Опыт эксплуатации ГПС в различных странах мира, накопленный в последние годы, дает возможность провести анализ преимуществ организации гибкого производства по сравнению с традиционной организацией производства в зависимости от степени интеграции и уровня автоматизации действующих ГПС.
Основные преимущества ГПС заключаются в следующем.
Увеличение мобильности производства позволяет осуществить:
сокращение сроков освоения новой продукции и поставки продукции потребителю, что особенно важно в связи с ростом быстросменяемости продукции — тенденция, которая будет преобладать в будущем. Изменения конструкции изделия могут быть реализованы в кратчайшие сроки. В интегрированном (ГПС, САПР, АСТПП) производстве имеется возможность вносить изменения в конструкцию выпускаемых изделий по ходу производства, чтобы обеспечить удовлетворение спроса, за счет модернизации и постоянного обновления продукции (обеспечения быстрой приспосабливаемости к изменению объекта производства);
повышение гибкости производства, сокращение экономичного размера партии до минимума (в отдельных случаях он равен одной штуке) за счет значительного сокращения времени переналадки. Переналадку фактически осуществляют только при переходе на обработку другой группы деталей и не делают при переходе с обработки одной детали на другую внутри группы. При полностью гибком производстве предполагается возможность обработки различных деталей без останова станка на переналадку;
улучшение управления производством по всем цехам и своевременное удовлетворение условиям, складывающимся при сборке. Интеграция управления на базе ЭВМ позволяет лучше управлять технологией, следить за работой оборудования, за временем прохождения и местом нахождения каждого компонента производства (детали, инструмента или приспособлений) и своевременно включать в процесс оператора, если это становится необходимым. Интеграция управления гибким производством обеспечивает ускорение прохождения информации по всем отделам, сокращает объем всякого рода «бумажной» работы ИТР, повышает дисциплину плана и графика производства;
увеличение производственных мощностей как за счет высвобождения станков, инструмента, приспособлений и оснастки для других производственных задач, выпуска другой продукции, так и за счет возможностей по частям наращивать производственные мощности путем добавления дополнительных станков и оборудования;
возможность модернизации, обновления заводов на базе новейших достижений науки и техники без остановки производства и при меньших капитальных затратах.
Увеличение фондоотдачи производства развивается по следующим направлениям:
сокращение времени всего производственного цикла. Время «от ворот до ворот» сокращается в среднем в 30 раз;
детали проходят полную обработку через всю систему без ожиданий.
Сокращение числа необходимых станков по сравнению с обработкой того же числа деталей на станках с ЧПУ составляет 20...50%. Более интенсивное использование основного оборудования происходит за счет повышения коэффициента загрузки оборудования (увеличивается до 0,85...0,9 вместо 0,3...0,4).
Эффективность ГПС складывается из технической, организационной и экономической эффективности.
Техническая и организационная эффективность внедрения ГПС при переходе от универсального оборудования с ручным управлением или автономно работающего оборудования с ЧПУ к ГАЛ и ГАУ достигается путем повышения эффективности использования технологического оборудования за счет минимизации времени переналадки его на выпуск другой продукции, а также путем освобождения оператора от постоянного наблюдения за работой оборудования и перехода к многостаночному обслуживанию.
Становится возможным круглосуточно выполнять операции обработки разных деталей одной группы в любой последовательности, т.е. переходить к «безлюдной» (а точнее, к трудосберегающей) технологии.
Экономическая эффективность применения ГПС по сравнению с автономно эксплуатируемым оборудованием образуется в основном за счет:
сокращения затрат (экономии основных фондов) на закупку оборудования в связи с уменьшением его числа, так как в 2 — 3 раза повышается производительность оборудования и улучшается его использование;
уменьшения затрат на строительство производственных площадей под уменьшенное число оборудования;
экономии фонда заработной платы в связи с сокращением (в 2 раза и более) состава производственного и обслуживающего персонала (с 91 до 47 человек при использовании в три смены, например, ГАУ механической обработки АЛП-3-2);
уменьшения вложений в оборотные фонды, так как уменьшается производственный цикл изготовления продукции, ее партионность, необходимые запасы и т.п.
Кроме того, во всех случаях уменьшаются потери от брака и во многих случаях сокращаются затраты на оснастку.
К числу показателей экономической эффективности внедрения гибких производственных систем относятся: фондоотдача, годовой экономический эффект (экономия приведенных затрат) Э и коэффициент окупаемости
Кок=Ток/Ток.н
где Ток — срок окупаемости затрат; Ток.н — нормативный срок окупаемости.
Срок окупаемости Ток, лет, определяют по формуле
Ток = (К1-К2)/(С1-С2), где К1, K2 — единовременные затраты соответственно до и после внедрения ГПС; С1, С2 — технологическая себестоимость единицы выпускаемой продукции по изменяющимся элементам затрат соответственно до и после внедрения ГПС.
Нормативный срок окупаемости Ток.н, определяют по формуле
Ток.н = 1/Ен = 6,7
при нормативном коэффициенте эффективности Ен = 0,15.
Обязательным условием окупаемости является зависимость Ток<Ток.н. Желательно, чтобы внедренные ГПС окупались не более чем за 2,5...3,5 года. Разностью К1-К2 оцениваются дополнительные капитальные вложения и затраты, необходимые для внедрения ГПС. Разность С1-С2 составляет условно-годовую экономию средств от внедрения ГПС. Величины К1 и К2 подсчитывают соответствующим суммированием капиталовложений и единовременных затрат на оборудование, ЭВМ и технические средства управления, транспортно-складское оборудование и системы инструментального обеспечения, технологическую оснастку, производственные, вспомогательные и бытовые площади с учетом (прибавлением) затрат на подготовку и освоение производства, оборотные фонды в незавершенном производстве и прочих единовременных затрат.
Величины С1 и С2 представляют собой суммы затрат на заработную плату производственных, вспомогательных рабочих, ИТР и обслуживающего персонала (с начислениями); на наладку оборудования; на амортизацию и текущий ремонт оборудования, ЭВМ и технических средств АСУ, основного транспортно-складского оборудования, систем инструментального обеспечения, дорогостоящей оснастки и площадей; на изнашивание инструмента и приспособлений специального назначения; на освоение производства и потери от брака.
Задачи дальнейшего совершенствования и интенсификации промышленного производства путем повышения уровня его механизации и автоматизации могут быть успешно решены посредством комплексного совершенствования всех звеньев производственного процесса, в том числе и складского хозяйства предприятий. Для повышения общей эффективности общественного производства, в том числе с гибкой технологией, необходимо использовать имеющиеся в складском хозяйстве следующие резервы:
сокращение запасов и ускорение оборачиваемости материальных ценностей; повышение ритмичности и организованности основного производства и работы транспорта; сохранение и повышение качества продукции, материалов, сырья; снижение капитальных затрат, улучшение использования основных производственных фондов по складскому хозяйству и предприятию в целом; уменьшение общей трудоемкости производства и себестоимости промышленной продукции;
улучшение использования территории промышленных предприятий;
снижение простоев транспортных средств у складов и транспортных расходов по внутризаводскому транспорту; высвобождение рабочих от непроизводительных погрузочноразгрузочных и складских работ для использования их в основном производстве.
Склады на промышленных предприятиях играют важную роль в общем технологическом процессе производства, они поддерживают или задают ритм производства. Можно даже утверждать, что именно склады являются «организаторами» производства, так как любой процесс производства (на отдельном участке, в цехе или в целом на предприятии) начинается и заканчивается на складах. Поэтому от уровня технической оснащенности и организации работ на этих складах зависят организованность, общий ритм и эффективность производственного процесса. Большую роль складов можно объяснить тем, что они служат не только для временного накапливания грузов. Кроме операций складирования грузов на них выполняют внутрискладские разгрузочные, транспортные, погрузочные, сортировочные, комплектовочные и промежуточные перегрузочные операции, а также некоторые технологические операции, которыми начинаются или заканчиваются производственные процессы (подборка технологических комплектов, предмонтажная подготовка, ориентация и фиксирование заготовок на кассетах и спутниках, технический контроль и т.д.).
Таким образом, цель создания и функционирования любого склада состоит в том, чтобы принимать с транспорта (например, внутризаводского) грузопоток с одними параметрами, перерабатывать и выдавать его на другой транспорт (например, внутрисистемный транспорт ГПС) с другими параметрами и выполнять это преобразование с минимальными приведенными затратами.
Транспортноскладские комплексы — это технические объекты, в которых выполняют операции складирования и перемещения грузов в целях преобразования параметров грузопотоков (геометрических, физических, временных). Склады промышленных предприятий целесообразно классифицировать на склады прибытия (материалы, комплектующие изделия), промежуточные производственные склады (заготовки, полуфабрикаты, инструмент, технологическая оснастка) и склады отправления (готовая продукция). Склады ГПС-участков относятся к промежуточным производственным складам.
По срокам хранения грузов возможны семь групп складов:
непосредственной перегрузки грузов (срок хранения тхр = 0);
временного хранения (О < тхр < 5 сут);
краткосрочного хранения грузов (срок хранения грузов 5 < тхр < 20 сут);
со средними сроками хранения (20 < тхр < 40 сут);
длительного хранения (40 < тхр < 90 сут);
долгосрочного хранения (90 < тхр < 365 сут);
многолетнего хранения (тхр > 365 сут).
Склады классифицируют также по размерам порций прибытия и отправления грузов.
Если все перечисленные затраты подсчитать с учетом соответствующих нормативов, то годовой экономический эффект от внедрения ГПС составит:
Э = (С1-С2) N - Ен (К1 - К) + СэДгр, где N — число единиц продукции, выпущенной за год; Сэ — социальный эффект на одного высвобожденного работника; Дгр — число высвобожденных работников.
Внедрение гибких производственных систем не только дает большой технико-экономический эффект, но и вызывает важные социальные изменения в производстве. Большая социальная эффективность внедрения ГПМ, ГАЛ и ГАУ проявляется в повышении культуры труда обслуживающего персонала, улучшении режима его работы (в частности, за счет высвобождения от работы в ночное время), исключении ручного тяжелого физического труда, улучшении техники безопасности и сокращении производственного травматизма.
Размеры выдаваемых порций грузов могут колебаться даже на одном и том же складе. Для склада сравнительно мелких и легковесных грузов можно условно разделить порции выдачи грузов на мелкие (до 5 ... 10 кг), средние (10 ... 15 кг), крупные (50...300 кг) и весьма крупные (свыше 300 кг). На складах более крупных грузов, естественно, масса партий грузов будет больше, соответственно: до 100 кг, 100...500 кг, 500... 1000 кг и свыше 1000 кг. Для легковесных грузов размеры партий будут другими, но общий методический подход сохраняется. Для некоторых видов грузов целесообразно порции приема и выдачи измерять не в единицах массы, а в штуках (например, 50 деталей или заготовок, 100, 200 и т.д.).
По высоте хранения грузов различают три основных группы одноэтажных складов:
низкие — с полезной высотой зоны складирования до 5 м;
средней высоты — с полезной высотой зоны складирования от 5 до 8 м;
высотные — с высотой зоны складирования грузов свыше 8 м.
По уровню механизации и автоматизации склады подразделяют на пять типов: немеханизированные, механизированные, высокомеханизированные, автоматизированные и автоматические. Характерными особенностями отдельных групп этих складов можно считать следующие:
в немеханизированных складах — применение ручного труда при перегрузках, перемещениях и складировании грузов;
механизированных — применение средств механизации с ручным управлением для обслуживания зоны хранения грузов;
высокомеханизированных — использование средств механизации с ручным управлением на операциях складирования, перемещения, погрузки и выгрузки и отсутствие ручных работ на этих операциях;
автоматизированных — применение на высокомеханизированных складах полуавтоматических механизмов с вводом команд на клавиатуре или перфокартами на операциях перемещения или складирования грузов;
автоматических — использование на автоматизированных складах автоматических механизмов с вводом команд от ЭВМ по каналам связи.
По технологии работы склады подразделяются на комплектовочные и склады с пакетной переработкой грузов.
По виду складирования склады подразделяются на штабельные и стеллажные.
По взаимному расположению хранилища и экспедиций склады подразделяются на поточные и тупиковые.
По типу строительной части склады подразделяются на закрытые склады, навесы, открытые площадки, однопролетные и многопролетные, одноэтажные и многоэтажные.
По расположению на генеральном плане завода склады подразделяются на отдельно стоящие и сблокированные с производственными корпусами.
Автоматизация складских работ обеспечивает хорошие возможности для комплексной механизации и автоматизации всего производства, особенно с применением современных средств вычислительной техники, с разработкой АСУ ТП и АСУ предприятием. Без создания автоматических складов невозможно создание гибких автоматизированных производственных систем. Роль транспортной подсистемы в ГПС более ограничена. Она служит только для перемещения грузов со складов на производственный участок и с этого участка на склады. При создании автоматизированных транспортных подсистем ГПС целесообразно укрупнять транспортные партии грузов, перемещаемые внутри гибкого производства, а также стремиться к уменьшению расстояний перемещений и планированию наиболее простых, непересекающихся трасс движения транспортных средств, без встречных грузопотоков и с минимальным числом транспортных средств и видов транспорта в ГПС.
К факторам, обусловливающим взаимодействие транспорта и складов промышленного предприятия, относятся следующие: передача грузопотока, обмен информационными потоками, пространственные сочетания устройств в пунктах погрузки и выгрузки, компоновочные схемы размещения складских и транспортных объектов. Эти факторы характерны для всех видов промышленного транспорта (внешнего, внутризаводского, внутрицехового и внутрисистемного транспорта ГПС) и всех типов складов (материально-технического снабжения, комплектующих изделий, технологических, инструментальных, готовой продукции).