Проблема выбора направления развития производственной системы машиностроительного производства

Промышленное производство играет основную роль в мировой экономике, является важнейшей отраслью народного хозяйства. Существенную долю промышленного производства занимает машиностроение. В развитых странах машиностроительное производство занимает от 35 до 55 процентов от общего промышленного производства и обеспечивает занятость 10 процентов трудоспособного населения. В России машиностроение занимает 20 процентов, обеспечивая работой 30 процентов населения. [2] Машиностроительная отрасль занимается производством постоянно совершенствующихся и усложняющихся всевозможных средств труда. Для машиностроительных производств характерны:

• -    высокая трудоемкость изготавливаемой продукции;

• -    наукоемкость, комплексность применяемых технологий;

• -    высокая стоимость инструментов и технологического оборудования.

Кроме того, технологическое оборудование и применяемые технологи производства в машиностроении со временем устаревают, теряют свою актуальность. Устаревшие технологии и оборудование имеют меньше ресурсов роста производительности и снижения себестоимости продукции. Эти факторы существенно влияют на конкурентоспособность предприятия.

Для повышения производительности и снижения себестоимости руководство машиностроительных предприятий либо приобретает и осваивает новое высокопроизводительное оборудование (станки с числовым программным управлением (ЧПУ) и обрабатывающие центры) или модернизирует действующие. Обновленное и модернизированное оборудование, как правило, имеет больше технических возможностей, что приводит к обновлению технологии с учетом концентрации операций [4]. Обновление оборудования, в свою очередь, влияет на производственную систему в целом, поскольку станки являются неотъемлемой её частью. Под производственной системой принято понимать метапроцесс, использующий ресурсы предприятия для преобразования вводимого фактора производства в производимую предприятием продукцию. Система целеустремлена на изготовление, реализацию продукции, в соответствии с потребительскими требованиями [6].

Таким образом, исходя из мировой тенденции развития производства можно выделить два возможных пути развития производственной системы:

• 1    Приобретение и освоение нового оборудования, последних достижений науки и техники. Развитие полной автоматизации производства

Мощность нового оборудования позволяет интенсивней его использовать, а новые технические характеристики расширяют функциональные возможности. Процедура наладки-переналадки станков так же совершенствуется, что способствует повышению гибкости как отдельных рабочих мест, так и производства в целом. Такие системы в научной литературе принято называть «Гибкие производственные системы (ГПС)». Гибкая производственная система - это децентрализованное, фрагментированное производство, обеспечивающее выпуск разнообразной продукции с быстрой переналадкой оборудования. [5]

Основными инструментами, способствующими достижению целей ГПС являются [1]:

• -    внедрение промышленных роботов для разгрузки-загрузки станков с ЧПУ;

• -    применение автоматических транспортных систем, штабелеров и складов накопителей;

• -    интегрированная информационная система, связывающая подготовку производства, жизненный цикл изделия и управление ресурсами.

Промышленные роботы и роботизированные транспортные средства являются главными преимуществами ГПС по сравнению с бережливым производством, основа которого – человеческий труд. Ключевым ресурсом повышения гибкости системы является роботизация. Данная концепция предполагает повсеместное внедрение промышленных роботов и манипуляторов для обращения с предметами и средствами труда. Определение автоматизации коррелирует с роботизацией в области передачи человеческих обязанностей автоматическим устройствам и механизмам. Согласно исследованиям, проведенным д-ром. экон. наук. О. П. Чекмаревым, ближайшие 15-20 лет активная роботизация промышленного производства может создать дефицит спроса на рынке труда, что немаловажно для стратегического планирования производства. [9]

Наиболее успешные примеры внедрения гибких производственных систем на основе полной автоматизации (роботизации) демонстрируют такие страны как: Япония, Германия, США, Китай, Юная Корея.

• 2    Совершенствование действующей производственной системы для реализации скрытых потенциалов производительности

В международной практике философия улучшения производственной системы получила название «Бережливое производство».

«Бережливое производство (LEAN – Lean Production (англ.) – бережливое производство) – это концепция управления производством, в основе которой лежат идеи и принципы экономии ресурсов путем исключения потерь при неизменном качестве продукции и полном удовлетворении требований потребителей» [7]

Концепция LEAN позволяет достичь следующих целей:

• -    устранение потерь в производстве;

• -    снижение затрат;

• -    сокращение сроков выполнения заказов;

• -    непрерывное совершенствование производственной системы;

• -    повышение удовлетворенности клиентов.

Инструменты бережливого производства для достижения целей представлены ниже (Таблица 1)

Таблица 1 - Цели и инструменты бережливого производства

Инструменты	Описание
Картирование потока создания ценности	Графическое изображение материальных и информационных потоков
Вытягивающее поточное производство	На текущей стадии продукция производится количестве, необходимой для следующей и не более.
Канбан	Метод управления бережливым производством, обусловленный применением информационных карточке для передачи заказа на изготовление на предыдущую операцию в маршруте
Кайдзен	Непрерывное совершенствование производственного процесса
Система 5S	Рациональная организация рабочих мест
Система SMED	Быстрая переналадка оборудования
Система Total Productive Maintenance	Принцип, нацеленный на повышение эффективности технического обслуживания оборудования
Система Just in Time	«Точно в срок» - минимизация запасов, устранение потерь
Визуализация	Представление информации в форме графиков, диаграмм, таблиц и т.д. Максимальная наглядность
U-образные рабочие ячейки	Рациональная компоновка рабочего пространства для достижения максимального удобства работы

Производственные системы, основанные на концепции бережливого производства, получили широкое распространение во всемирно известных компаниях: Ford Motor Company, General Electric, Caterpillar Inc, Bridgestone

Corporation, Xerox corporation, Scania AB, Alcoa Inc, The Boeing Company, The Bank of New York, National Australia Bank, Capital Finance и др. В России сотни предприятий внедряют принципы бережливого производства. Среди них ПАО «Компания «Сухой», «ОК РУСАЛ», Группа «ГАЗ», ПАО АвтоВАЗ, ПАО «КамАЗ», ООО «Ульяновский автомобильный завод», ПАО «Северсталь», АО «Кордиант», ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», Госкорпорация «Росатом», ПАО «Корпорация «Иркут», ПАО Сбербанк и др. [8]

Обзор инструментов производственных систем, представленных выше, позволяет сделать вывод о том, что концепции не являются взаимоисключающими. Это говорит об их совместимости и возможности последовательного внедрения. Кроме того, некоторые инструменты применяются в обеих концепциях производственных систем.

ГПС и LEAN. Общие черты концепций

• 1    Cистема SMED, представляющая собой разделение наладки на внешнюю и внутреннюю. Впервые предложена Сигэо Синго и была интегрирована в производственную систему Toyota [3]. В этой концепции настройка инструментов осуществляется вне станка при помощи измерительной машины наладчиком

• 2    U – образная рабочая зона. Для робота, манипулятора организация рабочей зоны имеет критическое значение, так как все стеллажи и паллеты с деталями, заготовками, инструментами должны располагаться компактно, вокруг робота и станка, к которому относится робот. Удачная компоновка позволит создать гибкую производственную ячейку¹.

• 3    Картирование, визуализация и вытягивание в условиях ГПС реализуется в формате единой информационной системы, предназначение которой – подготовка производства, планирование производственной программы и планирование ресурсов предприятия. Пользователями этой

информации в концепции ГПС выступают инженеры-технологи, программисты, наладчики, ремонтный персонал, менеджеры.

Рассматриваемые концепции производственных систем имеют различные преимущества и недостатки, остановимся на них подробнее.

ГПС. Главное преимущество гибких производственных систем заключено в промышленных роботах, которые, при качественной программной поддержке способны заменить человеческий труд частично или полностью. При нормировании трудоемкости изготовления в расчет не включается время на естественные потребности. К тому же промышленные роботы способны работать круглосуточно и по факту заменяют не одного человека, а целую смену операторов. Ликвидируются риск человеческого фактора - надежность и качество выполненной работы целиком и полностью полагаются на программные алгоритмы. Для поиска узких мест в технологическом процессе или производственном цикле возможно использовать набирающие популярность технологии искусственного интеллекта и машинного обучения. Такие технологии обладают способностью к самоактуализации и самообучению, могут конкурировать с «кайдзен» предложениями работников. Автоматические транспортные системы так же способны высвободить трудовые ресурсы, как и промышленные роботы.

ГПС. Недостатки производственной системы:

• -    большие капитальные затраты на установку оборудования и создания условий для его бесперебойной работы;

• -    сложность в создании и адаптации информационной системы, связывающей все составляющие ГПС;

• -    глубокая проработка технологических процессов для нивелирования технических рисков, требуется высокая квалификация инженерных работников.

LEAN. Сильная сторона концепции «Бережливого производства» является его самодостаточность и стабильность. Система стремиться к самому выгодному варианту своего существования благодаря механизмам саморегуляции, основанным на предложениях рабочих по совершенствованию системы. Эти механизмы просты и понятны. Предложения могут быть внедрены незамедлительно при наличии ресурсов. Система Total Productive Maintenance, как инструмент LEAN, гарантирует практически полную работоспособность оборудования, а в случае сбоя – оперативный кризис менеджмент. Еще одним преимуществом концепции является то, что система может быть внедрена в практически любую производственную систему.

LEAN. Недостатки концепции :

• -    целостность системы зависит от качества менеджмента;

• -    по сравнению с ГПС низкий уровень автоматизации;

• -    длительность и трудоемкость обучения сотрудников;

• -    серьезная зависимость от качества поставок из-за маленьких складских запасов.

ВЫВОДЫ

Долгосрочная цель совершенствования производственной системы заключается в сохранении предприятием положения на рынке и дальнейшее получение прибыли. Из-за высокой стоимости совершенствования и длительности    реализации    проектов    по    совершенствованию производственных систем необходимо учитывать перспективы развития такой системы.

Важно так же понимать, что приведенные выше инструменты и подходы к автоматизации производства не являются взаимоисключающими. Если говорить про текущее состояние мировой экономики создание на производствах бережливого производства предпочтительнее, ввиду его главного преимущества – саморегуляции и самоактуализации. К тому же бережливое производство, согласно концепции, возможно внедрять практически в любую действующую систему (принцип «начни с малого» [8]) В настоящее время научно-технический прогресс не позволяет организовать самостоятельную безлюдную гибкую производственную систему, которая была бы защищена от различного рода рисков. Однако в будущем, согласно тенденции развития роботизации в развитых странах, безлюдные производства займут большинство промышленного производства. [9] Таким образом, учитывая мировые тенденции развития робототехники и искусственного интеллекта, производственную систему, построенную на основах бережливого производства следует дополнять средствами гибкой автоматизации по мере финансовых возможностей предприятия.