Анализ и пути повышения уровня организованности производственной системы

Средний коэффициент использования производственных мощностей системы рассчитывается как средневзвешенная величина из общих показателей использования производственных мощностей:

 

(46)

где весовой коэффициент при коэффициенте использования производственных мощностей i-ой фазы, доли единицы.

В нашем случае это доля потерь от простоев канала обслуживания i-ой в общей сумме потерь от простоев канала обслуживания. Весовые коэффициенты для основной и вспомогательной фаз находятся с учетом количества единиц оборудования на участке:

 

(47)

где весовой коэффициент при коэффициенте использования производственных мощностей первой фазы, доли единицы;

издержки от простоев канала обслуживания первой фазы, руб./мин.;

издержки от простоев канала обслуживания второй фазы, руб./мин.

 

(48)

где весовой коэффициент при коэффициенте использования производственных мощностей второй  фазы, доли единицы.

 

 

 

На основании рассчитанных коэффициентов, можно сделать вывод о том, что производственные мощности исследуемого производственного объекта используются всего на 82,12%. Это связано с недостаточно высокой производительностью оборудования и нерациональным использованием оборудования во времени.

В определённом смысле, использование производственных мощностей отражает коэффициент структурной согласованности системы, потому что он показывает максимально возможный уровень использования производственных мощностей фазы (частные коэффициенты использования) или системы в целом (общий коэффициент использования).

 

(49)

где коэффициент структурной согласованности системы i-ой фазы, доли единицы;

производственная мощность системы, рассчитанная на основе структурно-динамического анализа, т;

производственная мощность i-го элемента системы, т.

 

 

 

(50)

 

Общий коэффициент структурной согласованности превышает средний коэффициент использования производственных мощностей системы (93,76% >82,12%). Это означает, что неэффективное использование производственных мощностей вызвано не структурной несогласованностью, а другими причинами. Текущий резерв (то есть без структурных изменений системы) повышения уровня использования производственных мощностей для основного оборудования составляет 11,65% (93,83% – 82,18%=11,65%), и для вспомогательного оборудования 11,34% (91,31% – 79,97%=11,34%).

Дальнейшее (потенциальное), еще большее увеличение уровня использования производственных мощностей, требует структурных изменений системы.

Для окончательных выводов по поводу эффективности использования производственной мощности необходимо определить пропорции производственных мощностей и сравнить их с оптимальным значением.

2.5 Анализ пропорций производственных мощностей

Пропорции в системе можно измерить с помощью коэффициента пропорциональности.

 

(51)

гдекоэффициент пропорциональности i-й фазы, доли единицы;

производственная мощность i-го участка, выраженная в единицах готовой продукции i-й фазы, т;

  производственная мощность второй фазы, т;

коэффициент комплексных затрат i-й фазы, доли единицы.

Коэффициент комплексных затрат отражает, сколько единиц продукции данной фазы идет на производство одной единицы готовой продукции всей системы.

 

(52)

где коэффициент прямых затрат s-ой фазы, доли единицы.

Коэффициент прямых затрат показывает, сколько единиц продукции s-ой фазы идет на изготовление одной единицы продукции следующей за ней фазы.

 

 

В связи с тем, что производственная мощность первой и второй фаз выражена в единицах готовой продукции, коэффициент прямых затрат не учитывается:

 

 

Пропорции в производственной системе выглядят следующим образом:

 

Следовательно, производственная мощность первой фазы в 1,028 раз больше производственной мощности второй фазы.

Однако, по фактическим соотношениям мощностей трудно судить насколько они оптимальны. Для того чтобы это оценить, необходимо найти оптимальные пропорции и на основе сопоставления фактических пропорций с оптимальными,  сделать окончательные выводы об уровне организованности производственной системы или уровне пропорциональности.

При этом условимся, что эти оптимальные пропорции будут рассчитываться при условии неизменного количества основного оборудования. Таким образом, варьируемым параметром будет количество единиц вспомогательного оборудования.

Определим оптимальные пропорции производственных мощностей системы.

Расчёт потребного количество единиц вспомогательного оборудования можно выполнить различными методами:

– расчётным;

– графическим;

– с помощью имитационного моделирования [3].

Расчётный метод заключается в определении количества единиц оборудования по формуле:

 

(53)

гдеколичество  единиц потребного вспомогательного оборудования, шт.;

количество циклов, которое должно выполнить вспомогательного оборудования за сутки или, если за один цикл обслуживается одна единица продукции, это производительность всего основного оборудования за сутки, т;

количество циклов, которое может выполнить одна единица вспомогательного оборудования за сутки (или  производительность одной единицы вспомогательного оборудования), т;

коэффициент неравномерности входящего потока, .

 

(54)

где максимальный объём производства продукции на основном оборудовании, т;

средний объём производства продукции на основном оборудовании, т.

Далее определим потребное количество единиц вспомогательного оборудования на примере производства наиболее востребованного вида продукции В.

В связи с тем, что на основной ступени несколько единиц оборудования, а производительность рассчитана на единицу, умножим на количество единиц оборудования ().

 

Полученное число округляется до большего целого, с целью избегания ситуации простаивания основного оборудования.

Таким образом, получаем, что для обеспечения максимального объема производства системы при выпуске продукции В потребуется 3 единицы оборудования.

 

(55)

где коэффициент загрузки оборудования, доли единицы;

расчетное количество единиц оборудования на вспомогательном участке, шт.;

принимаемое округленное количество единиц оборудования на вспомогательном участке, шт.

 

По остальным видам продукции (А, С) расчёт выполняется аналогично.

В результате расчета получили:

 

 

 

При этом коэффициенты загрузки оборудования составят:

 

 

 

При производстве двух из трех видов продукции требуется 4 единицы оборудования, поэтому анилитическим способ (те есть на основе расчетов) установили потребность на вспомогательном участке в 4 единицы оборудования.

Расчётный метод имеет весьма существенные недостатки:

– использование коэффициента неравномерности входящего потока приводит, зачастую, к неоправданному завышению потребного количества единиц оборудования;

– не учитывается вероятностный характер производственного процесса (то есть колеблимость временных параметров производственного процесса);

– округление до большего целого также приводит к появлению избыточных резервных мощностей.

При использовании графического метода расчёта потребного количества единиц оборудования строятся графики ремонтов. Для их построения используются длительности операций, которые можно скорректировать с учётом технологических и нециклических операций.

Также определим потребное количество единиц вспомогательного оборудования при производстве продукции В, которая является наиболее востребованной.

Проведём анализ системы на определение такта процесса.

 

Таблица 6 – Минимальный такт работы i-ой ступени при изменении количества

                     оборудования во вспомогательной фазе

№ фазы, i	Скорректированная длительность операции,	Количество единиц оборудования в каждой фазе, Уi	Минимальный такт работы i-ой ступени,
1	86,1	3	28,7
2	94,7	3	31,57
1	86,1	2	43,05
1	86,1	4	21,53
1	86,1	5	17,22

 

Таким образом, проанализировав таблицу 6, можно сделать вывод, что при четырёх и при трех единицах вспомогательного оборудования – узкое место вторая фаза, а при двух единицах вспомогательного оборудования – узкое место первая фаза.

У1 = 5;

R = max{17,22;31,57} = 31,57;

У1 = 4;

R = max{21,53;31,57} = 31,57;

У1 = 3;

R = max{28,7;31,57} = 31,57;

У1 = 2;

R = max{43,05; 31,57} = 43,05.

При У1 = 3 достигается минимальный такт процесса и дальнейшее увеличение количества единиц оборудования на вспомогательном участке не приведет к уменьшению такта (узким местом будет оставаться основная ступень), а приведет лишь к увеличению единовременных и текущих (эксплуатационных) затрат. А значит, дальнейшее увеличение экономически не целесообразно. Таким образом, оптимальным следует признать с тремя единицами оборудования на вспомогательном участке.

Построим график производственного процесса при наличии четырёх, трех и двух единиц оборудования на вспомогательном участке.

Длительность простоев при двух единицах оборудования на вспомогательном участке:

 

 

Производительность установившегося процесса:

 

Длительность простоев при трех единицах оборудования на вспомогательном участке:

 

 

Производительность установившегося процесса:

 

Длительность простоев при четырёх единицах оборудования на вспомогательном участке:

 

 

Производительность установившегося процесса:

 

Длительность простоев при пяти единицах оборудования на вспомогательном участке:

 

 

Производительность установившегося процесса:

 

Более точный результат о количестве единиц потребного вспомогательного оборудования можно получить с использованием информации о потерях от простоев оборудования на участках.

 

(56)

гдеколичество циклов, которое необходимо совершить оборудованию при    j-ом варианте организации системы;

такт процесса, мин.

 

(57)

где суммарная величина простоев оборудования i-ой фазы по j-ому варианту организации системы, мин.;

длительность простоев оборудования i-ой фазы по j-ому варианту организации системы, мин.

Графики производственного процесса при производстве продукции вида В приведены на рисунках 7, 8, 9 соответственно при наличии 2, 4, 5 единиц вспомогательного оборудования. График производственного процесса при 3 единицах вспомогательного оборудования был приведен ранее (рисунок 3).

Рисунок 7 – График производственного процесса при производстве продукции В при устройстве двух единиц вспомогательного оборудования

 

Тогда, для I варианта организации системы (то есть при наличии двух единиц вспомогательного оборудования) количество циклов оборудования составит:

 

А величина простоев оборудования 1 и 2 фаз соответственно определиться:

 

 

Рисунок 8 – График производственного процесса при производстве продукции В при устройстве четырех единиц вспомогательного оборудования

 

Рисунок 9 – График производственного процесса при производстве продукции В при устройстве пяти единицах вспомогательного оборудования

 

Для второго варианта организации (при наличии трех единиц вспомогательного оборудования):

 

 

 

Для третьего варианта организации (при наличии четырех единиц вспомогательного оборудования):

 

 

 

Для четвертого варианта организации (при наличии пяти единиц вспомогательного оборудования):

 

 

 

Суммарные издержки определим по формуле 58:

 

(58)

где суммарные потери в системе связанные с простоем каналов обслуживания по j-ому варианту организации ее работы, руб./т;

потери от простоев оборудования в соответствующей фазе, руб./мин;

нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности капитальных вложений, доли единицы (;

интервал моделирования, сутки;

капитальные вложения в расчёте на единицу оборудования на вспомогательном участке, руб.;

количество единиц оборудования на участке i, шт.;

объем производства системы за интервал моделирования по j-ому варианту организации системы, т.

j – номер варианта.

 

 

 

 

 

Критерий оптимальности:

 

(59)

 

Представим графически зависимость целевой функции от количества каналов обслуживания на вспомогательной ступени.

Рисунок 10 – Значение целевой функции в зависимости от количества единиц вспомогательного оборудования для продукции В

 

Таким образом, оптимальным, при данных условиях, по критерию «минимум издержек в системе связанных с простоем каналов обслуживания» является вариант с тремя единицами оборудования на вспомогательной ступени. Аналогичным образом можно отыскать оптимальные пропорции для других видов продукции.

Расчет оптимального количества единиц вспомогательного оборудования графическим методом имеет ряд недостатков: не учитывается вероятностный характер производственного процесса, недостаточно полно учитывается характер связей между фазами. Для учета данных факторов необходимо использовать имитационное моделирование.

 

 

 

3 Моделирование оптимальной производственной  структуры системы

3.1 Постановка задачи

Необходимо определить оптимальные пропорции в производственной системе, исходя из условия отсутствия ограничений на объемы потребления продукции и поставок исходного сырья, материалов и полуфабрикатов, а также неизменного (постоянного) количества единиц основного оборудования. Т.е. объем производства системы не будет превышать производственной мощности основной фазы.