О проектеТеоретические вопросыРоссийские MESКонтакты

Современные методы повышения эффективности машиностроительных производств

Обратимся к статистике:
  •  в 1913г. производительность труда в промышленности царской России была ниже, чем в США приблизительно в 8 раз;
  •  в 1975г. в СССР она стала примерно в 2 раза ниже, чем в США;
  •  в 2015г. Россия отстает от США по этому показателю теперь уже почти в 10 раз.

Сравнение приведенных выше цифр настраивает на грустные мысли…
На Госсовете 8 февраля 2008 г. Президент РФ В.В. Путин указал, что к 2020 г. необходимо поднять производительность труда в стране в среднем в четыре раза.
Вопросам современных методов повышения эффективности производства посвящена настоящая статья. 
  

1. Куда исчезают инвестиции в модернизацию производства?

Официальные лица, пытаясь дать объяснение такому грандиозному разрыву в производительности труда между Россией и передовыми западными странами, постоянно ссылаются на аргумент 20-ти летней давности: «Технологическое оборудование, занятое в производстве на отечественных предприятиях, физически и морально устарело». Да, так действительно было в середине 90-х годов прошлого века, но затем Россия вдруг перестала производить свои собственные станки!

К сожалению, следует признать, что при сокращении общего выпуска металлорежущих станков в нашей стране произошла не модернизация их ассортимента, не снятие с производства устаревших моделей, а, наоборот, технологический регресс, — резко уменьшилась доля прогрессивной продукции в общем объеме производства (Рис.1).

Рис.1. Производство металлорежущих станков в РСФСР и РФ.

За два последних десятилетия российские предприятия инвестировали немало бюджетных средств в модернизацию своего производства, закупая современное западное технологическое оборудование. Т.е. сегодня мы имеем на производствах абсолютно такие же станки, как и наши западные конкуренты (в результате чего крепко подсели на импорто-зависимую иглу), но... количество заказов, на этом оборудовании мы выпускаем в десятки раз меньше, чем они!

«Вас никто не заставляет ничего менять. Ваше выживание не является вашим обязательством» - подметил на одном из своих знаменитых семинаров Эдвардс Деминг - человек, давший своими революционными идеями в области промышленного менеджмента, - старт стремительному росту экономики Японии и вслед за ним смену парадигм управления для всей мировой промышленности [1]. И как нам сейчас не вспомнить эти знаменитые слова Деминга! Ведь пока мы преодолевали последствия развала СССР, мы просто пропустили тот момент, когда в остальном мире сменилась парадигма управления промышленным производством.

2. Производительность труда или производительность станочной системы?

«Производительность труда - это количество продукции, произведенное одним работником в единицу времени». Этим определением, сформулированным в далеком 1959 году Европейским агентством по проблемам производительности, пользуются российские экономисты и по сей день для оценки эффективности деятельности промышленного предприятия. А между тем, на Западе уже с начала 90-х годов прошлого столетия перестали пользоваться упомянутым словосочетанием. Для оценки эффективности деятельности западных предприятия сегодня используют иной показатель под названием Всеобщая эффективность оборудования (Overall Equipment Effectiveness), или сокращенно от английской аббревиатуры OEE [2].

Рис.2. Формула расчета коэффициента OEE

На рисунке 2 приведена схема расчета коэффициента OEE, он представляется в виде произведения трех сомножителей:

  • коэффициента доступности оборудования (Availability - оценочный показатель результатов деятельности службы Главного механика предприятия),
  • коэффициента эффективности использования оборудования (Performance - характеристика действующей на предприятии системы оперативного планирования и управления производством) ,
  • коэффициента уровня качества (Quality - показатель эффективности системы управления качеством).

Переход на предприятиях «дикого Запада и стране Восходящего солнца» к оценке эффективности производственной деятельности через значение коэффициента OEE взамен использованного ранее термина «производительность труда», по существу, изменил парадигму управления современным производством.

В новой парадигме система управления предприятием уже не стремится любой ценой загрузить работника (оператора станка) с целью максимизации производительности его труда, а решает совсем другую задачу, - задачу максимизации фондоотдачи технологического оборудования предприятия, т.е. обеспечивает загрузку рабочих мест таким образом, чтобы через станочную систему проходило максимальное число заказов на заданном интервале планирования. Человек-оператор в новой парадигме играет такую же вспомогательную роль, как и требуемые для выполнения операции средства технологического оснащения или как программа ЧПУ.

Мировой опыт использования коэффициента ОЕЕ показывает, что в случаях, когда его значение составляет менее 65%, оборудование используется неэффективно. В то же время, мировые лидеры промышленности с массовым типом производства добиваются показателя 80-85%. Для предприятий с мелкосерийным типом производства амбициозным, но вполне достижимым, можно считать показатель 70- 75%. [3,4].

Не вдаваясь в детали расчета упомянутого коэффициента, заметим, что его численное значение характеризует фактическую «пропускную способность» станочной системы, обеспеченную за счет надлежащего управления производством

Рис.3. Графическая интерпретация коэффициента OEE. (на рисунке 3 это отношение площади светлой ограниченной области к общей площади круговой диаграммы).

3. Что день грядущий нам готовит, и как ответим мы ему?

Нельзя сказать, что мы сидим, сложа руки, наблюдая резкий отрыв современных промышленных предприятий в скорости изготовления заказов. В сегодняшней России также ведутся разработки промышленного программного обеспечения, предназначенного для максимизации скорости внутрицеховых материальных потоков (максимизации коэффициента OEE). В частности, на ряде предприятий ВПК РФ уже сегодня успешно эксплуатируется исполнительная производственная система «ФОБОС» (Институт конструкторско-технологической информатики РАН, Москва) [5]. Такие системы принято называть MES (Manufacturing Execution Sysyems).

В основе данного программного обеспечения лежат эффективные полиномиальные по трудоемкости алгоритмы многокритериальной оптимизации, используемые в сочетании с on-line диспетчерским контролем выполняемых технологических операций [4,6]. Составленное производственное расписание визуализируется в виде диаграммы Гантта (рис.4).

Рис.4. Пример диаграммы Гантта (MES-система «ФОБОС»)

MES-система на основании оптимального производственного расписания формирует плановое задания рабочим, а также создает вторичные расписания работы обеспечивающих служб, синхронизированные с расчетным графиком исполнения технологических операций на конкретных рабочих местах (рис.5). Функции мастера участка изменились: он уже не раздает задания рабочим (этим теперь занят компьютер), а просто отслеживает выполнение рабочими текущего производственного расписания, оперативно информируя диспетчера о возникающих отклонениях. Кстати, именно эту функцию мастера сформулировал Генри Лоуренс Гантт еще в начале прошлого века [2].

Рис.5. Пример планового задания на рабочее место.

Сегодня наряду с так называемыми «выталкивающими логистическими схемами» планирования производства, применяемыми в основном на ERP (Enterprize Resource Planning) уровне, широкое применение получили «вытягивающие логистические схемы», типичные для MES-систем; к ним относятся следующие виды [7]:

  • Восполнение «Супермаркета»  (Supermarket Replenishment, «KANBAN»);
  • Лимитированные очереди FIFO  (Capped FIFO Lanes)
  • Метод «Барабан-Буфер- Веревка» (Drum Buffer Rope, ТОС)
  • Лимит незавершенного производства   (WIP Cap)
  • Метод вычисляемых приоритетов (Priority Sequenced Lanes).
Для каждого указанного выше вида «вытягивающего планирования» (реальная эффективность которого существенно зависит от типа производства) сегодня разработаны полиномиальные по трудоемкости эвристические вычислительные алгоритмы, позволяющие в реальном времени решать сложные оптимизационные задачи высокой размерности. Например, «Метод вычисляемых приоритетов» [8,9] является базовым методом для отечественной MES-системы «ФОБОС» (рис.6).

Рис.6. Критерии расчета производственного расписания (MES-система «ФОБОС»)

Таким образом, высокая скорость исполнения заказов в современных машиностроительных производствах (с коэффициентом OEE не менее 60%) на сегодняшний день обеспечивается применением MES-систем [7].

Вместо заключения...

"Когда парадигмы меняются, все возвращаются к нулю" (Джоэл Баркер)
И, видимо, нам опять предстоит многое начинать с нуля в деле построения современной организаций промышленного производства в России.

1. Генри Нив «Пространство доктора Деминга», М.: Стандарты и качество, 2003 ISBN 5-9614- 0238-Х.

2. Фролов Е.Б., Залыгин А.Р., Нестеров А.В. Как организовать эффективное производство. //Генеральный директор, №2, 2013, с.76-79.

3. Соломенцев Ю.М., Загидуллин Р.Р, Фролов Е.Б. Планирование в современных системах управления производством.// Информационные технологии и вычислительные системы, № 4, 2010.

4. Медведева Г.М., Мусеридзе А.Б., Фролов Е.Б. Как не допустить ошибок при выборе системы управления машиностроительным производством. //Станочный парк, №8, 2012, с.58-63.

5. Соломенцев Ю.М., Чекменев С.Е., Фролов Е.Б., Крюков В.В. Автоматизация этапов жизненного цикла изделия. Научно-практический вклад кафедры «Информационные технологии и вычислительные системы». //Вестник МГТУ «Станкин», №4, 2010, с. 67-72.

6. Frolov E., Iskanderov R. Effective management of small-scale production. // Russian Engineering Research,Vol. 31, No. 2, pp. 166–168. Allerton Press, Inc., 2011. pp. 34- 40. Allerton Press, Inc.,2011.

7. Фролов Е.Б. Современные концепции управления в производственной логистике, часть 1,2. //«САПР и Графика», №11,12, 2010.

8. Фролов Е.Б. MES для дискретного производства - метод вычисляемых приоритетов, //«САПР и Графика», №1, 2011. 9. Фролов Е.Б., Тихонова Ю.А., Корниенко А.А. Организация производственного процесса на предприятии при помощи метода вычисляемых приоритетов. //Вестник МГТУ «Станкин», №1, 2012, с.80-86.

 
След. »