. Такая ситуация отражена на рис. 6.3, где заштрихован-
ная площадь со знаком «-» показывает уменьшение дохода за счет при-
обретения лицензии, а со знаком «+» — его увеличение, если удается по
новым разработкам продать лицензии.
Одним из важных путей сокращения времени разработки является
развитие и укрепление опытно-экспериментальных баз предприятий-раз-
работчиков, и прежде всего оснащение их средствами для ускорения
6. Значение и содержание подготовки производства
183
Рис. 6.3. Изменение эффективности новой продукции с изменением «скорости» ее проектирования
(соответственно при малых (кривая 1) и больших (кривая 2) сроках): 4 —- при продаже лицензий
на ряд узлов и частей нового разработанного изделия; Б—при покупке лицензий на ряд узлов и частей
разрабатываемого изделия; Ц — время соответственно разработки и внедрения (проектирования);
t2, ^2 — время производства
стендовых испытаний новой продукции. Стенды имитируют все условия
будущей эксплуатации и экстремальные внешние воздействия (жару
и холод, сушь и влажность, ударные нагрузки, вибрации, запылен-
ность, загазованность, абразивную среду и плохие дороги — в общем
все то, что определяет надежность машин при их использовании в ре-
альных условиях).
6.3.	Планирование работ по подготовке
производства новых изделий
Важнейшей составной частью подготовки производства является
планирование работ, в первую очередь по технической подготовке как
наиболее трудоемких и продолжительных, определяющих длительность
разработки и освоения в производстве новых изделий.
На рис. 6.4 схематически показана схема разработки технической
документации конструкторским и технологическим отделами. Боль-
шой объем и сложность работ, связанных с разработкой и внедрением
в производство конструкций новых машин, требуют организации отдель-
ных элементов технической подготовки по определенному плану. Техни-
ческая подготовка — начальный этап изготовления машины и составная
184
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
ИСХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ				
Маркетинговые исследования	Изобретения и патенты	Технические требования	Научно-технические разработки и научная литература	Образцы Выпускаемых изделий
1
Конструкторская подготовка " 11	1	 	 Техническое задание (определение изделия/ Назначение Технические параметры Требования (технологические, надежности, безопасности, эргономики, экологии, эстетики и др/ Экономическая оценка (цена, годобой быпуск, прибыль, эффектибность использования и др/ -	 " ч	 	 Эскизный проект Чертежи общего Вида, Важнейших узлоб	\ Эскизы и макеты	\ Экономический анализ	\ Технический проект Расчеты на прочность, надежность Общая компановка изделия	/ Чертежи и схемы узлоб	у Технико-экономический анализ Вариантов	г 	1	 Рабочая документация Документация опытного образца	/ Расчеты и чертежи деталей	Л Проработка на технологичность	/ Выбор барианта конструкции Изготобление опытного образца Испытания опытного образца Документация стабильного пооиэбодстба Доработка документации после изготобления \ опытного образца	Л Изготобление контрольной серии изделий	\ Доработка документации после испытания контрольной серии Стабильное произбодстбо нобого изделия	Технологическая подготовка .	Предварительный проект Л Анализ преемстбенности и технологичности \ конструкции нобого изделия , Предложения по повышению уроВня у технологичности 	Рабочий проект	 Документация опытного образца Анализ преемстбенности и технологичности у конструкции узлоб и деталей f Предложения по побышению уробня у технологичности и преемстбенности ' Разработка технологического процесса изготобления опытного образца Документация стабильного пооиэбодстба Доработка документации после изготобления опытного образца Разработка технологического процесса и его экономическая оценка . Выбор барианта процесса \ Проект технологической оснастки у Изготобление оснастки \ Наладка технологического процесса б оснобных цехах предприятия	
Рис. 6.4. Схема разработки технической документации нового изделия
6, Значение и содержание подготовки производства 185
часть плана-графика выполнения заказа, непосредственно связанная
с текущей программой единичного производства, разрабатываемой про-
изводственным отделом завода.
В серийном и массовом производстве с устойчивой номенклатурой
продукции техническая подготовка имеет циклический характер. В пе-
риод смены моделей машины все работы по проектированию конструк-
ции машины, технологического процесса ее изготовления и наладки
производства повторяются. Во время производства серийной машины
на заводе ведутся работы по технической подготовке новой модели. Таким
образом, техническая подготовка в серийном и массовом производстве
непосредственно не связана с выполнением текущей программы завода
и потому планируется самостоятельно, стыкуясь с производственной про-
граммой выпуска нового изделия на последней стадии ее выполнения.
Цель планирования — установление календарных сроков выполне-
ния и стоимости технической подготовки производства в целом и ее
отдельных этапов, что в конечном счете зависит от объема и содержа-
ния работ и цикла их повторения, т.е. от периода смены моделей.
Таким образом, для разработки календарных планов-графиков по
технической подготовке и планирования работ соответствующих под-
разделений завода необходимо определить их объем и содержание.
Объем работ определяется в натуральных и трудовых показателях.
Натуральные показатели характеризуют объем предстоящих работ
в физических единицах, выбор которых обусловлен назначением и слож-
ностью будущей машины, типом ее производства, общим количеством
деталей, в том числе оригинальных, их сложностью, количеством тех-
нологических процессов и операций в них, количеством видов и на-
именований технологической оснастки, подлежащей проектированию
и изготовлению.
Общее число наименований деталей в машине зависит от ее типа
и класса. Так, легковой автомобиль среднего литража состоит из 3,5—5 тыс.
наименований деталей, а легкий токарно-винторезный станок — около
1 тыс. и т.д.
Обычно усовершенствование конструкции сопровождается увели-
чением общего количества деталей как за счет некоторого расширения
функциональных возможностей машины (оснащение машины допол-
нительными приводами, механизмами, декоративными деталями и т.п.),
так и за счет расчленения сложных деталей на более простые, исходя из
задачи максимального обеспечения технологичности. Однако достиже-
ния в технологии могут способствовать и обратному процессу — получе-
нию более сложных деталей вместо многих отдельных. Замена ручной
сварки кузова автоматической и внедрение холодной штамповки в мас-
совом производстве легковых машин делает эффективным создание цель-
носварной конструкции кузова из отдельных сложных штампованных
186
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
деталей вместо сборной из многих частей. Широкие возможности для
замены многодетальных частей машины монолитными открывает ис-
пользование прочных пластмасс.
Зная основные направления в развитии конструкции и технологии
производства машин определенного класса, завод, специализирующийся
на их выпуске, может с достаточной для перспективного планирования
точностью определить общее количество наименований деталей буду-
щей машины. Однако это еще не дает полного представления об объе-
ме предстоящих работ по технической подготовке. Важно определить
количество оригинальных деталей: чем их больше, тем сложнее и доро-
же машина в производстве и эксплуатации. Количество оригинальных
деталей определяется на основе анализа конструктивной преемствен-
ности и применяемости отдельных сборочных единиц в машинах раз-
ных типов и в различных моделях одной и той же машины. Практика
показывает, что функциональное разнообразие машин достигается разно-
образием их частей или агрегатов, выполняющих основную функцию.
Например, американская «Дженерал моторе компани» на ПО моделей
кузовов автомашин применяла лишь 8 типов двигателей, 7 — сцепле-
ния, 5 — мостов и лишь 4 типа коробок передач и рулевого управления.
При разработке конструкций новых металлорежущих станков при-
меняется до 93-95 % ранее освоенных или стандартизованных деталей.
С учетом этого приближенно определяется число наименований ори-
гинальных деталей в конструкции будущей машины. Общее количество
оригинальных деталей распределяется по группам конструктивной и тех-
нологической сложности. Так, в автомобиле детали простой конструкции
составляют около половины общего количества, средней сложности —
около 35 %, сложные — примерно 15 %. В станкостроении, например,
все детали металлорежущих станков разбиваются по конструктивной
сложности на шесть, а по технологической сложности — на пять групп.
При этом чем тяжелее станки, тем больше удельный вес сложных де-
талей.
В ряде конструкторских организаций, кроме того, применяется раз-
бивка изделий, сборочных единиц и деталей по группам новизны и массе.
Так, например, к I группе новизны относятся механизмы и узлы с не-
значительной конструктивной переработкой, а к V группе — новые
конструктивно оформленные узлы с применением принципиально новых
схем (гидравлических, пневматических, электрических и др.). По массе
корпусные детали предлагается разделить на три группы: массой до 100 кг,
от 100 до 500 кг и от 500 до 1000 кг. Таким образом, на основании данных
об общем количестве деталей, в том числе оригинальных, в конструкции
машин, их сложности и новизне можно определить объем и сложность
конструкторской документации.
6. Значение и содержание подготовки производства 187
Количество карт и другой документации, связанной с проектирова-
нием технологических процессов, обусловлено количеством и сложно-
стью оригинальных деталей, видами заготовок, типом производства
и степенью применения типовых процессов. В частности, в автомоби-
лестроении среднее количество операций по каждой группе сложности
деталей составляет: для простых деталей 3—5, средней сложности 6—10,
сложных 11—20, весьма сложных 21-50, для особо сложных свыше 50.
Среднее количество операционных карт на механическую обработку
одной оригинальной детали в массовом производстве достигает десяти.
Количество технологической оснастки зависит от типа производст-
ва и характеризуется так называемым коэффициентом технологической
оснащенности, который определяется отношением общего количества
наименований оснастки к общему количеству наименований деталей.
В массовом производстве легковых автомашин он бывает равен 12—20
и более. Коэффициент оснащенности некоторых технологически слож-
ных деталей, например коленчатых валов двигателя, достигает 350.
Удельный вес каждого вида оснастки на одном из заводов составил:
штампов для горячей штамповки — 1,5 %, для холодной — 13,5, рабочих
приспособлений — 20, контрольных приспособлений — 6, режущего
инструмента — 13, вспомогательного — 16 и измерительного — 30 %.
Таким образом, на основании данных о технологической сложности
машины, ее узлов и отдельных деталей и их количестве можно опреде-
лить объем и сложность технологической документации в натуральном
выражении.
Трудовые показатели характеризуют объем затрат труда на выполне-
ние работ по технической подготовке производства в целом и отдель-
ных ее частей и этапов. Он определяется обычно в нормо-часах на
основании объема работ в натуральном выражении и нормативов тру-
доемкости. Нормативы трудоемкости — это нормированное количест-
во труда, которое должно быть затрачено на выполнение определенной
работы по технической подготовке производства. В зависимости от на-
значения и степени детализации нормативы трудоемкости делятся на
укрупненные и дифференцированные. Нормативы первой группы пред-
ставляют собой средневзвешенные нормы времени в расчете на единицу
измерения (обычно на одну деталь без учета сложности) и применяются
для укрупненных расчетов затрат труда по отдельным частям, разделам
и этапам технической подготовки и разработки календарных графиков
их выполнения. Вторая группа — это нормы на разработку технических
документов (обычно также на деталь) в зависимости от вида работ,
сложности, новизны, массы и других характеристик. Эти нормативы
применяются для планирования (а в ряде случаев — и для оплаты тру-
да) работы отдельных подразделений технической подготовки по ста-
диям, этапам, группам узлов и деталей. На их основе осуществляется
188
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
оперативное планирование и руководство разработками на короткий
период времени. В литературе, посвященной этому вопросу, приводят-
ся разнообразные нормативы, укрупненные и дифференцированные.
Так, по В.Ф. Покровскому, нормы времени на отдельные виды работ
должны составлять (при разбивке всех изделий на пять, а деталей — на
четыре группы сложности и на пять групп новизны):
1)	на разработку проекта технического задания — от 20 до 150 ч,
проекта технического предложения — от 50 до 945, эскизного проек-
та — от 202 до 1120, технического проекта в расчете на одну условную
деталь — от 1,3 до 10,3, рабочего проекта на одну условную деталь — от
4,1 до 15,6 ч;
2)	на участие в отладке опытного образца — 6 % трудоемкости тех-
нического и рабочего проектов;
3)	на корректировку конструкторской документации — 14 % трудо-
емкости технического и рабочего проектов.
Кроме того, предлагаются поправочные коэффициенты к нормати-
вам на разработку рабочих чертежей: на оригинальную деталь — 1,0;
унифицированную, заимствованную из другого изделия, — 0,3; стан-
дартизованную — 0,15; на покупные детали простые — 0,3, сложные—
1,0; на литые и сварные некорпусные — 4,0; на корпусные детали при
массе до 100 кг — 16, от 100 до 500 кг — 20, свыше 500 кг — 25.
Для удобства и облегчения расчетов обычно составляют номограм-
мы. Нормативы трудоемкости работ по технологической подготовке
производства построены по такому же принципу, как и по конструк-
торской, — на деталь в зависимости от вида работ и группы ее сложно-
сти, а по технологической оснастке — от сложности и количества
деталей в ней. Конечно, в условиях машинного проектирования и мо-
делирования на компьютерах эти нормы устарели и приводятся лишь
для того, чтобы показать структуру и примерное соотношение затрат
времени. Компьютер, освобождая конструктора и технолога от ручной
работы, требует от них большего времени на мыслительную работу по
поиску лучших вариантов технических решений и их глубокую прора-
ботку.
Система укрупненных и дифференцированных нормативов, создан-
ная по указанным выше принципам, обеспечивает высококачественное
планирование работ по технической подготовке. Однако эта проблема
еще не полностью решена, поскольку недостаточно учитываются: каче-
ство конструкции как объекта изготовления и объекта эксплуатации;
качество самих конструкторских проработок, так как большинство дей-
ствующих нормативов стимулирует создание максимально сложных
машин, сборочных единиц, деталей при минимальной степени их стан-
дартизации. В то же время качество конструкции и уровень техниче-
ских решений при разработке тем выше, чем проще и легче машина, ее
(6.2)
(6.3)
(6.4)
(6.5)
6. Значение и содержание подготовки производства 189
отдельные сборочные единицы и детали и чем выше степень конструк-
торской и технологической преемственности. Затраты труда, времени
и средств на разработку более простой и более стандартизованной кон-
струкции выше, чем при разработке оригинальной. Однако дополни-
тельные затраты на тщательную проработку невелики по сравнению
с эффектом, получаемым при производстве и эксплуатации машин.
Один из возможных путей решения этой сложной проблемы — кор-
ректировка нормативов в соответствии с уровнем качества конструкции
новой машины, определяемым ее технико-экономическими показателями.
С учетом уровня качества конструкции нормативный объем затрат труда
при разработке технической документации по новой машине может
быть определен:
1) по конструкторской подготовке:
по машине в целом
Т -Т	+^нормЯ1 ^пр2 В\ .
2~ *М2 СЬ^нормЛг ^npi
по сборочным единицам и деталям
7* - 71 -^2 Q + ^т.пр 2 .
2" 1 N? С2+М2 КТЛ1р}’
2) по технологической подготовке:
по машине в целом
Т ~Т	+ДюрмД1 Ml Ат, пр 2.
т2 Т1М2 С'2+Е^ыЦ2 м2 к,.^’
по сборочным единицам и деталям
Т -Т	Q
т2' т1М2 м2 с2
В формулах (6.2) — (6.5) приняты следующие обозначения (соответст-
венно по старой (1) и новой (2) модели): Т2, Тт2 — нормативная трудоем-
кость соответственно конструкторской и технологической подготовки
производства машины новой модели; Ть Tr j — фактическая трудоем-
кость по старой модели; М, N2 — годовая производительность (мощ-
ность) машин; С{, С2 — себестоимость единицы продукции (работы),
выпускаемой машинами; Д1( Ц2 — цена машин; Ак.п ь 2 коэффици-
енты конструктивной преемственности; А^пр ь А^пр2 — коэффициенты
технологической преемственности; Вь В2 — масса машины, сборочной
единицы или детали; М2 — масса израсходованных материалов на
изготовление машины, сборочной единицы или детали; С2 — себе-
стоимость сборочной единицы или детали.
190
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
Из формул (6.2) — (6.5) видно, что чем лучше эксплуатационные ка-
чества новой машины (выше производительность, ниже стоимость маши-
ны и себестоимость производимой ею продукции) и выше показатели
технологичности, тем выше должны быть нормативные затраты труда
на техническую подготовку, которые быстро окупаются доходами от ее
производства и эксплуатации.
Завершающий этап работ по планированию технической подготов-
ки производства — разработка календарных планов как выполнения
комплекса работ в целом, так и по отдельным этапам и подразделени-
ям завода. В них перечисляются все этапы работ, их объем, последова-
тельность выполнения, продолжительность, сроки и исполнители.
На предприятии составляют:
1)	сводный комплексный цикловой перспективный график техни-
ческой подготовки и освоения производства новых изделий;
2)	график конструкторской подготовки производства;
3)	график технологической подготовки производства;
4)	график выполнения работ по конструированию технологической
оснастки;
5)	план-график изготовления инструмента и технологической осна-
стки;
6)	рабочий план-график подготовки производства новой машины
по каждому цеху.
Основным исходным документом для разработки частных графиков
работы отдельных подразделений, связанных с технической подготовкой
производства нового изделия, является комплексный цикловой график,
разрабатываемый на перспективу под руководством главного инженера.
Такой график должен предусматривать планомерную работу всех подраз-
делений предприятия по непрерывному техническому совершенствова-
нию выпускаемых машин на длительный период. В нем необходимо
предусмотреть равномерную и целенаправленную работу каждого под-
разделения, чтобы обеспечить высокое качество технических решений
на любой стадии и любом этапе технической подготовки.
Исходные данные для составления комплексного циклового графи-
ка — цикл (период) смены моделей выпускаемых машин и объем выпол-
няемых работ по каждой стадии и каждому этапу. Цикл сменяемости
изделия определяет общую календарную продолжительность работ по
технической подготовке производства от первого до завершающего его
этапа.
Длительность работ по каждому этапу подготовки производства опре-
деляют исходя из трудоемкости работ и числа исполнителей по формуле
Гэ=Сгср/(40Я),
где Q — объем работ в натуральных единицах (количество деталей, до-
кументов и др.); Zcp — средняя трудоемкость разработки одной единицы, ч;
6. Значение и содержание подготовки производства
191
И — количество непосредственных исполнителей по данному этапу;
40 — недельный фонд работы исполнителя, ч.
Поскольку при переходе от модели к модели объем и сложность ра-
бот по подготовке производства возрастают, а продолжительность работ
должна быть оставлена неизменной или даже сокращена, количество
исполнителей может быть увеличено даже при широкой механизации
творческого труда.
После определения продолжительности всех этапов приступают
к построению сводного графика, который составляется в порядке, об-
ратном ходу работ, т.е. от начала установившегося массового или се-
рийного производства новой машины либо ее модификации до начала
конструкторских работ.
Для ускорения общей продолжительности работ предусматривается
последовательно-параллельная организация работ по осуществлению
отдельных разделов технической подготовки. Принципиальная схема
циклового графика приведена на рис. 6.5. Как видно из рисунка, гра-
фик предусматривает последовательно-параллельную работу всех под-
разделений завода по непрерывному техническому совершенствованию
производства и планомерной смене моделей машин в долгосрочной
перспективе. Такой график служит основой для организации работы
всех подразделений, связанных с технической подготовкой и освоени-
ем производства новых машин, как на перспективу, так и в годовом,
квартальном и месячном разрезе. На его основе разрабатываются годо-
вые и квартальные планы работы конструкторского, технологического,
инструментального и других отделов и цехов.
Частные календарные (более конкретизированные) графики работы
подразделений обычно разрабатываются на основе комплексных графи-
ков технической подготовки важнейших агрегатов и сборочных единиц
машины. В первую очередь предусматривается выполнение работ по
наиболее трудоемким агрегатам и сборочным единицам, имеющим наи-
более длительный цикл подготовки. Для их производства необходимы
сложное специальное оборудование и технологическая оснастка, требую-
щие значительного времени на подготовку технической документации
и изготовление. Например, в легковом автомобиле таким агрегатом бу-
дет кузов, только на разработку проекта которого и изготовление от-
дельных, наиболее сложных, штампов требуется около года, а на весь
их комплект — не менее двух лет. В ряде случаев первоочередными
объектами технической подготовки могут быть важнейшие ведущие
детали, для обработки которых потребуется заказывать специальное
оборудование и автоматические линии индивидуального назначения
с большим циклом их изготовления (линии обработки блока цилинд-
ров, головки блока, коленчатых валов и др.).
Подразделения технической подготовки	Наименование работ	Годы																								
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	ю	11	12	13	/4	15	16	17	18	19	20	21	22	23		25
Отдел глйного конструктора	Разработка технического задания Разработка технического предложения Разработка эскизного проекта Разработка технического проекта Разработка рабочих чертежей опытного образца Корректировка чертежей по результатом изготобления и испытания опытного образца Корректировка документации по результатам испытаний установочной серии То же по результатам испытаний контрольной серии Окончательная корректировка чертежей	Е	□				ffi GZ	о ZZZZ	о			& Ш	а	ш			tgs ts	3	s			Ш a	я azs	a c	ш	X9
								—I					тт	Е	ZZZJ at	za zzzz		ГТПТ	E	rs	SI		mr			
Отдел главного технолога	Разработка предварительного технологического фдатда? Разработка технологического процесса изготобления опытного образца Корректировка технологического процесса по результатам изготобления опытного образца То же по результатам изготовления и испытания установочной серии То же по результатам изготовления и испытания контрольной серии Выборка, отладка и внедрение технологического процесса				—										rrm											S3 ns
																за					ID					
															EZ2					ШЗ				ss	<s	
Конструкторское Зара по оснастке	Разработка чертежей оснастки Корректировка чертежей при освоении производства															zzzz										
Зкспериментальный цех	Изготовление макетов и шаблонов Изготобление опытного образца машины Изготобление и испытание отдельных узлоб																									ssa
																										
									—					7777?					ГПП					ТПТ		
Инструментальные цехи	Изготобление технологической оснастки для освоения (30 % мощности! То же для текущего производства (70 % мощности!																									
																										
																										
Испытательная станция	Испытание и сдача опытного образца машин установочной серии машин контрольной серии серийных машин								—		—		гт	zzzz	23				ПШ	HJ ИП	ТТТП		ПВ	no	ZJ	
																										
Основные цехи	Изготобление машин установочной серии То же контрольной серии Выверка и отладка технологического процесса Установившееся массовое /серийное! производство								—	>—				ши	32 па	332 ZZZZ			ПД	ttl j					Щ	SS3
																										
3 W - исходная базовая модель ТВШШЗЕШЬ М1а - модификация модели М ПШШШШПШ М2 - новая базовая модель 1ЬооооойооооДмй М2а - модификация модели М2
Рис. 6.5. Перспективный график технической подготовки и освоения машин новой конструкции при периоде смены базовой модели 10 лет
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
6. Значение и содержание подготовки производства 193
Пример частного графика технической подготовки изготовления
кузова легкового автомобиля приведен на рис. 6.6 (см. с. 194). Любой
как сводный, так и частный график может быть представлен в сетевой
форме. На рис. 6.7 (см. с. 195) изображен сетевой график того же ком-
плекса работ по подготовке производства кузова. Параметры сети ука-
заны непосредственно на графике, цифры над стрелками указывают
продолжительность соответствующих работ в днях.
Совокупность поузловых (а в ряде случаев — подетальных) графи-
ков, конкретизирующих работы в пространстве и во времени, служит
основой для увязки работы подразделений технической подготовки
и определяет сроки выдачи соответствующей технической документа-
ции для проектирования моделей, штампов, приспособлений, нестан-
дартного оборудования и т.д. Сроки разработки и выдачи технической
документации на отдельные узлы и детали определяются подетальны-
ми планами работы каждого подразделения.
Разработка и доведение до исполнителей перспективных и текущих
графиков, учет и постоянный контроль их выполнения требуют боль-
ших затрат труда. Качество и оперативность этой работы зависят от
скорости получения и обработки соответствующей информации, что
при обычных (ручных) методах планирования обеспечить трудно. В со-
временных условиях эта работа полностью автоматизируется с помо-
щью электронно-вычислительной техники.
6.4. Автоматизация проектирования продукции
При проектировании продукции конструкторы и технологи основ-
ную часть времени затрачивают на выполнение рутинных нетворческих
операций (сбор информации и ее предварительная обработка; расчеты
размеров, площадей, масс, усилий, моментов; сопоставление возмож-
ных компоновок конструкции и вариантов технологических процессов;
вычерчивание схем, эскизов, чертежей; написание и размножение раз-
личных текстовых технических документов и т.д.). Так, при разработке
конструкции оригинальных деталей вручную на творческую работу по
непосредственному конструированию затрачивается примерно 15 % об-
щего времени работы конструктора, на расчеты и вычерчивание — 47,
на составление других конструкторских документов и прочие работы —
38 %. Примерно такая же раскладка рабочего времени и у технолога.
Большая часть работ может выполняться по определенным формали-
зованным правилам. Это создает предпосылки для применения матема-
тических методов и современной вычислительной техники. Проектиро-
вание, при котором основная часть работ по созданию конструкции
нового изделия и технологии его изготовления выполняется с помо-
щью ЭВМ, принято называть автоматизированным.
13 Зак. 2150
№ п/п	Наименобание работ	Годы																		
		1-й				2-й				3-й				4-й				5-й		
		/	//	///	IV	/	//	///	IV	/	//	///	IV	/	//	///	IV	!	II	III
1	Согласование ТУ на кузоб																			
2	Разработка конструкции кузоба			Г		Ч														
3	Разработка плазобых чертежей																			
4	Изготобление опытного образца																			
5	Испытание опытного образца																			
6	Проектирование мастер-модели							1-												
7	Изготобление мастер-модели																			
8	Проектирование штампоб										—i									
9	Размещение заказа на изготобление штампоб																			
10	Изготобление штампоб																			
																				
11	Разработка маршрутных карт																			
12	Разработка операционных карт																			
13	Проектиробание оснастки																			
/4	Размещение заказоб на оснастку																			
15	Изготобление оснастки																			
16	Размещение заказоб на специальное оборудобание																			
17	Размещение заказоб на проектиробание специального оборудобания																			
18	Проектиробание специального оборудобания								h-	—	ч									
19	Размещение заказоб на специальное оборудобание										1—	ч								
20	Изготобление специального оборудобания											h-		—						
21	Монтаж. отладка оборудобания, штампоб и оснастки																			
																				
Рис. 6.6. Ленточный график технической подготовки производства кузова легкового автомобиля
Критический путь 0-1~2~Ь-5-6-7-8-9-10-21
Рис. 6.7. Сетевой график подготовки производства кузова легкового автомобиля
196
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
В условиях автоматизированного проектирования большинство опе-
раций, поддающихся математической, логической, эвристической либо
другой формализации (математическая формулировка задачи, расчеты
параметров, выбор алгоритма решения и его запись, сопоставление,
вычерчивание, печатание и др.), выполняется на ЭВМ с использованием
специального программного обеспечения. Творческая работа конструк-
тора и технолога состоит в постановке задачи, описании данных и требо-
ваний на проблемно-ориентированном языке, в оценке и корректировке
выданной ЭВМ информации и принятии по ней окончательного решения.
Таким образом, система автоматизированного проектирования (САПР) —
это человеко-машинная система, в которой человек (проектировщик),
будучи ее главным элементом, максимально приближен к ЭВМ и исполь-
зует ее для усиления своего интеллектуального потенциала и повышения
производительности и качества труда.
Широкое применение САПР при выполнении работ по техниче-
ской подготовке производства обеспечивает значительное повышение
производительности труда и качества работы проектировщика по срав-
нению с ручным проектированием. Это достигается за счет: освобож-
дения его от утомительных (рутинных) работ, не требующих высокой
квалификации, что намного уменьшает возможность появления оши-
бок; уменьшения количества документов, упрощения их формы; высокой
производительности чертежных автоматов и печатающих устройств;
возможности оперативного внесения изменений в документы; оператив-
ного поиска и использования ранее разработанных документов, храня-
щихся в банке данных на машинных носителях.
Схема автоматизированной разработки конструкции изделия пока-
зана на рис. 6.8.
Рис. 6.8. Принципиальная схема автоматизированной разработки конструкции нового изделия
с использованием компьютерных технологий
6 Значение и содержание подготовки производства 197
В технологическом проектировании около половины всего объема
работ приходится на разработку конструкции технологической оснаст-
ки: штампов, пресс-форм, литьевых форм, приспособлений, режущего
инструмента и др. Использование САПР для выполнения этих работ
позволяет сократить: сроки конструирования штампов в 10—15 раз;
сроки проектирования технологических процессов изготовления дета-
лей штампов в 40—50 раз; сроки подготовки управляющих программ
для обработки деталей штампов на станках с ЧПУ в 100 и более раз;
цикл технологической подготовки производства штампуемых деталей
в 2,2-2,5 раза; трудоемкость изготовления штампов на 25—30 %.
Дальнейшее развитие САПР должно идти в направлении ее инте-
грации с автоматизированными ГПС, что позволит в значительной
мере отказаться от использования в производстве обычной технической
документации (чертежей, спецификаций, технологических процессов
и др.) и перейти к безбумажной и безлюдной технологии изготовления
продукции. Схема интеграции системы проектирование — изготовле-
ние продукции с помощью ЭВМ на основе САПР и ГПС показана на
рис. 6.9; см. с. 199).
Итак, системный подход к проектированию предполагает рассмот-
рение в едином комплексе всех требований к будущему продукту (как
внешней среды, так и внутренних элементов предприятия) и разработ-
ку проекта такого изделия, которое должно наилучшим образом удов-
летворять потребности в нем с минимальными затратами ресурсов при
его производстве и эксплуатации. На количество и качество продукции
на стадии ее изготовления решающее влияние оказывает уровень орга-
низации процесса проектирования и движение в нем ресурсов всех видов.
6.5. Программно-целевой метод управления
подготовкой производства
При разработке крупных проектов, например сложных систем воору-
жения или сложных систем производства и эксплуатации взаимосвя-
занных машин и оборудования, когда резко возрастает сложность новой
продукции, усиливается необходимость взаимосвязи работ различных
видов и требуется максимальная концентрация усилий многих проект-
ных подразделений и отдельных исполнителей, эффективно использо-
вание матричной формы управления разработками.
Матричная форма управления основана на многофункциональном
подходе к решению комплексной задачи проектирования на базе инте-
грации в одной крупной проектной организации разнородных видов
деятельности. Этим достигается концентрация сил, финансовых, мате-
198
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
риальных и организационных ресурсов. Основная форма управления
при таком подходе — формирование комплексных творческих бригад,
включающих исследователей, конструкторов, инженеров и рабочих опыт-
но-эксплуатационных производств, задания которым разрабатываются
линейными руководителями проектной организации. Для координа-
ции работ подразделений проектной организации по данному проекту
в линейную (вертикальную) систему включаются должностные лица и
специалисты, координирующие работу каждого из этих подразделений
по горизонтали. Таким образом, каждое подразделение проектной орга-
низации (отдел, сектор и т.д.) подчиняется двум и более руководителям:
по вертикали — своему линейному руководителю, по горизонтали —
одному или нескольким руководителям данного изделия либо его моди-
фикации (рис. 6.10). Отличие руководителя проекта от традиционных
линейных руководителей состоит в том, что он несет ответственность
за выполнение работ по проекту в целом, т.е. по всему коллективу испол-
нителей, большая часть которых ему непосредственно не подчинена.
Поэтому его роль сводится к координации работ, научно-методическо-
му руководству в целом, установлению сроков выполнения работ и т.д.
Отличие матричного (программно-целевого) управления разработ-
ками состоит в том, что оно предусматривает разработку системы новых
изделий не по отраслевому принципу, а по общности решаемой круп-
ной научно-технической проблемы. Поэтому мероприятия и задания
каждой программы включаются в планы работы отраслей, подотраслей
и отдельных предприятий, участвующих в осуществлении проекта.
Принцип единоначалия и единой ответственности обеспечивается
тем, что руководитель проекта непосредственно не несет ответствен-
ность за качество работы каждого исполнителя; эта задача решается ка-
ждым отделом в рамках вертикальной структуры управления. Задача
руководителя проекта — объединение и координация вертикальной и
горизонтальной структур управления для успешного решения задачи.
При этом координация вытекает из необходимости обеспечения такого
взаимодействия подразделений и отдельных исполнителей, чтобы их
усилия были направлены на достижение общей цели, поставленной
проектом. Причем из всех видов взаимодействия исполнителей пред-
почтение должно быть отдано групповому, при котором необходима
совместная деятельность группы, так как общее задание не может быть
расчленено на отдельные элементы, выполняемые отдельными испол-
нителями независимо друг от друга.
Матричная система разработки новых изделий имеет следующие
преимущества:
• линейные руководители решают проблемы не только своих под-
разделений, но и других; их отличает более гибкий и перспективный
характер мышления; исполнители стремятся помочь друг другу;
Рис. 6.9. Общая структура интегрированной системы проектирование — изготовление продукции
6. Значение и содержание подготовки производства
Программно-целевые руководители
Управление по отделом !по вертикали}
Рис. в. 10. Схема матричной структуры управления созданием и освоением сложной системы новых изделий
Раздел II Подготовка производства (проектирование продукции)
(пиошноепдог ouj
ношуэоди ои dDHduqodufi
6. Значение и содержание подготовки производства 201
•	управление по проектам становится механизмом, обеспечиваю-
щим высокую эффективность деятельности организации в целом;
•	развивается инициатива и творческое начало у исполнителей; они
активно включаются в широкомасштабную работу по решению круп-
ной проблемы;
•	улучшаются взаимоотношения подразделений и отдельных испол-
нителей;
•	обеспечивается высокое качество разработок, поскольку обраба-
тывается огромное количество идей и информации; при этом решения
принимаются медленно, но выполняются быстро; в принятии решения
участвует большое количество исполнителей;
•	эффективно используются ресурсы, поскольку достигается необ-
ходимая ротация кадров, когда каждый специалист участвует в работе
над несколькими проектами;
•	повышается квалификация кадров, что обусловлено участием в раз-
личных проектах;
•	усиливается материальная и особенно моральная мотивация спе-
циалистов и всех сотрудников, так как им предоставляется большая
свобода в выработке решений;
•	концентрируются усилия высшего руководства на решении страте-
гических (перспективных) задач, поскольку текущие вопросы решаются
функциональными и линейными руководителями среднего и низшего
звена.
Конечно, для решения крупных задач проектирования необходимы
большие коллективы сотрудников. Однако не следует пренебрегать и не-
большими группами изобретателей.
Характерный пример приводят американцы Т. Питерс и Р. Уотер-
мен в своей книге «В поисках эффективного управления». В корпора-
ции с годовым оборотом 5 млрд долларов три из пяти новых продуктов
появились на свет в результате работы одной и той же самодеятельной
бригады, состоящей из 8—10 человек, руководитель которой имел лишь
среднее образование. Одну из моделей нового изделия он дорабатывал
дома в подвале в тайной конкуренции с инженерно-техническим цен-
тром фирмы, насчитывающим более 700 человек. Он предложил луч-
шую модель, которая была принята руководством.
Или другой, не менее яркий, пример. Первый персональный ком-
пьютер появился не в научно-техническом центре гигантской корпора-
ции IBM, а в гараже 21-летнего С. Джобса из Калифорнии, организо-
вавшего впоследствии знаменитую фирму «Apple» по их производству
и продаже. И только потом компания IBM перехватила инициативу.
Феномен малых изобретательских групп даже в крупных проектных
организациях исследователи объясняют следующим:
•	внимание концентрируется на небольшом объекте, не представ-
ляющем интереса для большой группы;
202 Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
•	каждый участник группы способен раскрыться и выполнить работу
или действие, которое никогда бы не решился сделать перед большим
коллективом;
•	быстро проявляются последствия как удачных, так и неудачных
решений, т.е. обратная связь действует почти мгновенно;
•	для быстрого освоения удачных решений требуются минимальные
затраты времени и средств;
•	более развито чувство собственного достоинства и значимости каж-
дого члена группы, так как любой из них участвует в принятии решений;
•	каждый лучше ощущает свои сильные и слабые стороны; быстрее
действуют материальные и особенно моральные факторы поощрения.
7.	Организация конструкторской подготовки
производства
7.1.	Содержание, основные стадии и этапы
конструкторской подготовки производства
В конструкторскую подготовку производства входит:
1)	проектирование, внедрение и освоение в производстве конструк-
ции новых машин и связанная с этим разработка конструкторской до-
кументации;
2)	усовершенствование (модернизация) отдельных параметров, де-
талей и сборочных единиц ранее освоенных производством машин;
3)	работы по стандартизации.
Разработка нового изделия может быть быстрой, но не мгновенной;
это обусловлено временем, необходимым для сбора, анализа и осмыс-
ления информации, обеспечивающей принятие наиболее эффективных
технических решений. Поэтому разработка конструкторской докумен-
тации осуществляется в несколько стадий: 1) техническое задание;
2) техническое предложение; 3) эскизный проект; 4) технический проект;
5) разработка рабочей документации. Каждая из стадий выполняется
в несколько этапов. Конкретное количество стадий и этапов разработки
конструкторской документации зависит от сложности проектируемого
изделия и типа производства. В массовом производстве конструктор-
ская подготовка предусматривает тщательную отработку конструкции
новой машины, каждого агрегата, каждой сборочной единицы и дета-
ли, проверку их качества в изготовлении и эксплуатации. Поэтому она
выполняется в наиболее полном объеме на всех этапах работ, характе-
ристика которых дана ниже.
Первичным исходным документом, на основе которого осуществля-
ется вся дальнейшая работа по проектированию нового изделия, явля-
ется техническое задание. В нем определяется назначение будущего
изделия, дается тщательное обоснование его технических и эксплуата-
ционных параметров и характеристик (производительность, габариты,
скорость, надежность, долговечность и др.). Кроме того, обосновываются
специальные требования к условиям эксплуатации, а также экономи-
ческие (годовой объем и длительность выпуска изделия, его предельная
цена и др.), эргономические, эстетические, экологические показатели,
дается сравнение с лучшими образцами подобных изделий и т.д.
204
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
Источниками информации для разработки технического задания
являются маркетинговые исследования, изобретения, патенты, науч-
но-исследовательские работы, соответствующая литература, образцы
выпускаемых изделий, экспертная оценка специалистов, личный опыт
конструктора, технические требования и т.д.
Если техническое задание выдано предприятию заказчиком, то пред-
приятие разрабатывает техническое предложение, содержащее тщательный
анализ технического задания и технико-экономическое обоснование
возможных технических решений при проектировании изделия с учетом
эксплуатационных требований и анализа патентных материалов. Затем
оно согласуется с заказчиком.
Следующая стадия разработки изделия — эскизный проект — доку-
мент, который разрабатывается на основе тщательного анализа техни-
ческого задания и содержит первичные конструктивные решения, даю-
щие представления об устройстве будущего изделия, в том числе чертежи
общего вида, кинематические, электрические и другие схемы, а также
конструктивные схемы важнейших узлов и дальнейший технико-эконо-
мический анализ изделия, состоящий из графической части и поясни-
тельной записки. Графическая часть содержит принципиальные конст-
руктивные решения, дающие представление об устройстве и принципе
работы изделия, его основные параметры и габариты, а пояснительная
записка — расчет основных параметров изделия и описание его экс-
плуатационных особенностей.
Для наглядного представления о контурах, габаритах и внешнем
виде, а также для обеспечения более правильного сопряжения деталей
и узлов и взаимодействия человека и машины на этой стадии изготав-
ливают деревянные и гипсовые макеты изделия в натуральную величи-
ну. Макетирование позволяет добиваться более удачной компоновки
отдельных частей проектируемого изделия, находить более удачные эр-
гономические и эстетичные решения и тем самым ускоряет разработку
документации на последующих стадиях.
Технический проект, разрабатываемый на основе эскизного проекта,
состоит из конструкторских документов, содержащих окончательные
технические решения, которые дают полное представление об устрой-
стве разрабатываемой машины и содержат исходные данные для разра-
ботки рабочей документации. Он охватывает весь комплекс вопросов
создания конструкции машины и уточняет ее технические и экономи-
ческие показатели.
В графической части технического проекта приводятся чертежи об-
щего вида машины: схемы привода управления, чертежи и компоновки
отдельных сборочных единиц и важнейших базовых деталей. В поясни-
тельной записке содержится описание и расчет основных сборочных
единиц и базовых деталей, дается более подробная экономическая оценка
7. Организация конструкторской подготовки производства
205
как конструкции машины в целом, так и отдельных важнейших агрега-
тов и узлов. При этом наиболее трудоемкими являются работы, связан-
ные с расчетами и конструкторской разработкой отдельных агрегатов
и узлов, достижением максимальной технологичности конструкции,
т.е. обеспечением минимальных издержек в производстве и эксплуата-
ции машины.
Наиболее ответственная работа на стадии технического проекта — ра-
бочая компоновка машины, т.е. увязка всех агрегатов и сборочных единиц,
разработанных на стадии эскизного проекта. Для этого выполняют
чертежи общего вида машины в натуральную величину. На специаль-
ных щитах отдельные сборочные единицы компонуются с помощью их
плоскостного или объемного изображения в виде шаблонов либо маке-
тов. Компоновка машины из макетов отдельных агрегатов и сборочных
единиц позволяет увязать их сочленение, внести необходимые коррек-
тивы в габаритные размеры и проверить целесообразность изменения
отдельных ответственных частей, что повышает качество проектирова-
ния и ускоряет разработку рабочей документации. Все детали макетно-
го проектирования (макеты, щиты, шаблоны) и чертежи общего вида
хранятся в специальных помещениях вплоть до снятия машины с про-
изводства.
Заключительная стадия разработки конструкторской документации —
рабочая документация (рабочий проект). Эта стадия разбивается на три
подстадии: 1) разработка опытного образца (опытной партии); 2) раз-
работка установочных серий; 3) разработка документации установив-
шегося серийного или массового производства.
Первая подстадия рабочего проектирования выполняется в пять
этапов.
На первом этапе разрабатываются конструкторские документы
(чертежи деталей, узлов, общего вида, спецификации, монтажные схе-
мы и др.) для изготовления опытного образца машины. Одновременно
определяется возможность получения от поставщиков некоторых дета-
лей и агрегатов.
Конструкторские документы на детали и агрегаты, разработанные
на заводе, передаются в экспериментальный цех для изготовления по
ним опытного образца машины (способы изготовления устанавливаются
технологами экспериментального цеха). Перед передачей их в экспери-
ментальный цех наступает своеобразная пауза, во время которой тща-
тельно анализируется проделанная работа по проектированию с учетом
возможных изменений условий и требований за период разработки
предыдущих стадий (не повлияли ли конструкторские компромиссы
и допущения на результат; не изменилась ли потребность; соответствует
ли изделие требованиям; можно ли достичь лучшего результата другим
путем; как изменилась цена на изделие и др.).
206
Раздел IL Подготовка производства (проектирование продукции)
Второй этап включает изготовление и заводские испытания опыт-
ного образца машины (опытной партии). Выявляются недостатки раз-
работанной конструкции и ее отдельных агрегатов, сборочных единиц
и деталей, намечаются пути их устранения.
Далее осуществляется третий этап — корректировка конструк-
торских документов по результатам изготовления и заводских испыта-
ний опытного образца.
Опытный (головной) образец машины (партия машин) передается
на государственные или сертификационные приемные испытания, кото-
рые составляют четвертый этап первой подстадии. На этих испытани-
ях уточняются фактические параметры и показатели машины, степень
их использования Ъ реальных условиях эксплуатации, выявляются не-
достатки и намечаются пути их устранения.
Пятый этап — корректировка конструкторских документов по
результатам каждого испытания и проведение мероприятий по устра-
нению выявленных недостатков перед передачей документов в серий-
ное производство.
Управление качеством проекта продукции осуществляется по всем
общим и частным показателям, которые определяют степень ее полез-
ности. Так, например, общий относительный показатель полезности
(П) автомобиля может быть выражен формулой
ВСЦМТ),	(7.1)
где В — средняя эксплуатационная грузоподъемность, т; С — средняя
эксплуатационная скорость, км/ч; М — собственная масса (порожня-
ком); Т — денежные затраты на топливо на 1 км пробега.
Каждый из входящих в формулу (7.1) показателей зависит от ряда
других (частных),, например, скорость — от мощности двигателя, расход
топлива — от вида применяемого горючего, типа и мощности двигателя,
степени совершенства его конструкции, массы автомобиля в груженом
состоянии и др.
Фактическую полезность (Яфакт) по результатам испытаний сравни-
вают с проектной по каждому показателю и в случае отклонений в худ-
шую сторону принимают решение о доработке проекта конструкции по
соответствующему показателю (мощность, скорость, расход топлива,
масса и др.) (рис. 7.1).
В некоторых отраслях машиностроения, например в авиастроении,
опытное перспективное конструирование отделено от текущего, серий-
ного и осуществляется в специальных опытно-конструкторских бюро.
Но в большинстве отраслей они сосредоточены на одном предприятии,
где после первой подстадии приступают к осуществлению второй.
Вторая подстадия рабочего проектирования выполняется в два
этапа.
7. Организация конструкторской подготовки производства
207
Рис. 7.1. Схема управления параметрами и качеством проекта по результатам испытаний опытного
образца продукции
На первом этапе в основных цехах завода изготавливается уста-
новочная серия машин, которая затем проходит длительные испытания
в реальных условиях эксплуатации, в ходе которых уточняются не только
параметры машины в целом, но и стойкость, долговечность отдельных
ее деталей и сборочных единиц и намечаются пути их улучшения.
По результатам испытаний установочной серии производится кор-
ректировка конструкторских документов, что является вторым эта-
пом этой подстадии.
Третья подстадия рабочего проектирования — изготовление
и испытание головной машины (контрольной серии машин), на основе
которых конструкция окончательно отрабатывается и доводится до не-
обходимых параметров. После этого осуществляется корректировка
конструкторской документации. Она свидетельствует о том, что маши-
на окончательно отработана, проверена в производстве и эксплуата-
ции. Отступать от этих документов можно только в особых случаях.
Такой, на первый взгляд громоздкий, порядок осуществления кон-
структорской подготовки в массовом производстве дает большой эко-
номический эффект. За счет тщательной доработки конструкции машины
и отдельных ее деталей обеспечивается максимальная технологичность
в производстве и ремонтопригодность в эксплуатации.
В серийном производстве конструкторская подготовка состоит из
меньшего количества этапов, заканчиваясь на этапе установочных серий,
при мелкосерийном изготовлении проверка изделий и их доводка осу-
ществляются в ходе опытной эксплуатации, а в единичном производст-
ве конструкторская подготовка на заводе включает разработку рабочих
чертежей деталей и всей машины, по которым она изготавливается.
Доводка конструкции осуществляется в период опытной эксплуатации
у заказчика.
208
Раздел IL Подготовка производства (проектирование продукции)
7.2.	Основные требования, предъявляемые к конструкции
новой машины
Многообразные требования, предъявляемые к конструкции новой
машины, можно объединить в две группы, характеризующие ее как
объект эксплуатации и как объект производства.
Эксплуатационные требования сводятся к улучшению техниче-
ских, экономических, эстетических, эргономических и других показате-
лей новой машины по сравнению с ранее освоенными в производстве.
К техническим показателям относятся производительность,
точность, мощность, надежность, прочность, скорость, грузоподъем-
ность, масса, габариты, КПД, долговечность, удельный расход сырья,
материалов, топлива, ремонтопригодность, качество получаемой про-
дукции, к экономическим — стоимость машины, уровень затрат
труда и средств на ее содержание, эксплуатацию и ремонт, себестои-
мость единицы продукции, выпускаемой машиной, уровень приведен-
ных затрат.
Чем лучше показатели, характеризующие технический уровень ма-
шины, тем выше ее эксплуатационные качества. Для каждого типа ма-
шин устанавливаются разные параметры использования. Например,
для грузового автомобиля важнейшие показатели — грузоподъемность,
скорость, мощность двигателя, удельный расход топлива, относительная
масса (в тоннах на 1 т грузоподъемности), а для токарно-винторезного
станка — точность, максимальный диаметр и длина обрабатываемых
деталей, максимальное число оборотов, глубина резания, подача, мощ-
ность и др.
Технические показатели машины характеризуют ее потенциальные
возможности в производстве продукции или выполнении .работы опре-
деленного качества и в определенном объеме. При эксплуатации ма-
шины эти качества могут использоваться не в полной мере. Так, макси-
мальная скорость грузовых машин достигает 100 км/ч и выше, а их
средняя эксплуатационная скорость в городах и при работе на корот-
ких рейсах не превышает 20 км/ч. При таких условиях главными пока-
зателями, влияющими на производительность автомобиля, являются
грузоподъемность и время, затрачиваемое на погрузку и выгрузку, а не
его скорость. Для междугородних перевозок основные показатели —
грузоподъемность и скорость автомобиля, а продолжительность по-
грузки и выгрузки не оказывает большого влияния на его производи-
тельность.
В конечном счете более высокие технические показатели новой ма-
шины должны обеспечить экономию труда и средств у потребителя,
т.е. улучшение экономических показателей.
7. Организация конструкторской подготовки производства 209
Обычно всякое улучшение технических параметров машины сопро-
вождается ее значительным удорожанием. Токарно-винторезный станок
повышенной точности стоит на 50 % дороже станка обычной точности.
Повышение долговечности станка в 2 раза приводит к увеличению его
трудоемкости в 3 раза. Увеличение потенциальной производительности
станка на 25 % увеличивает его стоимость примерно на 60 %. Поэтому
повышение технических характеристик новой машины без учета реаль-
ных возможностей их использования в эксплуатации может привести
к крупным потерям. С экономической точки зрения новую машину
следует считать удовлетворяющей требованиям эксплуатации только
в том случае, если обеспечивается снижение стоимости выполняемых
ею работ по сравнению со стоимостью работ, выполненных с помощью
машин старой конструкции.
Важными показателями машины новой конструкции как объекта
эксплуатации являются ее эстетические, эргономические и экологиче-
ские показатели.
Эстетические показатели характеризуют внешний вид машины
(современность формы и архитектоники конструкции, отделка, цвет и тон
окраски и т.д.). Они отражают художественный вкус, уровень интел-
лектуального развития, материальной и духовной культуры потребите-
лей. Современные эстетические требования к конструкции машины —
простота формы, изящество линий контура, форма и окраска отдель-
ных функциональных частей и др. В реализации этих требований боль-
шую помощь оказывают специалисты по промышленной эстетике —
художники-конструкторы (дизайнеры).
Эргономические требования сводятся к разработке такой кон-
струкции машины, которая обеспечила бы максимальные удобства при
ее эксплуатации и обслуживании и минимальные затраты мускульной,
умственной и нервной энергии. Эти требования обусловлены постоян-
ным развитием человека как личности, ростом его квалификации, по-
вышением требований к творческому содержанию труда, экономией
энергии в труде для всестороннего развития в нерабочее время. Эрго-
номичность конструкции достигается:
•	рациональным расположением узлов управления машиной в зоне
оптимальной досягаемости при удобной рабочей позе, обеспечиваю-
щей положение тела в расслабленном состоянии; лучше всего, если
управление осуществляется сидя, когда расход энергии в 3 раза ниже,
чем стоя;
•	уменьшением усилий по управлению, обеспечением плавности тру-
довых движений. Движения рабочего должны ограничиваться движением
рук при относительно неподвижном корпусе. Монотонные быстрые
и точные движения должны быть перенесены на автоматические дви-
жения отдельных рабочих органов машины;
14 Зак. 2150
210
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
• созданием благоприятного микроклимата и комфорта в зоне управ-
ления машиной, т.е. максимальным уменьшением перепадов температу-
ры, световых и звуковых раздражителей, вибрации, вредных выделений
и т.п.
Выполнение экологических требований должно минимизи-
ровать выбросы вредных веществ в атмосферу, ущерб окружающей
среде при эксплуатации машин.
Чтобы учесть все эти требования при проектировании продукции,
необходим комплексный подход, т.е. разработка системы человек —
машина, в которой человек выступает в качестве важнейшего элемента.
Это, в свою очередь, обусловливает необходимость объединения про-
ектировщиков разных специальностей в коллектив, задача которого —
обеспечить наилучшее взаимодействие человеческих и технических
элементов системы. Упрощенная схема такой системы приведена на
рис. 7.2.
Как видно из схемы, человек в соответствии с уровнем его квали-
фикации воздействует руками и ногами на органы управления маши-
ной, результат работы которой зависит от физиологического состояния
человека, во многом определяемого состоянием окружающей среды.
Сигналы о результатах ее работы поступают к человеку по каналам об-
ратной связи через органы чувств и осязания: звуковые — через уши,
визуальные — через глаза, осязания — через ноги и руки. При этом на
результаты работы влияет выбор контролируемого параметра и распо-
ложение органов управления. Например, при оценке работы автомоби-
ля правильнее будет контролировать скорость движения, а не обороты
двигателя, учитывать расход горючего не в литрах, а в долях заправоч-
ной емкости и т.д.
При проектировании системы человек — машина должно быть преду-
смотрено решение не только технических, но и социальных вопросов.
Как видно из схемы, приведенной на рис. 7.3, проект технической
системы, каковой является машина, предъявляет ряд требований к ква-
лификации человека как при ее эксплуатации, так и при производстве
и ремонте. Современные тенденции требуют от работника повышения
уровня образования при производстве и эксплуатации новой продук-
ции. Человек, управляющий станком с ЧПУ, автоматической линией
или обрабатывающим центром, по профессиональному и общему уров-
ню развития должен быть намного выше уровня человека, управляю-
щего универсальным металлорежущим станком.
Важнейшим требованием производства является экономия
материалов (в первую очередь металлов). Она обусловливает многосто-
ронний эффект: расширяет сырьевые и материальные ресурсы, добыча
и производство которых обходится очень дорого; обеспечивает сниже-
ние расходов невосполнимых природных ресурсов и повышение экс-
<-----------прямое (моторное/ воздействие человека на машину;
-------_> - сенсорная (осязательная/ обратная с&язь- 1 - визуальная; 2 - зЬукоЬая,- 3 - тактильная на руки: 4 - тактильная на ноги
Ряс. 7.2. Система человек—машина и ее окружающая среда
212
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
Рис. 7.3. Схема проектирования системы человек — машина
плуатационных качеств машин — это стратегическое направление при
разработке новых изделий во всем мире. При этом задача состоит
в уменьшении расхода металла не только на изготовление машин, яв-
ляющихся промежуточной продукцией, но в конечном счете на едини-
цу конечной продукции, производимой с их помощью.
В общем виде относительную металлоемкость машин (Me) в расчете
на единицу продукции, производимой машиной, можно выразить так:
Me ^MM/(PTTOJlKvl Mtca),	(7.2)
где Мм — масса металла в машине, кг; Р — производительность машины
в час; Ггод — возможное время ее работы в год, ч; — коэффициент
7. Организация конструкторской подготовки производства
213
использования металла при изготовлении машины; tCJl — срок службы,
лет.
На основании формулы (7.2) можно сделать вывод об основных на-
правлениях снижения относительной металлоемкости машин и оборудо-
вания: уменьшение их массы (Мм -> min); опережающий рост произво-
дительности по сравнению с массой (М^/Р -> min); удлинение срока
службы машины (/сл max); более эффективное использование мате-
риалов (Ли.м -> 1); более полное использование машин в эксплуатации
по времени (Ггод -» max).
Одним из наиболее эффективных направлений в развитии ресур-
сосберегающего производства является значительное расширение объ-
ема выпуска электронной продукции, прежде всего микроэлектроники,
в том числе встроенной в машины и оборудование. Об эффективности
развития микроэлектроники как ресурсосберегающей продукции гово-
рят следующие цифры. Несмотря на дороговизну энергоресурсов, при
продаже на мировом рынке 1 т дает прибыль (в долларах): черных
металлов около 100, мяса 300—400, оборудования 1000—2000; бытовой
техники от 10 до 50 тыс., а микроэлектроники 1 млн. Экономия ре-
сурсов за счет встроенной микроэлектроники (микрокомпьютеры, ре-
гуляторы, сигнализаторы и т.п.) достигается прежде всего тем, что
обеспечивается работа машины в оптимальных режимах. Это дает эко-
номию ресурсов при эксплуатации машины (снижение расходов топ-
лива и энергии, увеличение долговечности узлов и деталей, повышение
производительности).
Уменьшение материалоемкости отдельных деталей и машин обес-
печивает снижение затрат труда, средств на их обработку, изготовле-
ние, благодаря чему снижается себестоимость и в большинстве случаев
улучшаются эксплуатационные качества машины. Это относится преж-
де всего к подвижным и транспортным машинам. Снижение массы
легкового автомобиля на 100 кг приводит к экономии 0,8—1,2 л горю-
чего на 100 км пробега.
Экономия материалов на стадиях конструкторской подготовки обес-
печивается прежде всего правильным определением силовых нагрузок.
Значительную экономию материалов дает ликвидация чрезмерных за-
пасов прочности, упрощение форм деталей. В первом случае неизбеж-
но завышаются габаритные размеры и масса деталей, во втором —
увеличивается расход материалов на получение заготовки, в результате
чего растут отходы и требуются дополнительные затраты труда на дове-
дение заготовки до размеров готовой детали (снятие стружки). Боль-
шую экономию материалов дает использование более качественных
и новых материалов, замена одних материалов другими, применение
высокопрочного чугуна, низколегированных сталей, пластмасс и алю-
214
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
миниевых сплавов, гнутых и полых профилей проката. Все это обеспе-
чивает снижение массы деталей и уменьшает отходы при их изготовле-
нии. Важным источником экономии материалов при конструировании
является использование технологических достижений в области упроч-
нения металлов и новых методов получения заготовок.
В ходе конструкторской подготовки производства должен обеспечи-
ваться высший уровень технологичности конструкции.
Под технологичностью конструкции понимается такое ее свойство,
которое обеспечивает минимальные затраты труда, сырья и материалов
при ее изготовлении, эксплуатации и ремонте при данных объемах вы-
пуска. Именно в период проработки конструкции машины на техноло-
гичность происходит наибольший отсев технических идей.
Технологичность обеспечивается реализацией следующих основных
принципов: 1) упрощение; 2) малодетальность; 3) стандартизация и уни-
фикация; 4) преемственность; 5) взаимозаменяемость; 6) агрегатирование.
Реализация принципа упрощения предполагает разработку максималь-
но упрощенной конструкции и отдельных ее частей. Простота конструк-
ции — основной показатель ее качества и квалификации конструктора.
Чем проще конструкция, тем выше ее качество и тем дешевле она в из-
готовлении и эксплуатации. Упрощение достигается путем разработки
деталей простых геометрические форм, использования простых и более
дешевых материалов, обеспечивающих применение высокопроизводи-
тельных способов изготовления.
Принцип малодетальности вступает в некоторое противоречие с прин-
ципом упрощения, так как любую сложную деталь можно расчленить
на ряд более простых, к тому же изготовленных из наиболее дешевых
материалов и более производительным способом. Обычно решающими
являются объемы выпуска. Чем они меньше, тем эффективнее реализа-
ция этого принципа проектирования. И наоборот, при больших объемах
более целесообразно расчленение конструкции на простые элементы.
Принцип стандартизации и унификации обязывает конструктора рас-
сматривать при проработке проекта возможность применения прежде
всего стандартных или унифицированных элементов (деталей, узлов),
которые выпускаются в качестве стандартных или унифицированных
продуктов предприятиями разных отраслей. Это не только упрощает
и удешевляет разработку проекта, но и ускоряет освоение новой про-
дукции, удешевляет ее в производстве и эксплуатации.
Такой же эффект достигается при реализации принципа преемствен-
ности, т.е. при максимальном использовании в новом изделии элемен-
тов, применявшихся в ранее освоенной и выпускавшейся продукции.
Принцип взаимозаменяемости деталей и узлов изделия предполагает
такую их конструкцию, при которой они могут использоваться в любом
его экземпляре без каких-либо дополнительных затрат труда и средств
7. Организация конструкторской подготовки производства
215
на подгонку. Реализация этого принципа позволяет наладить обезли-
ченное производство элементов, необходимых как для изготовления
изделий, так и для их эксплуатации, причем в массовых масштабах и с
применением более производительных методов и специального обору-
дования. Это обеспечивает удешевление как производства, так и экс-
плуатации изделий. Степень взаимозаменяемости в значительной мере
зависит и от объема выпуска продукции: чем он больше, тем больше
эффект от использования принципа взаимозаменяемости.
Принцип агрегатирования предполагает максимальное расчленение
конструкции на отдельные более или. менее простые составные части
(основные детали, узлы, агрегаты), выполняющие определенные функ-
ции. Применительно к конструкциям машин эта задача решается путем
замены моноблочной конструкции базовых деталей узловой (блочно-мо-
дульной), при которой в конструкции каждого узла четко выделяется
его функциональное назначение. Машина же в целом компонуется из
отдельных агрегатов. Агрегатирование позволяет использовать одни и те
же основные (наиболее сложные по конструкции) рабочие механизмы
в оборудовании различного назначения, благодаря чему изделие создается
из обратимых унифицированных элементов. Например, при изготовлении
автоматических линий разного назначения используются такие одно-
типные агрегаты, как силовые головки, загрузочные и разгрузочные
устройства, агрегаты поворота и кантования деталей и др. Применение
принципа агрегатирования дает многосторонний эффект как в произ-
водстве, так и в эксплуатации изделий, особенно при разработке и из-
готовлении оборудования индивидуального назначения, поскольку оно
позволяет сочетать индивидуальный характер использования продук-
ции с серийным изготовлением ее основных агрегатов.
Осуществление рассмотренных принципов позволяет не только улуч-
шать качество конструкции, но и резко сокращать сроки ее разработки
и освоения в производстве. Так, при традиционной схеме разработки
конструкции и изготовления новой закалочной установки потребова-
лось 50 месяцев, а при компоновке ее из унифицированных готовых
узлов и отдельных агрегатов — только 12.
Повышение технологичности при разработке конструкций отдель-
ных деталей предполагает:
•	снижение излишней точности обработки деталей там, где она не
оказывает влияния на их взаимозаменяемость и эксплуатационные ка-
чества; это относится прежде всего к разъемным плоскостям, шпоноч-
ным канавкам и т.п. Затраты при обработке деталей по 2-3-му классу
точности в 6—10 раз выше, чем при обработке по более низким классам
точности;
•	применение более простых способов достижения необходимой точ-
ности при обработке деталей и сборке узлов машины;
216
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
•	уменьшение степени чистоты обработки поверхностей (шерохова-
тости) до степени, диктуемой функциональной точностью деталей;
•	замену неразъемной конструкции детали разъемной, коробчатых
литых конструкций тавровыми с открытыми ребрами жесткости;
•	выравнивание подлежащих обработке плоскостей деталей для того,
чтобы их можно было обрабатывать с одной настройки оборудования
минимальным количеством инструмента.
Некоторые примеры повышения степени технологичности конст-
рукций деталей приведены на рис. 7.4.
Отработка конструкции машины на технологичность осуществляет-
ся на всех стадиях разработки конструкторской документации, начиная
Рис. 7А. Примеры повышения степени технологичности конструкций некоторых деталей (а—нетех-
нологичная конструкция; б—технологичная): Id—расчленение конструкции угольника на две час-
ти (отделение труднообрабатываемого фланца); lid — четкое выделение обрабатываемой 1 и
необрабатываемой 2 поверхностей, позволяющее вести обработку «на проход»; Hid—выравнивание
сечений обработки, позволяющее уменьшить площадь обработки и повысить стойкость инструмента;
IVd—замена коробчатой конструкции отливки кронштейна тавровой, исключающей применение
сложных стержней при формовке; Vd—удаление выступов и наклонов на головке блока и создание
правильного параллелограмма, позволяющего вести обработку каждой плоскости с одной настройки
оборудования «на проход»
7. Организация конструкторской подготовки производства 217
от разработки технического задания и заканчивая установившимся се-
рийным или массовым производством. На первых двух стадиях работа
по обеспечению технологичности конструкции ведется более укруп-
ненно, путем анализа вариантов возможных конструктивных решений,
принципиальных схем компоновки и выявления на этой основе наибо-
лее технологичного варианта.
На стадиях эскизного и технического проектирования выполняется
наибольший объем работ и принимается окончательное решение об
уровне технологичности. На последней стадии разработки осуществля-
ется окончательная отработка конструкции машины и ее основных
частей на технологичность и доведение конструкции до соответствия
требованиям серийного (массового) производства.
7.3. Организация работ по конструктивной стандартизации.
Ее эффективность
Важнейшей задачей в области конструирования машин, решаемой
на современном этапе развития машиностроения, является обеспечение
максимальной преемственности при разработке проектов новых машин,
что достигается с помощью конструктивной стандартизации.
Под конструктивной стандартизацией понимается такое направление
в разработке конструкции новой машины, при котором она компонуется
с максимальным использованием элементов определенного функцио-
нального назначения, освоенных ранее в производстве в качестве нор-
мализованных, стандартизованных или унифицированных деталей, узлов
и агрегатов. Каждый из таких элементов, выполняя в машине определен-
ные функции, характеризуется своими постоянными конструктивными
и эксплуатационными параметрами. Эти элементы, будучи конструк-
тивно и технологически отработанными и испытанными во многих
других машинах, обладают высокими эксплуатационными и техноло-
гическими качествами, обеспечивающими быстрое освоение производ-
ства и улучшение технико-экономических показателей проектируемой
машины.
Осуществление нормализационного направления в конструирова-
нии машин существенно меняет методы проектирования. При обычном
проектировании за основу принималось функциональное назначение
машины. Форма, размеры и другие показатели отдельных ее узлов
были производными, вытекающими из характеристики машины в целом,
и поэтому в значительной мере зависели от субъективных факторов ор-
ганизации конструирования на данном заводе. При стандартизации
эксплуатационные показатели машины должны быть обеспечены главным
218
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
образом путем правильного выбора схемы компоновки уже имеющихся
узлов. При таком методе конструирования имеется возможность тща-
тельно и квалифицированно изучить закономерности изменения форм,
размеров, способов производства отдельных элементов конструкции
в зависимости от ее функционального назначения, действующих на-
грузок, условий эксплуатации, материалов, направления технического
прогресса и др. Это, в свою очередь, открывает большие возможности
для разработки и внедрения обобщенных методов расчета, выбора форм
и создания конструкций узлов и деталей машин с применением новей-
шей техники и ЭВМ.
В основе конструктивной стандартизации, осуществляемой путем
унификации деталей узлов и других элементов машин, лежит следую-
щий принцип: машина, какой бы сложной она ни была, состоит из
отдельных более или менее простых элементов, применяемых в маши-
нах разного назначения. Другими словами, несмотря на огромное раз-
нообразие, машины и их узлы по назначению и конструкции имеют
много общих признаков.
Государственные стандарты — это перечень единых требований
к продукции данного назначения, изготовленной в любой части стра-
ны. Применительно к машиностроительной продукции это стандарты:
на основные параметры; типы, виды и марки изделий; конструкцию
и размеры; технические требования; методы испытания; маркировку,
хранение, упаковку и транспортировку; технические характеристики
продукции. Задача стандартов — обеспечение на всей территории стра-
ны изготовления продукции данного назначения и отдельных ее эле-
ментов с едиными параметрами и показателями.
Местные и отраслевые стандарты — это установленные единые
требования к деталям, узлам, агрегатам, изготавливаемым в пределах
данного предприятия (заводские стандарты) или отрасли промышлен-
ности (отраслевые стандарты). Стандартизация проводится не только по
отдельным общемашиностроительным деталям (винты, болты, шпильки,
гайки и др.), деталям общего назначения (поршни, шкивы, маховики,
втулки и т.д.), но и по отдельным крупным элементам конструкций ма-
шин и агрегатов (поршневая группа, кривошипно-шатунные и силовые
механизмы, гидроаппаратура, силовые и шпиндельные головки, меха-
низмы передач и др.).
Унификация — это приведение различных видов продукции и средств
ее производства к наименьшему числу типоразмеров, марок, форм и т.п.
Примером может служить использование унифицированных двигателей
в строительном, дорожном, сельскохозяйственном, транспортном ма-
шиностроении, судостроительной промышленности и т.д.
На все стандартизованные и унифицированные детали составляют-
ся альбомы чертежей.
7, Организация конструкторской подготовки производства
219
Таким образом, при конструктивной стандартизации разработка про-
екта конструкции состоит из четырех основных этапов:
1)	максимальное расчленение конструкции будущей машины на
отдельные элементы, выполняющие в данной машине определенные
функции;
2)	тщательное исследование возможности использования уже разра-
ботанных и освоенных в производстве элементов конструкции;
3)	разработка конструкции оригинальных деталей и узлов, непосред-
ственно определяющих функциональное назначение машины в целом;
4)	компоновка и установление взаимодействия стандартизованных
и оригинальных элементов в машине, удовлетворяющие требованиям,
предъявляемым к конструкции новых машин.
Первая задача решается путем максимальной замены моноблочной
конструкции узловой. На рис. 7.5 даны примеры моноблочной конст-
рукции станков. Она представляет собой соединение в одной монолит-
ной конструкции ряда деталей и узлов различного функционального
назначения (станины и шпиндельной бабки револьверного станка; ос-
нования, станины, стойки и кронштейна фрезерного станка). Такая
конструкция подчеркивает принципиальную индивидуальность станков
и отличие их от других подобных машин, но сложна в изготовлении.
На рис. 7.6 приведен пример узлового метода конструирования раз-
ных агрегатных станков (сверлильного и расточного) с одинаковыми
узлами определенного функционального назначения. Из рисунка вид-
но, что при разработке конструкции станка для растачивания детали
Рис. 7.5. Моноблочная конструкция базовых деталей станков:
а — револьверного; б — фрезерного
220
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
Рис. 7.6. Схема конструкции агрегатных станков различного назначения из стандартизованных уз-
лов и деталей: стандартизованные: 1—основание; 2—колонна; 3—силовые головки; 3/1—гидропа-
нель; 3/2— гидроцилиндр; 3/3 — гидронасос; 4 — шпиндельные головки; 4/1 — передняя крышка;
4/2—корпус; 4/3—промежуточная плитка; 4/4—задняя крышка; 4/5—шпиндель; 4/3—промежу-
точный валик: 4/7—шестерня; 5— поворотный стол; 6—пульт управления; 7—упоры управления;
8 —станина: 9—салазки; специальные: 10—кондукторная плита; 11—приспособления; 12—сред-
няя часть; 13—наклонная станина
с двух сторон используются основные наиболее сложные по конструк-
ции рабочие механизмы, применяемые в сверлильном станке; ориги-
нальные детали и узлы, определяющие функциональное назначение
станка, более просты по конструкции.
На рис. 7.7 схематично показаны основные узлы и детали агрегат-
ных станков, подлежащих стандартизации.
Стандартизация широко применяется при разработке конструкции
не только отдельных станков, но и автоматических линий сугубо инди-
видуального назначения (рис. 7.8).
Конечной целью конструктивной стандартизации на заводе является
создание стандартизованного ряда (гаммы) машин. Под конструктив-
но-стандартизованным рядом понимается группа конструктивно одно-
7. Организация конструкторской подготовки производства
221
Рис. 7.7. Схема стандартизации узлов агрегатных станков: 7,2—силовые головки; 3—шестеренные
редукторы; 4 — гидропанели управления; 5 — гидроприводы подач; 6,7 — соответственно гидрав-
лический и электрический блоки управления; 8 — шпиндельные коробки; 9 — корпусные детали;
10'—механизмы доводки шпинделей; 11—фрезерные головки; 12—промежуточные валики; 73—
зубчатые колеса; 14 — втулки; 15—концы шпинделей и удлинителей; 16—шпиндели; 77 — оправки;
18—резьбонарезные устройства; 19—патроны; 20—фиксирующие устройства; 27 — приводы по-
ворота барабанов; 22 — делительно-поворотные столы; 23,24 — соответственно зажимные и за-
грузочные устройства; 25 — цилиндры; 26 — сигнализация; 27 — электрошкафы; 28 —пульты
управления; 29—силовые салазки; 30—направляющие плиты; 37—винты подачи; 32—основания;
33—боковые станины: 34—колонны; 35—станины-подставки; 36—станины круглые
родных машин одинакового или разного назначения, аналогичных по
кинематике, рабочему процессу, формам и параметрам основных элемен-
тов, способу получения с их помощью продукции или методам обработки,
но различных по габаритам, мощности, скорости, грузоподъемности
и другим эксплуатационным параметрам.
Каждый конструктивный ряд имеет свое основание — так называе-
мую базовую модель — и производные от нее, полученные на основе
применения нормализованных и унифицированных узлов. На рис. 7.9
приведена схема конструктивно-стандартизованного ряда компрессоров,
базовой моделью которых является одноцилиндровый компрессор.
Главное преимущество конструктивного ряда — широкая возмож-
ность создания машин с различными эксплуатационными параметрами
222
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
Рис. 7.8. Стандартизованные агрегаты и узлы автоматических линий: 1—загрузочная позиция; 2—
секции рабочего участка; 3—устройство для поворота детали; 4—секция холостого участка стани-
ны; 5—устройство для кантования детали; 6—привод транспортера; 7—разгрузочная позиция;
8 — рольганг для возврата приспособлений; 9 — основания; 10 — малая колонна; 11 — большая
колонна; 12—-силовые головки; 13 — контрольное устройство
путем применения уже освоенных в производстве стандартизованных
деталей и узлов. В приведенном примере различная производитель-
ность компрессоров достигается использованием в них одних и тех же
узлов и деталей цилиндровой, подшипниковой и шестеренной групп
(цилиндров, клапанов, поршней, шатунов, пальцев, сальников-вкла-
дышей, шестерен, втулок и др.). Оригинальными являются лишь такие
детали, как картер, коленчатый вал, рамы и др.
Создание конструктивно-стандартизованных рядов эффективно и при
разработке конструкций машин различного функционального назначе-
ния. На рис. 7.10 показана схема унифицированного семейства грузовых
автомобилей разного назначения, разработанных на Минском автомо-
бильном заводе. Как видно из схемы, конструкции машин всех моди-
фикаций состоят в основном из унифицированных узлов и агрегатов,
применяемых в базовой модели MA3-53371. При этом коэффициент
унификации составляет от 83 до 93 %.
Использование стандартизованных деталей при разработке конст-
руктивных рядов позволяет осуществлять быструю и эффективную мо-
дернизацию выпускаемых машин внутри ряда, поскольку отдельные
усовершенствованные детали и узлы используются во всех машинах.
7. Организация конструкторской подготовки производства
223
Рис. 7.9. Основание и производные конструктивно-стандартизованного ряда компрессоров: а—базо-
вая модель (одноцилиндровый компрессор); б—-первая производная (двухцилиндровый компрессор);
в—вторая производная (трехцилиндровый компрессор); г—третья производная (четырехцилинд-
ровый компрессор)
Для построения конструктивного ряда и выявления возможности
проведения работ по стандартизации отдельных узлов и деталей внутри
него необходим тщательный технический анализ.
Для реализации мероприятий по конструктивной стандартизации
вся конструкторская документация проходит нормализационный контроль
чертежей, который осуществляется на стадиях разработки технического
проекта и рабочей документации и устранения ошибок в расчетах, изо-
бражениях, оформлении и т.д.
Объектами нормализационного контроля являются: степень конст-
руктивной преемственности; комплектность и оформление чертежей;
правильность оформления основных надписей; правильность изобра-
жения и надписей на чертежах; правильность выбора размеров, допусков
и посадок; правильность выбора конструктивных элементов деталей.
224
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
Модель одтомодиля	Узлы																								
	| двигатель	|	| Гце/ие/ше и коротка передач |	Карданные балы (раз- мерность шарниров}			Ведущие мосты					| Передняя ось	|	| Седельное устройство	|	Подвеска		Ступица		| Колеса	|	|	ЛНПУ1\	Рулебое управление		Тормоза		1 1 Л!	1	1
						| передний	|	| средний	|	1	1 1	| Колесная передача 1															
			| основной	|	\ к среднему мосту |	| к переднему мосту |																				
													| передняя	|	\ задняя	|	1 &	| задняя	I			| Гидроусилитель |	1 I	| колесные	|	| стояночные |			
MA3-53371	•	%	•	-	-	-	-	•	•	•	•	-	•	%	•	•	•	•	%	•	•	•	•	%	•
MA3-53363, 83781	•	%	•		-	-	-	•	•	•	•		ЕХЗ	%	•	•	•	•	о	•	•	•		%	X
МАЗ-5551	•	%	•	-	-	-	-	•	А	О	•	-	•	%	•	•	•	А	%	•	•	•	•	%	А
МАЗ-75165	•	%	•	-	-	-	-	•	•	•	•		•	%	•	•	•	•	%	•	•	•	•	%	-
MA3-51323, 93866	•	%	•		•	О	-	•	А	О	•	-	•	О	О	•	•	А	О	•	•	•	•	%	-
МАЗ-79092 8385	•	%	•	•	-	-	•	•	%	•	•	-	•	О	•	•	•	•	о	•	•	•	•		♦
МАЗ-64229. 93866	•	%	•	-	-	-	-	•	%	•	•	а	•	О	•	•	•	•	%	•	•	•	•		-
MA3-63031	•	%	•	-	-	-	•	•	•	•	•	-	•	♦	•	•	•	•	о	•	•	•	•	%	♦
Рис. 7.10. Конструктивно-стандартизованный ряд грузовых автомобилей Минского автомобильного
завода:	MA3-53371; О—МАЗ-79092; О—МАЗ-54323; ▲—МАЗ-5551; —МАЗ-75165;
3 ~ МАЗ-64229; Д— MA3-53363; ф — MA3-63031
Проверка степени конструктивной преемственности выявляет, на-
сколько конструктор использовал при разработке проекта узла или дета-
ли действующие стандарты, отраслевые и заводские нормали, унифици-
рованные детали, а также заимствовал их из конструкции выпускаемых
машин. Эффективный метод организации такого контроля — создание
на заводе в составе службы стандартизации электронной картотеки
применяемости заимствованных, стандартных деталей и других изде-
лий, состоящей из множества электронных карточек.
7. Организация конструкторской подготовки производства 225
Карточка применяемости составляется на каждую деталь (каждый
узел), используемую в разных изделиях, и должна содержать:
•	эскиз детали с указанием основных размеров;
•	характеристику детали как части конструкции, ее обозначение,
номер и т.д.;
•	краткую характеристику детали как объекта изготовления (материал,
все размеры, применяемость конструктивных элементов);
•	наименование и номер узла и изделий, в которых она применяется,
и в каком количестве;
•	сведения о наличии специальной оснастки.
Рассматривая чертеж оригинальной детали, контролер обращается
прежде всего к картотеке и отыскивает карточки применяемости сход-
ных деталей. При сомнении в необходимости оригинальной детали он
находит чертеж детали, уже освоенной в производстве, и путем сравне-
ния чертежей новой и существующей конструкций устанавливает воз-
можность полной или частичной замены оригинальной детали. Если
такая возможность имеется, новый чертеж возвращается конструктору
для переделки в соответствии с рекомендацией контролера.
После контроля конструктивной стандартизации и преемственности
и внесения в конструкторские документы соответствующих исправлений
проводится их проверка на правильность оформления и соблюдение
действующих стандартов. Цель контроля правильности выбора размеров,
допусков, посадок — уменьшение их разнообразия и степени использо-
вания предпочтительных чисел и стандартных размеров и проверка
обоснованности применения допусков.
Контроль правильного выбора конструктивных элементов (отверстий,
радиусов, канавок, резьб, передач, закругления пазов и др.) также осуще-
ствляется с целью уменьшения их разнообразия в новых конструкциях.
Стандартизация конструкции оценивается с помощью коэффици-
ентов конструктивной преемственности, конструктивной стандартизации,
применяемости материалов, унификации узлов, унификации изделия
в целом и др.
Коэффициент конструктивной преемственности (Кпр) характеризует
степень применения в конструкции новой машины ранее освоенных
в производстве деталей и определяется отношением их количества (Дос)
к общему количеству деталей в новой машине (Д):
КПр= Дос/ Д'
Коэффициент конструктивной стандартизации (К^ определяется
отношением количества стандартных и стандартизованных деталей (Дст),
использованных в новой конструкции, к общему их числу (Д):
кст= дст/д.
15 Зак. 2150
226
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
Коэффициент применяемости конструктивных элементов (Кп э) харак-
теризует степень повторения одних и тех же конструктивных элементов
в различных деталях и определяется отношением общего количества
типоразмеров конструктивных элементов (Э) в конструкции нового из-
делия (резьб, диаметров отверстий, радиусов закруглений и др.) к ко-
личеству использованных (х9исп):
Дт.э” Э/Э исп *
Чем больше коэффициент применяемости, тем менее разнообразны
применяемые конструктивные элементы.
Коэффициент унификации узлов (Куу) определяется отношением ко-
личества применяемых в новой конструкции стандартизованных и уни-
фицированных узлов (Jyn) к общему их количеству в машине (У):
*у.у = Ууп/У*
Коэффициент применяемости материалов (Км) характеризует сте-
пень применения одних и тех же материалов, идущих на изготовление
различных оригинальных деталей, и определяется отношением общего
количества наименований оригинальных деталей (Дор) к количеству
примененных типоразмеров материалов (Л7прим):
= Дор/^прим*
Чем он выше, тем меньше разнообразие применяемых материалов
и проще система материально-технического снабжения.
Общее состояние работ по стандартизации и унификации при раз-
работке новой конструкции оценивается коэффициентом общей унифи-
кации (Л'о.у):
Д).У = (Дос + Дз + Дюк + Дт)/Д
где Д3 — количество наименований заимствованных деталей; Дпок — об-
щее количество покупных деталей.
Более точно этот показатель определяется отношением суммарной
трудоемкости унифицированных, заимствованных и стандартизован-
ных деталей к общей трудоемкости всех деталей, входящих в машину:
*СТ	*3	#пок	*Ьс
X Дет/	4- £ Д/ T3i + £ДПОк i ^пок/ + Z Дос/ Тж<
каУ=
Кд
где Гст/, T3h Гпок/, Тос/, 7} —трудоемкость соответствующих деталей; кст,
к39 *покл ^осл *д — количество наименований соответствующих деталей.
7. Организация конструкторской подготовки производства 227
Для оценки работ по конструктивной стандартизации в масштабе
предприятия при выпуске изделий нескольких наименований можно
пользоваться средневзвешенным коэффициентом унификации.
Чем выше указанные коэффициенты, тем выше уровень стандарти-
зации, ниже затраты на техническую подготовку производства и изго-
товление изделий.
Эффективность конструктивной стандартизации заключается в повы-
шении эксплуатационных и технологических качеств машин и эконо-
мии средств, затрачиваемых на техническую подготовку производства
и непосредственно в процессе их изготовления.
Улучшение эксплуатационных качеств машин при проведении кон-
структорской стандартизации достигается различными путями.
1.	Повышение долговечности машины. Это обеспечивается более
высоким качеством и стойкостью стандартизованных деталей, узлов и
агрегатов по сравнению с оригинальными, поскольку их конструкция
тщательнее отработана, освоена в производстве, испытана и доведена
до высоких эксплуатационных характеристик.
2.	Расширение эксплуатационных характеристик машины. Этого до-
биваются перекомпоновкой конструкции и переналадкой ее обратимых
узлов в соответствии с условиями данного производства, а также мо-
дернизацией в эксплуатации путем оснащения дополнительным смен-
ным стандартным оборудованием и приспособлениями.
3.	Снижение производственной и эксплуатационной металлоемкости
машины. При производстве стандартизованных деталей можно приме-
нять более экономные методы первичного формоизменения (штамповку,
чеканку, точное литье и др.), эффективнее использовать методы упроч-
нения, что намного снижает массу заготовок и готовых деталей.
4.	Уменьшение расходов на содержание машины в эксплуатации.
Этого добиваются за счет экономии горючих, смазочных материалов,
а также затрат на ремонт. Кроме того, достигается экономия на амор-
тизационных отчислениях, так как стоимость машины со стандартизо-
ванными деталями и узлами значительно ниже.
Все это обеспечивает значительное снижение себестоимости продук-
ции, производимой машиной, и тем самым повышает эффективность
ее эксплуатации. Подсчитано, что затраты на эксплуатацию стандартных
изделий сокращаются на 30—40 %.
Уменьшение затрат на техническую подготовку производства при
осуществлении конструктивной стандартизации достигается за счет эко-
номии средств на разработку конструкторских и технологических доку-
ментов, проекта и на изготовление специальной оснастки и инструмента,
а также на доводку конструкции в производстве и эксплуатации. На-
пример, заимствование одной специальной детали средней сложности
дает экономию на технической подготовке 500 чел.-ч.
15*
228
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
Опыт Минского автомобильного завода показывает, что затраты на
техническую подготовку конструкции каждой новой модификации ав-
томобиля, основанной на широком применении унифицированных уз-
лов и деталей базовой модели, снижаются в 2,5-3 раза. Кроме того,
конструктивная стандартизация сокращает сроки выполнения работ по
технической подготовке производства, что способствует скорейшему
внедрению в производство новых, более эффективных машин. Повы-
шение эффективности производства машин с применением стандарти-
зованных деталей и узлов достигается за счет экономии:
1)	материалов, так как при массовом производстве нормализован-
ных деталей применяются более эффективные методы получения заго-
товок, размеры которых максимально приближены к размерам готовой
детали;
2)	заработной платы, поскольку при стандартизации повышается
серийность производства деталей, обеспечивающая снижение трудоем-
кости за счет применения более производительного оборудования;
3)	прочих расходов, специального инструмента, так как с увеличе-
нием серийности производства эти расходы, будучи относительно по-
стоянными, распределяются на большее количество продукции.
Например, разработка и производство стандартизованных компрес-
соров обеспечивает по сравнению с обычными снижение: массы ма-
шин — примерно на 25 %, трудоемкости — на 24, общих издержек на
их изготовление — примерно на 20 %.
Данные, приведенные в отечественных и зарубежных источниках,
показывают, что каждый рубль, вложенный в стандартизацию, окупа-
ется десятикратно.
7.4.	Экономическая оценка и доводка конструкции новой
машины. Пути повышения эффективности
опытно-конструкторских работ
При технической подготовке производства на стадии проектирова-
ния новой машины весьма важна экономическая оценка ее конструкции.
Она оценивается как объект производства и как объект эксплуатации.
Как объект производства конструкция новой машины характеризуется:
трудоемкостью изготовления — абсолютной (на машину) и относительной
(на единицу мощности или производительности); материалоемкостью
и абсолютной и относительной массой; себестоимостью изготовления.
Поскольку целью разработки и освоения в производстве нового из-
делия является рост доходов предприятия, то обобщающей экономиче-
ской оценкой будет размер прибыли, получаемой предприятием от его
7. Организация конструкторской подготовки производства
229
выпуска и реализации. При этом выпуск нового изделия экономически
оправдан, если дополнительная прибыль (Д77), полученная в результа-
те освоения его в производстве, обеспечит рентабельность не ниже
средней рентабельности предприятия. Этому условию удовлетворяет
неравенство
ДЯ П	дГТ П\К
Ф0СН	Фосн
где П — суммарная годовая прибыль предприятия до внедрения новой
конструкции; ДА'— дополнительные капитальные вложения (инвестиции),
связанные с внедрением новой машины в производство (на приобретение
оборудования, на перепланировку, производственные запасы и т.д.);
Фосн — стоимость основных производственных фондов предприятия.
Дополнительная прибыль
ДЯ= [Ы2Щ2 - С2) - 3Г0Д] - [ЭД - Q)],	(7.3)
где М, N2 — среднегодовой выпуск машин соответственно старой (1)
и новой (2) конструкции; Ць Ц2 — цены на старую и новую машину;
С], С2 — себестоимость старой и новой машины; Згод — среднегодовые
затраты, связанные с технической подготовкой и освоением в произ-
водстве новой машины (обычно эти затраты относятся к категории те-
кущих и равномерно распределяются по годам за весь период выпуска
новых изделий за счет расходов будущего периода).
Из формулы (7.3) очевидны основные направления совершенство-
вания конструкции новой машины с целью повышения ее эффектив-
ности как объекта производства:
•	снижение себестоимости производства путем повышения техноло-
гичности конструкции;
•	упрощение конструкции, позволяющее значительно увеличить вы-
пуск машин;
•	уменьшение затрат на техническую подготовку и освоение новой
машины в производстве.
Все эти проблемы решаются непосредственно на заводе-изготови-
теле и оказывают большое влияние на повышение эффективности кон-
струкции новой машины.
Из формулы (7.3) также видно, что эффективность конструкции но-
вой машины увеличивается вместе с ростом цены на нее. Эта цена, ус-
танавливаемая на стадии маркетинговых исследований, обычно выше
цены старого изделия в конце его жизненного цикла, перед снятием
с производства, когда в целях стимулирования продажи изделий старой
модели приходится снижать цену до минимума или даже продавать
в убыток. Однако рост цены допустим только в том случае, если экс-
плуатационные качества нового изделия улучшены по сравнению с ка-
230
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
чествами старой модели и могут быть использованы потребителем. Это
требует определения эффективности новой конструкции как объекта
эксплуатации.
Важные экономические показатели качества конструкции — произ-
водительность труда (трудоемкость), себестоимость и размер капиталь-
ных затрат на продукцию, производимую с помощью новой машины.
Таким образом, общим показателем эффективности конструкции
новой машины у потребителя является размер приведенных затрат на
единицу или на весь объем продукции, выпускаемой новой машиной.
При этом эффективность машины новой конструкции равна или пре-
вышает эффективность машины старой модели при соблюдении сле-
дующего условия:
C’2N’2 + £норм^ < C[N{ + ЕиормК[,	(7.4)
где С{, С2 ~ себестоимость единицы продукции, производимой с помо-
щью соответственно старой и новой машины; — фактическое го-
довое производство продукции с помощью старой и новой машины; К{,
К2 — капитальные вложения при использовании старой и новой
машины.
Капитальные вложения состоят из стоимости машины и дополни-
тельных затрат на ее доставку, монтаж, на производственные площади
или место стоянки машины, фундаменты и т.д. В машиностроении эти
дополнительные единовременные затраты составляют значительную
часть капиталовложений, нередко превышая стоимость самой машины.
Из неравенства (7.4) следует, что основными путями повышения
эффективности новой конструкции как объекта эксплуатации являются:
•	уменьшение затрат на эксплуатацию машины (горючее, смазочные
материалы, топливо, энергия, заработная плата, запасные части, содер-
жание и ремонт), что обеспечивает снижение затрат на единицу про-
дукции (уменьшается С^);
•	снижение стоимости машины, что одновременно уменьшает за-
траты на ее амортизацию и ремонт, т.е. способствует уменьшению Q;
•	повышение производительности машины, если такое повышение
может быть использовано при ее эксплуатации; в этом случае умень-
шается Кг2 относительно объема производства.
Другими словами, эффективность конструкции новой машины
у потребителя повышается за счет улучшения как эксплуатационных,
так и технологических ее качеств.
Общий размер капиталовложений потребителя можно выразить через
цену машины, если рассматривать ее как часть их, выраженную для старой
и новой машин коэффициентами гц и соответственно. В этом случае
к^ц2/Ц2.
7. Организация конструкторской подготовки производства
231
Подставив в неравенство (7.4) значения К{ и К'ъ после преобразова-
ния получим неравенство, определяющее максимальную цену новой
машины:
7’норм(С1'-С^) + -%-
L	ПгМ.
(7.5)
где Тнорм — нормативный срок окупаемости, равный 1/£норм.
В частном случае при щ = т|2 = 1, когда капиталовложения у потреби-
теля машины состоят только из затрат на ее приобретение, т.е. допол-
нительные единовременные затраты отсутствуют, максимальная цена
определяется неравенством
U2<Nf2 (C(-Q)rHopM + ^
(7.6)
Из выражений (7.5) и (7.6) следует, что цену на машину новой кон-
струкции можно увеличить только в том случае, если машина обеспе-
чивает снижение эксплуатационных затрат или обладает повышенной
производительностью по сравнению со старой и эта производитель-
ность может быть использована в эксплуатации.
При экономической оценке машины новой конструкции определя-
ется экономия не только от общего улучшения эксплуатационных ка-
честв машины, но и от отдельных его составляющих (надежности,
долговечности и др.). В частном случае максимальную цену на машину
новой конструкции можно определить следующим образом:
где Т\, Т2 — срок службы соответственно старой и новой машины, лет.
Из выражения (7.7) видно, что наибольший эффект дает повыше-
ние долговечности машин с малым сроком службы (поскольку при не-
больших значениях 7\ знаменатель в неравенстве будет значительно
меньше) и относительного срока службы (поскольку числитель увели-
чивается пропорционально (Т2 -Л)/Л).
Определенная на стадии маркетинговых исследований цена (#2)
с учетом качества изделия должна служить исходной величиной для вы-
числения максимальной себестоимости (С2) нового изделия и отдельных
его частей. Эта себестоимость должны быть доведена до подразделений
и лиц, оказывающих влияние на ее размер на стадии проектирования
(конструкторов, технологов, инженеров, организаторов). Максималь-
ная себестоимость нового изделия определяется следующим образом:
(Д2-С2)/Д2=р,
232
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
откуда
С2=#2(1-/>),
где р — уровень рентабельности нового изделия.
Для каждого вида изделия, выпускаемого данным предприятием,
существует примерно одинаковое соотношение затрат на изготовление
его отдельных частей и суммы издержек по изделию в целом. Так, в об-
щих расходах на изготовление грузового автомобиля существуют при-
мерно следующие соотношения затрат на изготовление отдельных его
агрегатов и узлов (в процентах к общей себестоимости): двигатель —
25, коробка передач — 3, карданная передача — 2, задний мост с тор-
мозами — 10, передний мост с тормозами — 6, рулевое управление — 1,
кузов — 6, рама — 4, кабина — 10, подвеска — 3, колеса — 4, шины — 26.
Это позволяет установить на стадии проектирования предельные затраты
не только на изделие в целом, но и на отдельные его части и довести
эти затраты до каждого подразделения, занятого разработкой изделия.
Предельные затраты определяются по формуле
Су. = С2 dh
где — доля (удельный вес) предельных затрат на изготовление /-й час-
ти (узла, агрегата) в себестоимости изделия предыдущей модели.
На основании такой экономической оценки нового изделий можно
определить качество работы каждого подразделения и отдельных спе-
циалистов, их вклад в разработку и организовать материальное стиму-
лирование, поставив перед каждым задачу уложиться в предельные
затраты. При этом особо высокое вознаграждение конструктор, техно-
лог или группа должны получить в том случае, если им удастся снизить
затраты на стадии проектирования (разумеется, не в ущерб качеству),
так как даже незначительная экономия на каждом изделии, умножен-
ная на большое количество изделий, выпускаемых в год, даст предпри-
ятию огромный дополнительный доход.
Если конструкторам не удается уложиться в предельные затраты по
какому-либо узлу (детали), необходимо перекрыть их экономией по
другим узлам. Полученные в результате конструкторской и технологи-
ческой проработки проектные затраты по машине в целом и отдельным
ее элементам должны стать исходными проектными нормативами для
организации работы по экономическому стимулированию как произ-
водственного персонала, так и персонала, занятого технической подго-
товкой новой машины.
Определение предельных затрат и экономический анализ конструк-
ции требуют участия инженера-экономиста в разработке проекта новой
машины на самой ранней стадии технической подготовки производства.
7. Организация конструкторской подготовки производства 233
Тщательная доводка конструкции перед запуском ее в производство
(серийное, массовое) обусловлена тем, что при конструировании ма-
шины не всегда удается с необходимой точностью определить действи-
тельное поведение ее элементов в условиях эксплуатации и предвидеть
технологические последствия конструкторских решений. В эксплуатаци-
онных показателях машины и технологических процессах могут произой-
ти отклонения, которые сведут на нет эффективность новой конструкции.
Доводка конструкции необходима и в связи с тем, что при проекти-
ровании конструкторы неизбежно делают ряд общепринятых допущений
в прочности, статических и динамических нагрузках, герметичности,
свойствах и эффективности материалов и т.д. При испытаниях вследствие
деформации под нагрузками, неточности обработки, монтажа и других
недоделок выявляются истинные условия работы отдельных элементов
конструкции, поэтому после испытаний в конструкцию машины не-
редко вносятся необходимые изменения.
Однако удовлетворяющая эксплуатационным показателям машина
может оказаться недостаточно технологичной. Отдельные ее элементы,
удовлетворяя требованиям технологичности единичного и мелкосерий-
ного производства, не приемлемы для массового производства. К тому
же детали, получаемые при массовом производстве, по своим свойст-
вам нередко отличаются от изготовленных единичных деталей. Все это
требует внесения коррективов в конструкцию после того, как будут из-
готовлены и испытаны не отдельные образцы новой машины, а устано-
вочная и контрольная серии машин перед окончательным запуском
в производство. Если такая доводка конструкции и внесение в нее из-
менений не будут осуществлены на стадии технической подготовки,
это нанесет большой ущерб производству.
Недостаточная доводка конструкции на стадии технической подго-
товки приводит к резкому повышению затрат на изготовление и экс-
плуатацию машин, поскольку недостатки в конструкции повторяются
уже в больших масштабах, а также к уменьшению объема выпуска но-
вых машин в первые годы, когда эксплуатация их могла бы дать наи-
больший эффект.
Запуск в производство недоработанной конструкции наносит боль-
шой ущерб. Обычно недоработки конструкции на первой стадии воз-
растают на каждой последующей на порядок, т.е. в пропорции 1:10:100.
Другими словами, потери, допущенные на стадии конструирования на
1 рубль, вызывают потери в производстве 10, а в эксплуатации 100 руб.
Практика показывает, что при запуске в производство недоведен-
ной конструкции в первые 4—5 лет выпуска себестоимость машин при-
мерно в 1,4—1,5 раза превышает среднюю себестоимость за все годы
производства, тогда как за остальные годы выпуска она ниже на 10—15 %.
За эти годы общий выпуск машин составляет не более 25—30 %, тогда
234 Раздел II. Проектирование продукции (Подготовка производства новых изделий)
как за следующие 4—5 лет он возрастает в 3—4 раза. Трудоемкость ма-
шины также велика, она в 1,5-2 раза выше проектной.
Эффективным методом экономической доводки конструкции изделия
на стадии конструирования является использование структурно-функ-
ционального и функционально-стоимостного анализа. По этому во-
просу имеется обширная литература.
Под структурно-функциональном анализом понимается процесс вы-
явления основных функциональных элементов изделия технической
системы и их конструктивно-технологической проработки в качестве
самостоятельных возможных вариантов исполнения.
При проведении анализа описываются структурные части (агрегаты,
узлы) изделия, их функции и параметры, способы и средства, обеспе-
чивающие достижение этих параметров. Например, легковой автомо-
биль состоит из трех основных элементов: двигателя, шасси, кузова.
В каждом из них, в свою очередь, имеется ряд агрегатов, выполняющих
определенные функции (например, в шасси — силовая передача, пе-
редний и задний мосты, тормоза и др.).
Дальнейший структурно-функциональный анализ заключается в том,
чтобы учесть ряд дополнительных ограничений (например, по мощности
или габаритам двигателя, по виду и расходу топлива, токсичности отхо-
дящих газов и др.) и на этой основе предложить варианты исполнения
отдельных функциональных элементов для функционально-стоимост-
ного анализа и окончательного выбора оптимального варианта. Поэто-
му число вариантов решений, принятых для дальнейшей проработки,
значительно меньше их общего числа. Например, при разработке кон-
струкции грузового автомобиля обще число рассматриваемых вариан-
тов по двигателю равно 16, по шасси — 182, а всего — 230, а число
вариантов, подлежащих дальнейшей разработке, — соответственно 9,
56 и 79.
Функционально-стоимостный анализ изделия состоит в определении
затрат на выполнение функций по каждому варианту в расчете на еди-
ницу полезных свойств изделия в целом или по элементу (например,
стоимость двигателя и затраты на топливо в расчете на 100 км пробега
автомобиля, один тонно-километр перевезенного груза или на единицу
мощности двигателя) и выборе варианта с наименьшими затратами.
Стоимость выполнения z-й основной функции CFi по каждому ва-
рианту складывается из затрат на выполнение отдельных подфункций
(затрат на изготовление узлов и деталей) и определяется по формуле
«д
cFt = 2^,
Z=1
где кд — количество подфункций (деталей, узлов), необходимых для вы-
полнения основной функции по данному варианту; SFij — затраты на
7. Организация конструкторской подготовки производства
235
выполнение j-й подфункции (стоимость детали, узла) для выполнения
z-й основной функции.
Оптимальный вариант конструкторского исполнения структурного
элемента изделия выбирается по критерию минимальных затрат на его
изготовление и эксплуатацию по формуле
Ср. + Сэ/
X} = —~—- -> тш,
Qi
где Kt — коэффициент затрат на выполнение ьй функции; Сэ/ — затраты
на осуществление z-й функции в эксплуатации; Q; — показатель абсо-
лютной или относительной полезности рассматриваемого элемента,
выполненного по данному варианту.
Схема выбора оптимального варианта исполнения каждого элемен-
та по минимуму затрат на изготовление приведена в табл. 7.1, где лома-
ной линией соединены варианты исполнения элементов конструкции
изделия, обеспечивающие минимальные затраты на выполнение соот-
ветствующих функций, подфункций и изделия в целом.
Таблица 7.1
Схема выбора оптимальных конструкторско-технологических решений по методу
функционально-стоимостного анализа
Основные функции	Подфункции	Стоимость выполнения функций и подфункций по вариантам				
		I	II	III		к
Л		$111					$Пк
	F\2		$122	$123		$12*
	F»	$131	^х^з^-—	—-$щ__		$13*
		$yi	$1/2			$v*
Fi	•*21	*$2Ц	$212	$213		
		(S1)—.	^^$222	$223		$22*
	^3	$231	$232			$23*
		$?/1				$2/*
		*$/11	$112			$/!*
	F.2	$Д1	$122	$123		
	F.3	$й!	$132	$133		$13*
	F,	$£1	$#2	$<а		$41*
236
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
Таким образом, на тщательную доводку конструкции новой машины
после изготовления и испытания опытного образца требуется от 3 до 5 лет.
Следовательно, проектная стадия и стадия изготовления и испытания
опытных образцов должны опережать стадию освоения в стабильном
производстве минимум на три года. Другими словами, опытный обра-
зец машины модели, например 2008 г., должен быть изготовлен и пере-
дан на испытание не позднее 2005 г. За три года конструкция должна
быть тщательно доработана и доведена до высоких эксплуатационных
и технологических показателей, чтобы при запуске в массовое произ-
водство конструктивные недоработки были сведены к минимуму или
полностью исключены.
Такая тщательная отработка конструкции машины до запуска ее
в серийное производство существует в авиационной промышленности.
Обычно основные модели самолетов гражданской авиации начинают
эксплуатироваться через пять и более лет после первого испытания
в воздухе на стадии опытного конструирования.
Тщательная доводка конструкции дает большой экономический эф-
фект за счет ускорения темпов технического прогресса, так как после
внедрения ее в производство появляется возможность переключиться
на разработку проекта новой модели или новых модификаций.
Основным направлением, обеспечивающим тщательную и быструю
доводку конструкции и удешевление опытно-доводочных работ, следует
считать развитие опытно-экспериментальной базы не только по изго-
товлению опытных образцов, но и по стендовым ускоренным испыта-
ниям конструкций новых машин и отдельных их узлов. На стендах
должны быть созданы все условия будущей эксплуатации: жара, холод,
ударные нагрузки, запыленность, загазованность, вибрация и другие
экстремальные внешние воздействия, т.е. все то, что определяет надеж-
ность работы машин и механизмов. При отсутствии специальных уст-
ройств для стендовых испытаний задних мостов, гидромеханических
коробок передач и других основных узлов тяжелых автомобилей требу-
ется проведение длительных ходовых испытаний, которые затягиваются
на многие годы.
Важным фактором уменьшения времени доводки конструкции и уде-
шевления опытно-доводочных работ является широкое использование
компьютерных технологий в проектировании. Они позволяют не только
ускорить непосредственную разработку конструкции, но и сократить
время, необходимое для испытания отдельных узлов и агрегатов нового
изделия, так как в ряде случаев непосредственные стендовые испыта-
ния можно заменить расчетными компьютерными исследованиями,
имитирующими поведение их в реальных условиях эксплуатации.
Так, проведение расчетных компьютерных исследований некоторых
базовых деталей и узлов (балок, рам и др.) при разработке семейства
7. Организация конструкторской подготовки производства 237
автомобилей МАЗ-4370 на Минском автомобильном заводе позволило
уменьшить затраты по сравнению с затратами на проведение стендо-
вых испытаний в 3,5 раза при сокращении сроков проведения работ
почти в 8 раз.
7.5.	Заводские органы конструкторской подготовки
производства
Конструкторскую службу на предприятии возглавляет главный кон-
структор завода, который руководит подчиненным ему отделом и экспе-
риментальной базой. Структура отдела зависит от характера выпускаемых
машин и типа производства. В единичном производстве помимо общеза-
водской службы в основных цехах создаются конструкторские группы
или бюро, имеющие право вносить некоторые коррективы в рабочие
чертежи в ходе изготовления отдельных деталей и узлов, поскольку
опытный образец машины не изготавливается. В массовом производстве
конструкторская подготовка, как и опытные работы, централизована.
На крупных заводах массового производства с большим объемом
опытно-конструкторских работ целесообразно разделить конструктор-
скую подготовку на две основные части: опытное (перспективное) кон-
струирование и серийное (текущее) конструирование. Руководство опыт-
ным конструированием, куда входит также изготовление и испытание
опытных образцов или партий новых машин, возлагается на заместителя
главного конструктора по опытным работам. Серийная конструкторская
подготовка предназначена для подготовки документации к запуску ма-
шины в серию. Сюда же относятся работы по проведению испытаний
установочных и головных серий новых машин и корректировка по ре-
зультатам испытаний всей конструкторской документации. Руководство
этой частью подготовки производства возлагается на первого заместителя
главного конструктора по серийному производству.
На заводах, выпускающих несколько типов или модификаций машин,
разработку первичных конструкторских документов и координацию всех
работ по конструкторской подготовке конкретной машины в отделе глав-
ного конструктора ведут группы, возглавляемые ведущим конструктором
машины, подчиненным непосредственно главному конструктору завода.
Учитывая большой объем работ по внешнему оформлению конструк-
ции машины, в составе отдела главного конструктора создают бюро худо-
жественного конструирования под руководством ведущего художника,
также подчиненного непосредственно главному конструктору завода.
Для разработки конструкторских документов для серийного произ-
водства по отдельным элементам конструкции в составе отдела созда-
238
Раздел il. Подготовка производства (проектирование продукции)
ются агрегатные конструкторские бюро (шасси, двигателей, кузовов,
электрооборудования, пневмо- и гидроаппаратуры и др.). Для проведения
работ по технико-экономическому анализу и экономической оценке
конструкций, а также для разработки мероприятий по доводке и повыше-
нию их эффективности в составе отдела главного конструктора создается
инженерно-экономическое бюро, подчиненное в административном от-
ношении главному конструктору, а в методологическом — главному
экономисту завода.
Примерная структура отдела главного конструктора приведена на
рис. 7.11.
Рис. 7.11. Структура отдела главного конструктора автомобильного завода массового производства
машин нескольких модификаций
8. Организация технологической
подготовки производства
8.1.	Содержание и основные этапы технологической
подготовки производства
Технологическая подготовка производства охватывает все работы,
связанные с освоением в производстве машин новой конструкции. Ос-
новным ее содержанием является:
•	разработка и выбор оптимальных технологических процессов, обо-
рудования и методов контроля;
•	разработка технологической оснастки и нестандартного (специ-
ального) оборудования и методов их изготовления;
•	разработка норм затрат труда, материалов, необходимых для изго-
товления изделия в целом и его отдельных частей;
•	разработка проекта планировок и реконструкции цехов и участков
в связи с переходом к изготовлению новой машины;
•	выверка, наладка, доводка разработанной технологии и другие ра-
боты, связанные с освоением нового изделия в производстве.
Кроме того, в состав технологической подготовки входят работы по
усовершенствованию действующих технологических процессов и по
технологической стандартизации и типизации.
Таким образом, технологическая подготовка решает большой круг
технических и организационных задач по достижению запроектирован-
ных технических и экономических параметров новой машины и непре-
рывному их совершенствованию в процессе производства, что обеспе-
чивает улучшение таких важнейших показателей работы предприятия,
как рост производительности труда, снижение себестоимости, повышение
фондоотдачи и рентабельности производства, уменьшение длительности
производственного цикла и др. Эти задачи решаются следующим образом:
1)	получение деталей с необходимыми точностью, чистотой, стой-
костью и другими свойствами из заготовок с минимальными припуска-
ми на обработку, чтобы достичь минимального расхода материалов,
труда и средств на их изготовление;
2)	максимальная реализация принципов организации идеального про-
изводства, чтобы обеспечить большую степень прямоточности, непрерыв-
ности, пропорциональности, параллельности и ритмичности производ-
ственного процесса;
240
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
3)	наиболее полные загрузка действующего оборудования и исполь-
зование площадей, чтобы достичь максимальных фондоотдачи и рента-
бельности производства;
4)	снижение расходов сырья, материалов, энергии, затрат труда на
изготовление деталей и сборку машин и на саму технологическую под-
готовку, чтобы обеспечить непрерывное повышение экономической
эффективности производства.
Экономичность технологии достигается реализацией таких принци-
пов технологического проектирования, как малооперационность, со-
вмещение, концентрация, непрерывность, перекрываемость операций,
а также замкнутость технологического процесса.
При прочих равных условиях технологический процесс тем эконо-
мичнее, чем меньше в нем операций. Однако применение малоопера-
ционной технологии нередко требует использования более сложного
оборудования и технологической оснастки, новых методов получения
деталей. Большие возможности в реализации малооперационности дает
применение новейшего металлообрабатывающего оборудования — об-
рабатывающих центров, станков с ЧПУ, гибких производственных мо-
дулей и комплексов, ГПС.
Большой эффект дает перераспределение операций по изготовлению
продукции против хода технологического процесса, т.е. с конечных на
начальные стадии изготовления. Применительно к машиностроитель-
ному производству это означает максимально возможный перенос опе-
раций со сборочного производства в механическое, а из последнего —
в заготовительное. Такой перенос обеспечивает резкое снижение как
материальных, так и трудовых ресурсов, поскольку начальные процес-
сы более экономичны и высокопроизводительны, чем конечные. Еще
больший эффект достигается при переносе начальных операций маши-
ностроительного процесса (получение заготовок) на конечную стадию
металлургического производства — прокатку. Получение катаных заго-
товок таких деталей, как валы, ролики, оси, винты, сверла и другие,
методом прокатки обеспечивает снижение отходов металла по сравне-
нию с ковкой, штамповкой в 2—3 раза и повышение производительно-
сти труда при изготовлении деталей в 6—10 раз.
Принцип совмещения в машиностроительном производстве предпо-
лагает объединение операций получения заготовок, обработки деталей,
а в некоторых случаях — и сборки изделия в едином производственном
процессе. Это также обеспечивает экономию материальных и трудовых
ресурсов. Например, изготовление 10 тыс. т готовых деталей методом
порошковой металлургии (спекание из железного порошка) высвобож-
дает около 2 тыс. рабочих, 2 тыс. металлорежущих станков, обеспечивает
экономию 20 тыс. т проката (в 10—15 раз больше, чем при переносе
обработки из механического цеха в кузнечно-штамповочный).
8. Организация технологической подготовки производства
241
Концентрация операций позволяет одновременную обработку детали
многими одинаковыми инструментами, либо нескольких плоскостей
разными инструментами, либо многих деталей одним инструментом, что
дает возможность значительно сократить время обработки и расширить
область применения специального и специализированного оборудования
(автоматических линий, агрегатных многопозионных и автоматизиро-
ванных станков).
Непрерывность процесса, которая исключает перерывы в работе
между операциями, обеспечивает увеличение производительности, сокра-
щение цикла обработки и повышение эффективности производства.
Перекрываемость вспомогательных и ручных операций основными
машинными или аппаратурными, предполагает осуществление вспо-
могательных операций во время выполнения основных (контроль во
время обработки, совмещение перемещения от операции к операции
с обработкой, выполнение ручных операций во время машинно-авто-
матической работы станка и т.д.). Это позволяет сократить цикл обра-
ботки, обеспечить многостаночное обслуживание, облегчить условия
труда и тем самым повысить его производительность.
Замкнутость процесса создает условия для применения безотходной
технологии, при которой обеспечивается наиболее полное использова-
ние поступивших на предприятие сырья, материалов, топлива.
Технологическая подготовка производства новой машины состоит
из четырех основных разделов: 1) разработка технологической доку-
ментации; 2) проектирование технологической оснастки и нестандарт-
ного (специального) оборудования; 3) изготовление технологической
оснастки и специального оборудования; 4) наладка запроектированно-
го технологического процесса в условиях установившегося серийного
или массового производства.
Конкретное содержание разделов, а также объем работ по техноло-
гической подготовке производства зависят от сложности машины и типа
производства. В единичном производстве, где преобладает децентрали-
зованное укрупненное технологическое проектирование, низка техно-
логическая оснащенность и используется универсальное оборудование,
объем работ по технологической подготовке минимален, поэтому за-
траты здесь не превышают 25 % всех затрат на техническую подготовку
производства новых изделий. В серийном производстве технологиче-
ский процесс более детализирован, выше оснащенность производства,
в результате чего затраты на осуществление этой фазы технической
подготовки производства достигают 50 % общих затрат. В массовом
производстве требуется максимальная детализация и особая тщатель-
ность разработки технологического процесса, должна быть обеспечена
высокая степень технологической оснащенности производства, на что
требуются большие затраты, удельный вес которых достигает 75 % всех
16 Зак. 2150
242
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
затрат на техническую подготовку. Поэтому технологическая подготов-
ка осуществляется в наиболее полном объеме, по всем разделам, эта-
пам и стадиям работ, характеристика которых приводится ниже.
Разработка технологической документации состоит из двух
основных стадий — предварительного и рабочего проектов, осуществ-
ляемых параллельно с разработкой эскизного, технического проекта
и рабочих чертежей при конструкторской подготовке производства.
На первой стадии технологи знакомятся с особенностями будущей
машины и ее основных сборочных единиц и деталей, подбирают мате-
риалы для оценки технологичности конструкций, выясняют с конструк-
торами возможные пути развития конструкции с целью максимального
использования освоенных и типовых процессов, имеющегося оборудо-
вания, технологической оснастки. Выясняется также, какие потребу-
ются новые процессы, оборудование и технологическая оснастка. На
основе изучения конструкции будущей машины и технологического
анализа технологическая служба разрабатывает предварительный про-
ект, предназначенный для проверки технологичности конструкции ма-
шины на стадиях эскизного и технического проектов конструкторской
документации и разработки рабочей документации.
Предварительный проект должен содержать перечень: специальных
технологических процессов; типовых технологических процессов; тех-
нических заданий на разработку специального технологического обо-
рудования и оснастки; технологических инструкций.
Вторая стадия, состоящая из трех подстадий, охватывает широкий
круг работ: от разработки технологических документов, предназначенных
для изготовления и испытания опытного образца, до окончательной
отработки и корректировки технологических документов по результатам
изготовления и испытания контрольной серии в период установившегося
серийного или массового производства.
На первой подстадии (разработка рабочей документации) произ-
водится подробный анализ конструкторской документации по опытному
образцу новой машины, разрабатывается технологический процесс для
его изготовления, анализируется технология в процессе изготовления
и испытания опытного образца и осуществляется технологический кон-
троль рабочих чертежей, предназначенных для серийного производства
новой машины. На этой подстадии группа наиболее квалифицирован-
ных и опытных технологов совместно с конструкторами прорабатывает
чертежи деталей, сборочных единиц и агрегатов с целью обеспечения
высокого уровня технологичности их конструкции. Технологи и конст-
рукторы вместе устанавливают возможность изготовления деталей и сбо-
рочных единиц с минимальными затратами в условиях действующего
производства, проверяют правильность выбора материалов, назначе-
ние допусков, классов точности и шероховатости поверхностей, формы
8. Организация технологической подготовки производства 243
деталей, их размеров, механических и физико-технических свойств и т.д.
При анализе чертежей сборочных единиц и агрегатов особое внимание
уделяется удобству сборки и разборки, возможности применения меха-
низированных методов сборки и т.п. Такой анализ позволяет выявить
отдельные неувязки и недоработки рабочих чертежей, дать рекоменда-
ции конструкторской службе по улучшению конструкций деталей, уз-
лов, агрегатов и всей машины с целью повышения их технологичности.
На второй подстадии (изготовление и испытание установочной
серии) ведется дальнейший поиск путей повышения технологичности
конструкции изделия. Конструкторская документация (чертежи) под-
вергается технологическому анализу и контролю для того, чтобы она
соответствовала типу производства и возможным вариантам технологи-
ческих маршрутов. Исходя из конкретных условий производства и пред-
варительной проработки технологического маршрута может быть внесено
предложение технологов, например о замене материалов с пониженными
механическими свойствами, требующих дополнительной термической
обработки, более качественными материалами, обеспечивающими необ-
ходимую прочность без такой обработки, и т.д. В ряде случаев может
потребоваться изменение форм и размеров деталей для повышения их
технологичности.
По результатам анализа разрабатываются технологические маршруты
получения заготовок, обработки деталей, сборки узлов и агрегатов, уста-
навливается последовательность прохождения их по основным техно-
логическим стадиям.
Для изготовления одной и той же детали необходимо разрабатывать
несколько вариантов технологического маршрута, из которых выбирается
вариант, обеспечивающий наиболее высокую экономическую эффектив-
ность производства. Обычно такой вариант применительно к массовому
производству характеризуется минимальной длительностью прохожде-
ния детали по цехам. Разработка технологии в нескольких вариантах
необходима также для решения вопроса об оптимальной загрузке на-
личного оборудования.
В этот период выполняется максимальный объем проектных работ
по разработке технологических процессов. Сюда входят:
•	установление последовательности и методов получения заготовок
деталей и их обработки на отдельных рабочих местах;
•	разработка технических условий на обработку деталей (установоч-
ные базы, технологическая размерность детали, припуски на обработ-
ку, чистота, прочность и твердость заготовок), а также чертежей на
заготовки, литье, поковки, штамповки и т.д.;
•	выбор необходимого оборудования, передаточных и транспортных
средств, обеспечивающих рост производительности труда, максималь-
ную механизацию и автоматизацию процессов;
16*
244
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
•	разработка методов технического контроля и испытаний ответст-
венных деталей, сборочных единиц и машины, гарантирующих выпуск
продукции высокого качества;
•	расчет норм времени на выполнение каждой операции в соответст-
вии с запроектированными режимами обработки и типом оборудования;
•	расчет норм расхода основных и вспомогательных материалов на
изготовление каждой детали;
•	разработка проекта планировки и перепланировки цехов, участков
и рабочих мест, обеспечивающего максимальную реализацию принци-
пов организации идеального производства.
Таким образом, на этой подстадии решаются все основные проект-
ные вопросы, связанные с обеспечением выпуска машин соответст-
вующего качества в соответствующем типу производства количестве
при максимальной эффективности производства.
После изготовления и всесторонних испытаний машин установоч-
ной серии выполняется корректировка технологических документов по
их результатам и результатам корректировки конструкторских доку-
ментов.
Третья подстадия — это разработка и окончательная корректи-
ровка технологических документов для условий установившегося массо-
вого или серийного производства. Именно на этой подстадии обеспе-
чивается максимальная эффективность новой машины как объекта
производства и объекта эксплуатации.
Анализ каждого элемента чертежа (формы, размеров, допусков, чис-
тоты поверхности, марки материала, механических свойств, запроекти-
рованной технологии и оснастки) позволяет наметить эффективные
пути окончательной доработки конструкторской и технологической до-
кументации и выбрать наиболее целесообразные методы обработки.
Следующий раздел технологической подготовки — проектирова-
ние технологической оснастки — имеет особое значение при
подготовке производства новой машины для крупносерийного и мас-
сового производства, поскольку решает вопросы технической осна-
щенности производства и тем самым оказывает большое влияние на
качество и стоимость выпускаемых машин. Он состоит из двух основ-
ных этапов.
Первый этап — разработка конструкций моделей, штампов, при-
способлений, специального инструмента и нестандартного оборудования.
Практика показывает, что если при запуске в серийное производство
новой машины используется 10—20 % уже имеющихся штампов и при-
способлений и 50-70 % вспомогательного и режущего инструмента, то
в массовом производстве практически вся оснастка и около 85 % режу-
щего инструмента для обработки оригинальных деталей должны быть
спроектированы заново.
8. Организация технологической подготовки производства 245
Основными документами для проектирования новой оснастки яв-
ляются чертежи деталей, технологические карты, заказ на проектиро-
вание, технические условия на обработку деталей, а также перечень
специального, основного и вспомогательного оборудования (поточные
и автоматические линии, загрузочные устройства, конвейеры, тара,
верстаки, шкафы и т.д.).
Разработка оснастки осуществляется в тесной взаимосвязи с техно-
логами, которые проектируют технологический процесс обработки де-
талей и вместе с тем определяют тип оснастки, составляют технические
задания и условия на нее и примерные эскизы. Конструкция оснастки
разрабатывается в конструкторском бюро по оснастке и инструменту.
Чертежи на оснастку согласовываются с технологами-заказчиками, ко-
торые визируют их перед размножением. На этом этапе осуществляется
технологический контроль, выявляются конструктивные и технологи-
ческие недостатки деталей, которые устраняются службой отдела глав-
ного конструктора. Длительность проектирования оснастки зависит от
ее назначения и сложности. Например, проектирование инструмента
занимает от 0,5 до 1 месяца, а сложных штампов — более трех месяцев.
Второй этап состоит в разработке технологического процесса по
изготовлению оснастки, который должен быть достаточно универсаль-
ным, но в то же время прогрессивным, совершенным, что в конечном
счете обеспечивает высокое качество изготавливаемых деталей при ми-
нимальных затратах. Это требует оснащения инструментальных цехов
высокопроизводительным оборудованием и высококвалифицирован-
ными кадрами. Для изготовления режущего инструмента, применяемого
в сравнительно больших количествах и незначительно различающегося,
применяется групповая технология, для штампов, приспособлений, не-
стандартного оборудования — индивидуальная (специальная) техноло-
гия. Для обработки наиболее сложных деталей оснастки целесообразно
применение многооперационного оборудования и станков с ЧПУ.
Изготовление технологической оснастки является наиболее
трудоемкой частью технологической подготовки. В массовом произ-
водстве на это затрачивается до 80 % и средств. Так, при переходе
на новую модель грузовой автомашины на одном из автозаводов было
изготовлено 3,6 тыс. наименований штампов, 10 тыс. приспособлений,
37 тыс. наименований инструмента и 4 тыс. единиц нового оборудования.
При этом затраты на их изготовление в 4,5 раза превышали затраты на
все проектные работы по технологической подготовке производства.
Этот раздел состоит из двух этапов.
Первый этап — изготовление первых экземпляров оснастки и ин-
струмента, необходимых для опробования, испытания, наладки и довод-
ки их в целях получения деталей в точном соответствии с чертежами.
Обычно такая оснастка доводится рабочими инструментальных цехов
246
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
в производственных цехах. На этом этапе осуществляется технологиче-
ский контроль и доработка чертежей деталей, поскольку полученные
в результате опробования оснастки некоторые заготовки или детали
могут иметь небольшие отклонения от заданных форм и размеров, ко-
торые не существенны для функционального назначения, но обладают
большой технологичностью. Поэтому нередко выгоднее внести изме-
нения в чертежи детали, чем в конструкцию штампа, приспособления,
пресс-формы и другой оснастки. На этом этапе выполняется комплекто-
вание, перепланировка действующего и монтаж и опробование новых
видов оборудования, поточных линий и участков. Цикл изготовления
оснастки колеблется в больших пределах и зависит также от ее назна-
чения и сложности. Режущий инструмент изготавливается за 2—3 меся-
ца, а на изготовление сложных штампов затрачивается до полутора лет.
Второй этап состоит в развертывании производства опробован-
ной и отлаженной оснастки для выполнения программы выпуска но-
вых машин, что обеспечивается регулярной текущей производственной
деятельностью инструментального хозяйства.
Завершающий раздел технологической подготовки — наладка за-
проектированного технологического процесса в производст-
ве — также состоит из двух основных этапов.
Первый этап — выпуск установочной серии машин. В отличие
от выпуска опытной партии машин, изготавливаемых методами мелко-
серийного производства с применением минимального количества тех-
нологической оснастки, установочная серия должна быть выпущена
в нормальных условиях стабильного производства с применением всей
номенклатуры технологической оснастки и запроектированных методов
обработки. При этом решаются следующие задачи, связанные с техни-
ческой подготовкой:
•	проверка качества обработки деталей и сборки машин в соответст-
вии с заданными техническими условиями;
•	выверка технологичности конструкции деталей, соответствующей
данному типу производства;
•	выверка и отладка запроектированного технологического процесса;
•	выявление и устранение дефектов в запроектированной и изготов-
ленной оснастке;
•	выявление и устранение причин дополнительных затрат труда
и средств на изготовление деталей (подгонка по месту, недостаточная
точность и шероховатость поверхности, излишние операции, повы-
шенный брак и др.).
По результатам изготовления установочных серий, проверки и ис-
пытания оснастки вносятся коррективы в конструкторские и техноло-
гические документы.
8. Организация технологической подготовки производства 247
Второй (заключительный) этап технологической подготовки,
как и конструкторской, — изготовление контрольной серии машин
с учетом исправлений, внесенных в конструкцию деталей и машины
в целом, а также в оснастку и технологический процесс по результатам
изготовления и испытания установочной серии. Эффективный метод
выявления недостатков конструкции машины и запроектированной
технологии перед запуском в массовое производство — контрольные
разборки-сборки. После всесторонних стендовых и ходовых* испыта-
ний машины контрольной серии полностью разбираются на сборочные
единицы и детали под наблюдением ведущего технолога. После устране-
ния дефектов машины снова собираются. Такая разборка-сборка позво-
ляет выявить не только конструктивные, но и технологические недостат-
ки. На этом этапе окончательно отрабатывается конструкция деталей
на технологичность, а технологического процесса и оснастки — на эко-
номичность, после чего вносятся коррективы во всю техническую до-
кументацию, как конструкторскую, так и технологическую.
8.2. Состав и содержание технологических документов.
Порядок разработки карт технологического процесса
Весь комплекс работ, связанных с проектированием и отладкой тех-
нологического процесса, фиксируется в различной документации.
Основным исходным документом для разработки технологической
документации и непосредственного решения вопросов организации
производства является маршрутная карта технологического процесса.
Дальнейшая детализация технологического процесса осуществляется
в операционных картах, составляемых применительно к различным ви-
дам работ. На основе маршрутных и операционных карт разрабатыва-
ется вся технологическая документация, необходимая для организации
производства отдельных деталей, узлов и изделий в целом (карты схем
и эскизов, технологические инструкции, ведомости материалов и осна-
стки, карты типовых и групповых процессов, комплектовочные карты,
ведомости расцеховки и др.).
От качества маршрутных и операционных карт зависит качество
всей технологической подготовки производства и в конечном счете все
технические и экономические показатели производства машины.
Необходимой предпосылкой для разработки высококачественной
технологии является тщательное изучение инженером-технологом дан-
ных о будущей детали (ее назначение, характер действующих нагрузок,
данные рабочих чертежей) еще на ранних стадиях конструкторской
подготовки производства. Эти знания необходимы ему для того, чтобы
248
Раздел II. Подготовка производства (проектирование продукции)
помочь конструктору правильно решить вопросы повышения уровня
технологичности конструкции, выбора материалов и предполагаемых
способов достижения необходимых свойств деталей, а также для предва-
рительной разработки вариантов получения заготовок и их обработки.
Хорошее знание чертежей деталей, узлов и обозначений на них
(точность, прочность, чистота поверхности и др.) необходимо не толь-
ко для оценки технологичности конструкции на стадии разработки
чертежей, но и для правильного выбора методов получения заготовок,
порядка и последовательности операций по их обработке. Кроме того,
технолог должен знать:
•	технологические и эксплуатационные свойства обрабатываемых
материалов, оказывающие большое влияние на характер технологии
и ее экономичность;
•	характеристики и состояние наличного оборудования;
•	нормы расхода и стоимость инструмента и приспособлений, нор-
мы времени;
•	предельную себестоимость заготовки или детали (заранее установ-
ленный предельный размер затрат на получение готовой детали или
сборочной единицы требует изысканий экономичных вариантов техно-
логических решений).
Проектирование технологических процессов предполагает: определе-
ние содержания операций и последовательность их выполнения; выбор
необходимого оборудования и его расстановку (планировку); определе-
ние инструмента и приспособлений, необходимых для выполнения
операций; разработку режимов обработки; выбор методов контроля
и контрольно-измерительных приборов; определение квалификации ра-
боты и норм времени. Все эти данные заносятся в соответствующие
карты.
Исходными материалами для разработки карт технологического
процесса являются:
1)	рабочие чертежи, монтажные схемы, конструкторские специфи-
кации деталей, сборочных единиц, паспорта оборудования, объем вы-
пуска машин и деталей;
2)	стандарты, нормали на материалы, приспособления, инструмент,
на планировку оборудования и рабочих мест, нормативы для определения
режимов обработки и расчета норм времени, типовые технологические
процессы;
3)	справочные материалы технического и экономического характе-
ра, альбомы технической оснастки родственных предприятий, отчеты
научно-исследовательских институтов и лабораторий по совершенство-
ванию технологических решений и оценке их экономической эффек-
тивности и др.
8 Организация технологической подготовки производства 249
Технологические процессы обычно разрабатываются в описанной
ниже последовательности.
1.	Предварительное изучение чертежей, схем, спецификаций сбо-
рочных единиц, их особенностей при изготовлении.
2.	Уточнение производственного задания по выпуску деталей, сбороч-
ных единиц машины. Количество выпускаемых деталей в большинстве
случаев оказывает решающее влияние на выбор методов получения за-
готовок, содержание и последовательность операций обработки, выбор
оборудования и конструкции оснастки. Так, высокопроизводительный
способ накатки зубьев цилиндрических, конических и шевронных шес-
терен на специальных зубонакатных станках, обеспечивающий боль-
шую экономию материалов и затрат на механическую обработку, дает
эффект лишь в массовом или крупносерийном производстве при вы-
пуске не менее 200 тыс. шестерен в год.
3.	Выбор методов получения заготовок, определение их размеров
и припусков на обработку. Методы получения заготовок влияют на
нормы расхода материалов, содержание и последовательность обработки
и ее экономичность. Они определяют конструкцию и все размеры заго-
товки. Так, замена ковки штамповкой или чеканкой намного уменьша-
ет припуски на обработку и сокращает число и трудоемкость операций
по механической обработке.
4.	Установление технологического маршрута, содержания и после-
довательности опера�