Владимир Зонзов: Модель производства

Владимир Зонзов

1. Зачем нужна Модель производства?

Модель производства (МП) нужна для решения следующих задач:

1.1. Разработки проектов создания новых производств и реконструкции/модернизации существующих.

1.2. Оперативного управления существующим производством.

Эффективность МП проявляется следующим образом:

– Строится модель. По ней изучается ее прототип. Полученные знания применяются к созданию прототипа. Т.е., к процессу закупок-строительства-монтажа-наладки нового производства.

– По МП, быстро и дешево, получаются ответы на вопросы типа «Что будет …, если …».

2. Идея построения МП.

МП сначала была построена в виде рабочей таблицы производства (РТП). Идея построения РТП представляется таблицей 1 – фрагментом РТП овощного цеха. Опишем основные особенности этого фрагмента числа в таблице 1 – условные).

Таблица 1

2.1. Табличный вид РТП подсказывается бинарностью отношения «сырье-операции».

2.2. Сырье «размещается» в строках 3 – 6.

2.3. Операции, под воздействием которых сырье превращается в продукцию, «размещаются» в столбцах С – Е.

2.4. «Поток сырья», по строкам (слева-направо), подвергается воздействию операций.

Что означает число 50 в клетке С3? – Это затраты времени на обработку 250 кг картофеля операцией мойка, производительностью 5 кг/мин.

Аналогичный смысл имеют и другие числа в клетках области (C3:Е6), выделенной «жирным» окаймлением.

2.5. Числа в клетках С7, D7, Е7 – это суммы элементов соответствующих столбцов. Их смысл – времена «загрузки» соответствующих операций. Времена загрузки используются для определения необходимой мощности оборудования.

2.6. Числа в клетках F3, F4, F5, F6 – это суммы элементов соответствующих строк. Их смысл – времена обработки соответствующих видов сырья. Времена обработки используются для построения графиков производства.

Таким образом, цель РТП (и МП) – получить суммы типа (2.5) и (2.6). Покажем (пока кратко, упрощенно) как применяется сумма (2.5).

Например, 170 мин в клетке Е7 – это время загрузки операции «очистка» для 340 кг овощей 4-х наименований.

Если это время превышает время допустимое графиком производства, то средств реализации этой операции недостаточно. Нужно увеличить: либо их единичную мощность; либо количество их единиц. А средства реализации операций – это: оборудование (как прошлый «овеществленный» труд) или персонал (как «живой» труд).

В EXCEL-таблицах, максимальное количество строк – 65 тыс; столбцов – 256 столбцов. Это значит следующее:

– Для сумм (2.5), количество слагаемых (количество видов сырья) практически неограниченно.

– Для сумм (2.6), количество слагаемых (количество видов операций) – 250; тоже немало.

Так что, процедуры агрегирования сырья и производственных операций не являются обязательными. Поэтому, РТП, в виде системы EXCEL-таблиц (рис.1), может описывать производственный процесс реального завода. Процесс в широком смысле:

Область применения РТП увеличивалась. И РТП достраивалась до МП. По схеме (2.7) и рис.1 можно догадаться, как осуществлялась достройка:

– «Вширь» – Посредством увеличения количества столбцов РТП, учитывающих полный производственный процесс: от операций приема сырья от поставщиков до операций отгрузки готовой продукции предприятиям сбыта.

– «Вглубь» – Посредством Блоков вспомогательных и Блоков описания показателей назначения и показателей потребления каждой единицы оборудования и вспомогательных РТП для вспомогательных служб. Блоки вспомогательные: 1, 2, 7, 5, 6, 12, 13 на рис.1. Блоки описания показателей потребления и показателей назначения средств производства: 8, 9, 10, 3, 11.

– «Вверх» – Посредством «складирования» РТП и блоков 12, 13 ; в виде альбомов для разных видов продукции и разных вариантов производственных процессов.

Таким образом, РТП была достроена до МП, представленной на рис.1.

Отметим особенности дальнейшего изложения МП:

– МП – это сложный комплекс взаимосвязанных больших Excel-таблиц. И автор не уверен, что ему вполне удалось их описание в виде текста форматом А4. Поэтому, написаны разделы 1-3.

– Подчеркивание применяется для усиления значения смысла выделенных им слов. Курсив применяется для придания словам смысла терминов.

3. Прототип, для которого была построена МП.

МП, основанная идее 2.1-2.6, строилась как средство разработки инвестиционного проекта «Сеть предприятий общепита с производственным центром». «Сложности» такого производства – следующие:

3.1. В производственном центре (ПЦ) из пищевого сырья производятся полуфабрикаты, которые в предприятиях общепита доводятся до полной готовности, непосредственно перед реализацией.

Степень готовности полуфабрикатов, выпускаемых ПЦ – это предмет минимизации себестоимости полного цикла производства: от закупок сырья на склады ПЦ – до реализации продукции в предприятиях общепита.

3.2. Перечень видов продукции (количество пунктов в меню предприятий общепита) – 30-40. Для них, количество видов исходного сырья может быть порядка 50. Учет необходимости смены меню увеличивает эти количества.

3.3. В процессе производства появляются полуфабрикаты, которые являются исходным «сырьем» для различных видов продукции в последующих этапах производства. А могут быть и конечной продукцией для розничной реализации.

3.4. В пищевом производстве есть 3 «передела», где происходят потери сырья:

– хранение – усушка овощей;

– холодная обработка – потери при чистке овощей;

– горячая обработка – потери при варке-жарке.

3.5. Для сырья и продукции есть склады с транспортом, оборудованием и персоналом.

3.6. Различных видов оборудования в ПЦ – порядка полусотни. Оно группируется по цехам. По количеству и мощности соответствует план-графикам производства. Обеспечивают его работу вспомогательные службы.

3.7. И т.д.

Спроектировать производство 3.1-3.7 – значит, конкретно и в числах, определить следующее:

3.8.1. Сырье, по ассортименту и количеству. Процессы его приемки-хранения и отгрузки в производство. Склады сырья. Оборудование и персонал (в том числе и вспомогательные службы). Планы-графики подготовки и выдачи сырья.

3.8.2. Технологическую цепочку переработки сырья в готовую продукцию, по схеме (2.7). Средства переработки: оборудование и производственный персонал. Потоки сырья и полуфабрикатов. Поцеховую структуру производства. Размещение оборудования и рабочих мест. Вспомогательные службы производства. План-графики производства.

3.8.3. Процессы приемки-хранения готовой продукции и отгрузки ее покупателям. Склады готовой продукции. Оборудование и персонал (в том числе и вспомогательные службы). План-графики приемки-хранения и отгрузки продукции.

3.8.4. Здания-сооружения для основного производства, складов и вспомогательных служб.

3.8.5. И т.д.

Задачи (3.8.1-3.8.5) решаются не одноразово, а итерационным образом. Цель итераций – рационализация и гибкость производства. А именно:

3.9. Минимизация расхода ресурсов для заданного выпуска продукции.

3.10. Минимизация времени переналадки производства на выпуск другой продукции.

Приведем пример рационализации по пункту 3.9, в части оборудования: Для заданного выпуска продукции, минимизировать набор оборудования (по количеству и мощности).

Для одного вида сырья и одного вида оборудования, процедура решения задачи 3.9 – очевидна:

3.9.1. Определяется время обработки сырья. Как отношение количества сырья к производительности оборудования.

3.9.2 Это время сравнивается со временем, допускаемым графиком производства. Если время обработки превышает допустимое время, тогда необходимо увеличить мощность единиц оборудования или количество единиц. И, соответственно, наоборот.

3.9.3. При равноценных вариантах решения по п.3.9.2, следующими шагами итерации учитываются другие характеристики оборудования: его стоимость; издержки его обслуживания; и т.д.

Но, как процедуру (3.9.1-3.9.3) выполнить, если видов сырья и оборудования десятки? С этого вопроса и началось построение МП. Сначала она была построена, как рабочая таблица производственного процесса (РТП). Далее, как упомянуто выше, РТП, по мере ее применения, была достроена до МП, схематически изображенной на рис.1.

4. Состав МП и назначение ее блоков

Состав МП представлен на рис.1.

Укрупненно, МП состоит из следующих EXCELтаблиц:

- РТП – отдельной таблицы, состоящей из частей-блоков: 1, 2, 7, 3, 4, 5, 6. И двух таблиц анализа сумм РТП: блоков 12 и 13.

- Альбом РТП и – Блок 14 – это:

– набор РТП, описывающих потребление разных ресурсов (времени, электроэнергии, … ).

– набор РТП для разных видов продукции и разных вариантов производственных процессов

- Баз данных (БД) вспомогательных служб – это отдельные таблицы: 8, 9, 10, 11.

Опишем назначение блоков МП.

4.1. Блок 1 и Блок 8.

Разработка МП начинается с плана выпуска продукции. Он оформляется в виде Блока калькуляции продукции (Блок 1 на рис.1). Для приемки-хранения-отгрузки продукции необходимы склады. Их работа описывается отдельной таблицей – БД склады продукции (Блок 8 на рис.1). В нее копируются столбцы Блока 1. Они являются исходными для расчета: площадей складов; количества складского оборудования; складского транспорта; и персонала. При проектировании нового производства, все это рассчитывается по отраслевым нормативам. Для существующего производства, используются сложившиеся нормативы.

4.2. Блок 2 и Блоки 9,10.

Для каждого вида продукции, посредством так называемой закладки сырья, определяются ассортимент и количества сырья. Учитываются, также, нормативные потери сырья при его механической и тепловой обработке. Все это делается в Блоке калькуляций сырья (Блок 2 на рис.1). Для сырья и отходов, также как и для продукции, необходимы склады. Они описываются отдельными таблицами – БД сырья и БД отходы (Блоки 9 и 10 на рис.1). Расчеты в этих БД производятся по отраслевым нормативам.

Рис.1. Состав МП

4.3. От клеток (С1, …, Е2) таблицы 1 до Блока 3, Блока 11 и Блока 14.

Элементы таблицы 1, выделенные полужирным окаймлением, умножим на электрическую мощность соответствующих видов оборудования. Новая РТП покажет полную картину затрат электроэнергии:

Итоговые суммы по столбцам – это затраты электроэнергии при работе каждого вида оборудования.

Итоговые суммы по строкам – это затраты электроэнергии на обработку каждого вида сырья.

Аналогично, можно получить полную картину для каждого вида переменных затрат производства. И выбор средств реализации операций – производить с учетом этих затрат. Набор таких РТП составит Блок 14 – Альбом РТП.

Для учета переменных затрат всех ресурсов, необходимых для работы средств реализации операций, составляется Блок 3. Опишем его содержание:

- строка наименований операций (в таблице 1 это строка 1);

- строка показателя назначения операций – производительности средств реализации операций (в таблице 1 это строка 2).

- строки показателей потребления ресурсов, для средств реализации операций; ресурсов может быть много; это: электроэнергия, вода, газ, трудозатраты основного и вспомогательного персонала, площади помещений, затраты на закупку оборудования, зарплаты персонала, и так далее.

Суммирование по строкам показателей потребления ресурсов Блока 3, покажет «установленную мощность» потребления по каждому ресурсу. Например, для электроэнергии – установленную мощность электрооборудования.

В Блоке 3, для полноты учета затрат ресурсов, обеспечивающих реализацию операций, понадобится добавить много строк. При этом он станет слишком громоздким для РТП. Поэтому, в своем полном виде, Блок 3 выделяется в отдельную таблицу. В нее добавляются дополнительные сведения о ресурсах и расчеты для их обеспечения. Получается БД средств реализации операций (Блок 11 на рис.1). Из нее, в Блок 3 РТП, по необходимости, подставляются только те строки характеристик ресурсов, затраты которых изучаются посредством таблиц, входящих в альбом 14.

Примечания:

4.3.1. Аналогично вышесказанному, производится и учет постоянных затрат.

4.3.2. Аналогично вышесказанному, производится и учет различных вариантов оборудования.

. . .

Для первоначального ознакомления с МП, вряд ли имеет смысл громоздкое-детальное описание. Но, для полноты, в приложении указаны «секвестрированные» разделы.

. . .

6. Примечания к вышеприведенному описанию МП.

6.1. «Ничто не ново под луной». РТП, как математическая модель, как таблица, с суммированием ее элементов по столбцам и строкам – общеизвестна. Например, такие таблицы почти сто лет применяются для определения межотраслевых балансов.

Но, дело не в новизне математической модели, а в ее применении.

6.2. РТП – это база данных узкоспециальных знаний о технологии производственного процесса:

в виде числовых характеристик сырья, полуфабрикатов, продукции и средств реализации операций;

и в виде отношений между вышеуказанными числовыми характеристиками.

6.3. Построение РТП – это итерационная процедура. На крупном предприятии, ассортимент продукции и ее сырьевого состава может быть очень большим. Также, большим может быть и количество средств реализации операций. Поэтому, реальная РТП не может быть составлена «в один присест». Итерационная процедура составления РТП описана в следующем разделе.

6.4. При построении РТП и связанных с ней Блоков 8-14, логика производственного процесса побуждает выявлять необходимые данные, обеспечивая тем самым полноту описания проектируемого производства.

6.5. Данные в МП – взаимосвязанны в общей картине. Поэтому МП – это не только источник данных о затратах производства, но и средство их обоснования.

6.6. Легкость копирования-модификации EXCEL-таблиц позволяет строить МП для большого количества вариантов сырья, продукции и средств реализации операций. И архивировать эти варианты в виде Альбомов – внутренних нормативных документов по организации производства.

. . .

9. Заключение

Большинство проблем организации производства – это следствие разделения труда. Производство усложнилось; и знания о нем оказались разнесенными по разным специальностям. Многие из этих специальностей, «для удобства своих трудящихся», отгородились «заборами» терминов. В результате возродилась ситуация типа «вавилонская башня».

Появление компьютерных программ – таких, как EXCEL – позволяет построить МП, как числовую картину производства. Что исключает эффект «вавилонской башни».

Ядром МП является РТП – модель процесса производства. Определенные столбцы РТП (1-го, 2-го, 3-го и 7-го Блоков) используются в качестве входных данных для разработок соответствующих таблиц – баз данных для: складов продукции; складов сырья и отходов; средств реализации операций (оборудования и персонала). Средства реализации операций и склады понимаются в широком смысле, вместе со вспомогательными службами, обеспечивающими их работу. Учет затрат ресурсов приводит к Альбому РТП-издержки производства.

Обработкой РТП с помощью операций программы Excel (операции: сортировка и структуризация), строятся графики производства для отдельных цехов и для всего предприятия в целом. Аналогично Альбому РТП-издержки, можно составить Альбом РТП для производства разных видов продукции и разных вариантов организации производства. Он будет основой для организации переналадки производства; а, также, основой для бюджетирования-контроля затрат.

В целом, МП является источником выявления обоснованных исходных данных для разработок рабочих проектов по созданию-модернизации производств. И средством управления разработками рабочих проектов (РП) и их реализации. В процессе разработки РП и его реализации, бывает, желательно сделать изменения в отдельных его частях. По взаимосвязям МП, легко отследить необходимые изменения в других частях РП.

Гибкость существующих производств, в значительной мере, определяется временем на их реорганизацию-корректировку-переналадку. Это время можно сократить «пиковым» привлечением значительных трудовых ресурсов. Но, для их эффективной «загрузки» нужно удачно разделить общую задачу на задачи помельче. Задачи, соответствующие имеющимся в наличии специализациям персонала. Все это можно сделать на основе МП. Она же поможет оптимизировать затраты на реорганизацию-корректировку.

Модель МП подтверждает общеизвестную истину, что основой самых сложных построений являются простые идеи (для МП – это 2.1-2.6). А сложности – это учет-отражение многообразия реального прототипа.