Технологический процесс как основа производства
Центральным звеном любого производства выступает технологический процесс. Он представляет собой строгую последовательность технологических операций, направленных на преобразование деталей и узлов. В ходе этих операций изменяются геометрические формы, размеры, свойства материалов, а также осуществляется сборка компонентов в готовое изделие. Важно понимать, что технологические процессы разворачиваются не только во времени, но и в пространстве, что неизбежно влечет за собой необходимость организации сопутствующих операций: складирования заготовок и готовой продукции, их транспортировки между участками, защиты от коррозии (консервации) и многоступенчатого контроля качества.
Иерархия производственных ячеек
Любой производственный процесс создается для выпуска конкретного изделия и локализован в специальных производственных ячейках. Фундаментальной, или ячейкой нулевого уровня, является рабочее место (РМ). Именно здесь происходит ключевое взаимодействие трех элементов производства: работника (труд), станка или агрегата (средства производства) и обрабатываемой детали (предмет труда). Примером может служить токарный станок или гибкий производственный модуль (ГПМ). Объединение нескольких рабочих мест по технологическому или иному принципу формирует ячейки первого уровня — например, производственные участки или автоматические линии. Далее, интеграция таких участков создает более крупные структуры второго уровня, каковыми являются целые производственные системы (ПС).
Классификация процессов в производственной системе
Все процессы, протекающие в ПС, с точки зрения их вклада в конечный результат можно разделить на две основные категории. Первая — это процессы непосредственного производства, которые напрямую создают продукт. Вторая — дополняющие процессы, которые обеспечивают функционирование основных. К дополняющим относятся вспомогательные процессы (ремонт оборудования, энергоснабжение), а также процессы управления и информационного обмена. Таким образом, производственные процессы решают главную задачу ПС — выпуск продукции или оказание материальных услуг. Дополняющие же процессы обслуживают всю систему, предоставляя необходимые ресурсы, услуги и данные, формируя сложную сеть материальных, энергетических и информационных потоков.
Специализация и структура производственных систем
Производственная система обычно состоит из набора специализированных подсистем. Специализация означает закрепление за конкретной подсистемой выполнения определенных технологических операций или работы с конкретной группой изделий. Этот принцип является основой для проектирования структуры всей ПС, которая формируется путем соединения и взаимодействия этих функциональных блоков.
Интеграция как путь к автономности
Одним из ключевых современных трендов является повышение степени автономности производственных систем. Это достигается за счет их интеграции, то есть объединения функций и технических средств, необходимых для полного цикла изготовления изделия. Суть интеграции — в функционально-пространственном слиянии подсистем с одновременной концентрацией операций обработки, транспортировки, манипулирования, складирования и управления. Наиболее простой пример — объединение рабочих мест единой системой транспортировки заготовок (например, конвейером).
Формы интеграции: функциональная и техническая
Различают две основные формы интеграции. Функциональная интеграция — это объединение в рамках одной производственной ячейки различных функций из числа основных и вспомогательных процессов, что ведет к её углубленной специализации. Техническая интеграция отражает технический уровень реализации этих функций внутри ячейки и часто выражается в сокращении количества отдельных устройств за счет роста универсальности оборудования. Ярким примером совмещения обеих форм служат современные многоцелевые станки (обрабатывающие центры). В них концентрируются различные виды обработки (фрезерование, сверление, растачивание), функции смены инструмента и заготовок, а все необходимые для этого технические устройства конструктивно объединены в единый комплекс.
Интеграция как драйвер автоматизации
Процессы интеграции напрямую способствуют автоматизации производственных систем. Важным экономическим фактором, стимулирующим автоматизацию, являются большие объемы выпуска продукции. В условиях массового производства высокие первоначальные затраты на дорогостоящее автоматизированное оборудование окупаются значительно быстрее благодаря крупным амортизационным отчислениям. Именно этот экономический принцип в свое время стал основой для повсеместного внедрения автоматических линий в таких отраслях, как автомобилестроение, для обработки деталей и сборки узлов.