Технологические операции и процессы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологические операции и процессы



1. Общие понятия о технике и технологиях

Мы живём в мире и плену технологий, ежедневно решая десятки разнонаправленных задач бытового и производственного назначения. Под технологией понимают искусство и порядок решения возникающих задач. На бытовом уровне - это заварка чая, приготовление салата, перемещение в пространстве и т.д. и т.п., на производственном - сварка деталей, сборка изделия, перевозка материалов и конструкций, план производства и т.д. и т.п. В конечном итоге, на любом уровне, любая задача реализуется для получения продукции, которая может быть двух видов: товар (чай, салат, деталь, узел, изделие, проект, сооружение и т.п.) и услуга (информация, перемещение, диагностика, ремонт, решение и т.п.).

Человечество в процессе эволюции показало, что в любой текущий момент времени оно не способно мириться с постоянством технологий, оно, в силу разных побудительных мотивов, стремится их усовершенствовать с целью получения больше продукции и с более высоким качеством. Представление о том, что мы достигли совершенства, не выдерживает никакой критики, поскольку примитивный ручной труд заменяется на машинный, который развивается в сторону усложнения и автоматизации, всё более отдаляя человека от обрабатываемых материалов, от технологических процессов. Машины начинают выполнять простые функции человеческого мозга.

Как показала история развития промышленности на основе возникающих и совершенствующихся технологий, только крупное производство, объединяющее десятки, сотни работающих, способно производить необходимое количество товаров и продукции для всё более увеличивающегося численно человечества. Что касается второй составляющей продукции человечества, а именно услуг, то в этом направлении необязательно наличие крупных производств, оказывающих такие услуги как ремонт, профилактику, перемещение в пространстве товаров и пр.

Мы не будем касаться в учебном пособии влияния технологий на формирование человеческого общества, возникновение классов и государств. В этом плане, технологии оказывали серьёзное влияние на сферы экономики и политэкономии. Следует отметить лишь, что между предприятиями, странами идёт постоянная борьба за овладение современными, производительными технологиями во всех сферах деятельности, начиная от военной и кончая, например, медициной. При этом, используются разнообразные методы получения разработанных технологий, от промышленного шпионажа до воровства.

Более того, мы лишь коснёмся принципиальных последствий развития технологий, таких как - рост производительности труда, изобилие, распределение продукции, богатство работников, которые оказывают существенное влияние на общественные отношения в обществе. Весьма интересно об этом говорил Д. Гэлбрейт [1]. Например, он показал, что в обществе с высоким уровнем жизни расходы, а стало быть, и спрос базируются на менее прочной основе, чем в бедном обществе, что наша экономическая система, под какой бы формальной идеологической вывеской она ни скрывалась, в существенной своей части представляет собой плановую экономику, что в наших мыслях и действиях мы становимся слугами той машины, которую мы создали для того, чтобы она служила нам, что, наконец,современная экономика зависит от профессионально подготовленной и образованной рабочей силы.

Выводы Д. Гэлбрейта базируются на системном понимании понятия «техника» , под которым он понимал последовательное применение научных и иных видов систематизированных знаний для решения практических задач.При этом он утверждал, что наиболее важное следствие применения современной техники, … заключается в том, что она заставляет разделить любую такую задачу на ее составные части,что почти все следствия применения современной техники и в значительной мере характер функционирования современной промышленности определяются, прежде всего, этой потребностью расчленения возникающих производственных задач. На рис. 1.1. показаны следствия расчленения возникающих производственных задач (по Д. Гэлбрейту).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1.1. Проблемы и следствия современной техники

Понятие «техника» чаще всего ассоциируется с понятием «машина», поскольку создаваемые человеческим разумом машины и оборудование представляют собой одно из наиболее изменяемых средств человеческой деятельности.

Действительно, создание современных сложных конструкций и объектов требует значительных отрезков времени между началом и завершением процесса изготовления, в сравнении со временем изготовления простых, несложных изделий, черенков для лопаты, например.

Растут затраты (капитал): на хранение промежуточных запасов деталей, изделий сложной техники; на перемещение их в производственном цикле; на высокооплачиваемых специалистов по технологии и организации производства; на разработку машин, дополнительного оборудования и инструментов.

С усложнением решаемых на производстве задач растёт значимость формулы «ВРЕМЯ - ДЕНЬГИ», поскольку требуется увязка параметров формулы для решения множества задач производства сложного изделия.

Расчленение возникающих производственных задач требует специализированной рабочей силы, которая владеет систематизированными знаниями в конкретной, узкой области деятельности. Более того, необходимы специалисты, владеющие методологией планирования деятельности множества участников производственного процесса, а также специалисты по организации и координации технологических процессов в пространстве и времени. Как утверждает Д. Гэлбрейт: «Необходимость выбора правильного решения (организуя и регулируя)становится тем более настоятельной, поскольку возрастает объем капитала, расходуемого для выполнения этих задач».

Итак, технология - это многоплановое понятие, характеризующее основу деятельности человека в любой области: это искусство обработки материалов (окружающей среды) для нужд человека и общества, это способы получения необходимых человеку и обществу товаров и услуг(способы достижения целей [Станислав Лем, 1968]), это величайшая база информации, описывающая опыт человечества по преобразованию природы для своих нужд.

Мировая техногенная цивилизация развивает большое количество технологий, от простых до сложных, объединяющих сотни простых технологий, или макротехнологий. Россия - участник этого процесса, к сожалению, из-за несовершенной системы управления наукой в последние годы, из-за отсутствия реальных экономических механизмов стимулирования многие открытия и изобретения россиян стали основой зарубежных технологий и изделий.

Тем не менее, эксперты отмечают высочайший потенциал российской науки, отдавая ей приоритет примерно в пятой части топ-технологий мировой цивилизации [2].К ним относятся следующие направления: биотехнологии, информационные технологии, технологии материалов, космические и энергетические технологии, и наконец, нанотехнологии, способные существенно поднять качество обрабатываемых материалов.

В системе деятельности человечества технологии занимают своё место и это можно представить в виде схемы, рис. 1.2.

Рис.1.2. Системное представление места технологий в деятельности

Наибольшее число людей занято в материально-преобразующей сфере, здесь добываются природные ресурсы, здесь перерабатываются материалы и изготавливаются товары, здесь всё, что сделано и построено поддерживается в работоспособном состоянии, т.е. оказывается услуга.

Наиболее способные, творческие люди заняты теоретической деятельностью: это область науки, здесь появляются новые знания, новые технологии; это область искусства, здесь реальность превращается в картины, спектакли, книги; это область религии, здесь продолжается «сражение» за умы и «души» людей.

Как правило, самые ответственные люди заняты в социально-формирующей сфере, в школах, колледжах, ВУЗах, здесь формируется будущее, здесь готовятся кадры для всех сфер деятельности.

Для производства товаров и оказания услуг люди объединяются в предприятия (социально-экономические системы).И снова вся деятельность насыщена технологиями, которые можно разделить на материальные - область деятельности работников физического труда, и нематериальные - здесь труд умственный. Продукция умственного труда в основном в создании моделей: чертежи, записки, расписания, планы, расчёты и пр., здесь свои технологии. Отметим, что у руководителей предприятий, отделов, участков несколько другая продукция - это РЕШЕНИЯ, которые необходимы для того, чтобы предприятия добивались своих целей, чтобы на всех рабочих местах всё шло наилучшим образом, чтобы человек, как говорил Н.Травкин , стал лучше, профессиональнее и успешнее. А принятие решения -- это технологический процесс, подробнее в главе 9.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятию ТЕХНИКА.

2. Раскройте понятие технология.

3. В чём отличие материальных и нематериальных технологий?

4. Какую продукцию производят специалисты аппарата управления?

5. Какую продукцию производят руководители?



2. Теоретические основы технологий

На планете Земля ежечасно, ежесуточно производятся миллиарды технологических действий, причём совершенно разных, начиная от бытовых и заканчивая производственными. Возникает вопрос: Есть ли смысл в существовании и разработке теории технологий?Существует аксиома, нет ничего более важного для практики, чем хорошая теория, например, как отмечал Роберт Кирхгоф, немецкий физик : «..нет ничего практичнее хорошей теории». И действительно, при наличии такой теории, принципы, закономерности, модели, аксиомы из одного вида деятельности можно использовать в других сферах, и это практично и эффективно.

2.1 Разработка общей теории технологий

Создание не существующего в природе продукта, товара, строительство объектов, оказание разного рода услуг - основы человеческой культуры. База накопленных в этой сфере данных огромна, и она постоянно пополняется, при этом любые действия человека при воздействии на природу, на материалы при их обработке, как правило, имеют свою теорию, например, процесс резания имеет множество теорий: резания металлов, древесины, грунтов. Практически любое отдельное технологическое действие имеет свою теорию: штампование, уплотнение, сварка, выпечка, выступление и т.д. и т.п.

В последние годы известны попытки создания общей теории технологий. Например, в работах [3,4,5] сделана попытка классифицировать технологии по изменению свойств обрабатываемых материалов. Предложено ЧЕТЫРЕ класса технологий:

· Процессы, приводящие к уменьшению массы материала в заданном объеме пространства (демонтаж (разборка), резание, черпание и пр.);

· Процессы, приводящие к нарастанию массы материала, изделия (монтаж (сборка), отсыпка, отливка и пр.);

· Процессы, связанные с изменением формы или свойства материала (штампование, уплотнение, рыхление, дробление и пр.);

· Процессы, не связанные с существенным изменением материала (транспортные процессы).

Будет ли эта классификация использоваться, распространяться и развиваться покажет время. Есть и другие мнения.

Как утверждает Кричевский С.В. [6] теории технологий не существует. Анализ им этого вопроса показал, что:

· Проблема анализа и «инвентаризации» технологий является чрезвычайно сложной, объёмной, трудоемкой;

· Общее количество технологий неизвестно (до нескольких десятков миллионов - оценка автора) и очень быстро увеличивается;

· Единой системы классификаций и баз данных по технологиям нет ;

· Есть отраслевые системы баз данных, стандартов по технологиям, где-то, полные и совершенные, где-то неполные и противоречивые;

· Есть перечни, справочники наилучших доступных технологий по отраслям.

Есть и иные суждения по поводу общей теории технологий. Положим некоторые кирпичи в здание теории, которые, на наш взгляд, являются общими для любой технологии.

Первый кирпич.Любая технология, в любой сфере деятельности, реализуется при наличии всего трёх простых элементов: человек, материал и машина (оборудование, инструмент и пр.).

Легко представить себе, как трансформировались взаимоотношения этих трёх элементов исторически. Совершенно очевидно, на раннем первобытнообщинном этапе человечества не было не только машин, но и инструментов, их функции выполняли человеческие органы: зубы - для снятия коры с дерева, для отрыва мяса от туши; руки - для переноса тяжестей, для ломки ветвей деревьев; пальцы - для питания, плетения, связывания и пр. Появление инструментов существенно облегчило жизнь человека.

Вся история человечества характеризуется в этом смысле поиском и разработкой машин и оборудования, которые создавались с целью облегчения труда в том или ином виде деятельности.Созданные исторически машины и оборудование многократно увеличили возможности человека.Сегодня человек часто не является непосредственным участником многих технологических операций и процессов. Но это не значит, что человек, как элемент технологии исчез, просто его функции взяли на себя «умные» машины, просто человек сосредоточился на создании этих машин, он сопровождает работу автоматических устройств и комплексов.

На рис. 2.1представлена система взаимодействия основных элементов производства.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.2.1. Взаимодействие элементов производства



Если в нужное время, в необходимом месте отсутствует один из элементов производственного процесса, то процесс не может быть осуществлён. Задачи организации производства ещё более усложняются в связи с тем, что необходимо учитывать наличие множества технологий, соответственно множества людей, машин и материалов.

Для того, чтобы соединить три основных элемента во времени и пространстве, и чтобы они успешно выполнили поставленную перед ними задачу, необходима тщательная подготовка и решение множества вопросов, которыми и призван заниматься аппарат управления (управляющая система). Здесь и вопросы количества и качества, вопросы планирования и обеспечения, контроля, учета и многие другие, и все они требуют наличия технологических операций и процессов. При этом, принципиально важно с позиций социума, социальной справедливости, что основная цель управленцев - это создание таких условий для реализации технологий, когда в определённых времени и местах встретятся множество связанных друг с другом элементов производства и получат продукцию (товар или услугу) быстро и с высоким качеством. То есть аппарат управления должен создавать свою продукцию: чертежи, планы, графики, информацию и решения.

Второй кирпич. Большинство технологий получения какой-либо продукции состоит из множества технологических операций, представляющих собой технологически однородные и организационно неделимые элементытехнологического процесса, характеризуемые постоянством состава элементов (см. первый кирпич). Например, если рабочий меняет инструмент при обработке материала, то это выполнение иной операции.

На рис. 2.2 представлена система одного из технологических процессов строительной деятельности, за которым последуют другие.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.2. Системное представление строительной деятельности

Основой его являются технологические операции, которые являются простой деятельностью, не требующей участия организаторов производства. Это весьма принципиальное разделение на простую и сложную деятельность, которое распространяется на великое множество технологий во всех сферах человеческой деятельности. Сложная деятельность - ещё раз отметим, область работы организаторов производства, требует определённой подготовки. Дело в том, что современное производство продукции требует выполнения множества технологических операций и процессов, в которых заняты многочисленные ресурсы, поэтому гармонизировать эти процессы, создать единую эффективную систему взаимодействия всех участников - основная задача управленцев.

Третий кирпич. Любая технология реализуется во времени, поэтому, оперируяматематическими понятиями, можно технологическую операцию представить, как векторную диаграмму, где четвёртым вектором будет вектор времени, рис. 2.3.



Рис.2.3. Векторное представление технологической операции

Здесь ось Х - Объект (ОБ), часть материи, которая подвергается воздействию, материал, ось Y - Субъект (СБ), ресурс (человек и машина), который воздействует на объект, ось Z - Окружающая среда (ОС), состояние которой влияет на ход ТО, и которая не должна нарушаться при выполнении ТО. Установление меры затрат труда на изготовление единицы продукции в определенных организационно-технических условиях является временной оценкой ТО. Параметры этой меры - норма времени, норма выработки и норма затрат труда. Норма времени Н_вр определяется по формуле:

Н_вр = Т / Е , (2.1)

где Т - время, необходимое для выпуска единицы продукции, час;

Е - размерность единицы измерения (шт., п.м., м²,м³, 100м³ и т.п.)

Норма выработки или производительность - величина обратная норме времени:

Н _в = 1 / Н_вр = К / Т, (2.2)

где К - количество продукции произведенной за единицу времени;

Т - единицы времени, час.

Норма затрат труда (Н_зт) измеряется в человеко-часах (чел-днях).



Н_зт = Н_вр * N , (2.3)

где N - количество участников в данном процессе.

Методами нормирования разрабатываются указанные выше производственные нормы ТО, которые затем используются для планирования деятельности, для гармонизации технологических процессов, для составления моделей (графиков) деятельности бригад, участков и предприятий.

Разработка производственных норм осуществляется при введении новых технологических процессов (приобретение новых машин и оборудования, появление новых материалов) и изменении «нормали» процесса. техника производство строительный

Под нормалью процесса понимают характеристики процесса или совокупность факторов, оказывающих влияние на затраты времени. К основным факторам относятся - размеры строительной площадки, квалификация рабочего, вид и состояние машины или механизма, природно-климатические условия, наличие и качество приспособлений и инструментов, состояние обрабатываемых материалов. Как правило, существенное изменение факторов (нормали) требует пересмотра норм времени.

Есть и другие параметры меры затрат труда: норма численности работников - это численность работников, необходимая для выполнения определенного объема работы; норма управляемости -- это количество работников, которое должно быть непосредственно подчинено одному руководителю; норма обслуживания -- это необходимое количество объектов (рабочих мест, единиц производственной площади и других производственных станков), закрепленных для обслуживания за одним или несколькими работниками в единицу времени; норма времени обслуживания -- это затраты времени на обслуживание одного объекта (станка, клиента, посетителя и т.д.).

На основе методов математической статистики создана методика технического нормирования , следуя которой, организаторы производства легко разработают норму времени на любой процесс.

Контрольные вопросы

1. Какие основные элементы необходимы для осуществления технологической операции?

2. Приведите примеры технологий по четырём классам классификации Романенко.

3. В чём отличие простой деятельности на предприятии от сложной?

4. Как связаны норма времени и норма затрат звена?

5. Что такое норма управляемости?

6. Что такое норма обслуживания?

7. Что такое норма времени обслуживания?

8. Что такое нормаль процесса?



3. Проектирование технологических процессов

В эпиграфе слова знаменитого учёного, организатора производства, поэта А.К. Гастева . В трудные для России 20-е годы XXвека он возглавил ЦИТ (центральный институт труда), задачей которого, как он писал, является«каким образом перестроить производство, чтобы в самой его организационной технике постоянно слышался призыв к непрерывному совершенствованию, непрерывному улучшению как производства, так и того ограниченного поля, на котором работает каждый отдельный руководитель».

Приладиться (приспособиться) - это значит собрать в нужное время, в нужном месте основные элементы производства, а также иметь чертежи детали, конструкции, узла, объекта и описание технологических операций. От того, как мы приладимся, во многом зависит удастся ли нам в работе приналечь.

С точки зрения организации производства больше проблем на стадии подготовки производства создаёт планирование и описание технологических процессов, чем технологических операций.Операции выполняются, как правило, рабочими профессионалами, хорошо и отлично ими владеющие, а вот увязать во времени и пространстве их действия - это постоянная, текущая работа организаторов производства. Для решения этой задачи в арсенале аппарата управления предприятием имеются специфические инструменты - модели организации деятельности (графики), являющиеся по сути чертежами деятельности в пространстве и времени всех видов ресурсов, необходимых для производства продукции.

3.1 Моделирование деятельности

Как отмечено выше, технологические процессы это совокупность простых процессов технологических операций (ТО), т.е. это сложная деятельность, требующая обязательной работы организаторов производства (аппарата управления). Для этого составляют калькуляции, разрабатывают технологические схемы, на основе которых находят время выполнения работ, состоящих из разных технологических операций.

При выполнении видов работ находят ведущую, ключевую операцию, на основе которой определяют время работы (экскаватор в карьере, сварщики при сооружении трубопровода и т.п.).Далее пытаются настроить другие ТО таким образом, чтобы не было потерь времени.

Актуальность знакомства студентов высшего образования с основами моделирования деятельности на производстве не вызывает сомнений. В перечне требований государственных образовательных стандартов высшей школы к выпускникам, около 40-50% знаний, умений и навыков относится именно к этому направлению деятельности.

Час, смена, неделя, месяц и т.д. - не возобновляемые ресурсы производства. В условиях конкуренции владение инструментарием календарного планирования становится решающим фактором преимущества одной социально-экономической системы (бригада, предприятие, государство) над другой.

Календарные планы - инструменты управляющей подсистемы предприятия, организующие планомерную и ритмичную работу его подразделений. Предприятия любой организационно-правовой формы хозяйствования используют эти инструменты в своей деятельности, при этом, чем они масштабнее (крупнее), тем большее значение для эффективной работы имеет хорошо проработанное расписание деятельности.

Исторически, необходимость в составлении расписаний возникла в конце XIX века в результате перехода человечества на крупномасштабное производство, в связи с укрупнением предприятий, в связи со специализацией ресурсов по технологическим процессам, с привлечением большого количества работников различных специальностей и уровня подготовки.

На сегодняшний день в арсенале управленцев имеется ряд проверенных практикой методов моделирования деятельности предприятий, которые с использованием современных средств обработки информации и компьютерной техники превратились в достаточно совершенный инструмент управления производством. Очевидно, что информационные технологии управления, это область, где сегодня решается вопрос выживания предприятия в условиях рынка.

Современный инженер и организатор производства должен знать и уметь применять инструменты календарного планирования (КП) в своей деятельности. Он обязан владеть теоретическими знаниями и практическими навыками в области составления и корректировки расписаний, чётко представлять вероятностный характер производственной деятельности и учитывать это при работе с расписаниями.

3.2.Общие положения о календарном планировании (на примере строительной отрасли)

Строительные и монтажные работы отличаются высокой степенью динамичности, проявляющейся в постоянном изменении во времени условий и ресурсов производства, а также самих объектов производства. В ходе строительства, реконструкции объектов и их ремонта на разных этапах выполняются сотни рабочих операций, десятки различных видов работ, доставляются и расходуются множество видов ресурсов. Поэтому без предварительной детальной увязки работ во времени и пространстве успешное выполнение предприятием взятых на себя обязательств невозможно. Такая работа начинается на стадии проектирования объектов, в проектной документации разрабатывается том "Проект организации строительства", в состав которого входит КП.

На этапе строительства, реконструкции и ремонта в связи с изменением во времени факторов влияния условий производства реализовать КП значительно сложнее. Поэтому даже детально проработанные при подготовке к строительно-монтажным работам (СМР) решения требуют корректировки КП, что осуществляется путём оперативного планирования и системы диспетчеризации производства. На рис.3.1 представлена система факторов влияния, вынуждающая руководство постоянно корректировать ход СМР.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.3.1. Группы факторов воздействия на объект управления

В той или иной мере каждая группа факторов в отдельности, или в сочетании воздействуют на время выполнения работ, что отражается на исполнении планов в положительную или отрицательную стороны. Сочетание факторов определяет вероятностный характер времени выполнения работ и, соответственно, производительности ресурсов.

Все существующие методы моделирования приспособлены для формирования, расчёта и оптимизации календарных графиков (КГ), отражающих все существующие методы организации работ - последовательные, параллельные, поточные, их комбинации и разновидности. Практика СМР основана на поточных методах организации работ, наиболее широко применяемых предприятиями в различных областях деятельности.

На рис. 3.2 представлены известные на сегодня принципиальные формы отображения календарных графиков и моделей,отражающие организацию работ на одном объекте четырьмя способами.

Первые два метода составления расписаний, график Гантта и циклограмма являются самыми первыми инструментами календарного планирования. Графики,названные именем Генри Гантта,появились в 1910 году для организации работ судостроительного завода .

Рис. 3.2. Виды календарных графиков и моделей

а) Ленточный график Гантта; б) Линейный календарный график (циклограмма);

в) Сетевая модель (график); г) Матричная модель

Справка. По одной из альтернативных, но достоверных версий, впервые пример такого графика был предложен ещё в 1896 году польским экономистом, инженером и исследователем теории менеджмента КаролемАдамецким (на английский перевода не было).

Циклограмма и её аналог линейные календарные графики появились в 30-е годы XX века в СССР, как необходимость организации поточных методов строительства дорог, каналов, а также типовых зданий и сооружений.

Принципиальной особенностью сетевой и матричной моделей является возможность быстрой корректировки КГ на основе оперативной информации о ходе работ на объектах в режиме текущего времени и наличия на сегодня алгоритмов и программ для быстрой корректировки расписаний.

С помощью последних двух моделей поддерживается режим динамического моделирования организации производственных процессов, особенность которого состоит в том, что, какими бы ни были первоначальные решения, все последующие решения должны исходить из состояния, полученного в результате корректировки. Для решения этой задачи разработаны алгоритмы и создано множество программных продуктов, серии «Projectmanagement», «Primavera» и др.

Ключевыми параметрами организации работ и формирования календарных графиков являются время выполнения операций, работ, процессов, которые определяются производительностью ресурсов, выполняющих их.

3.3 Методы определения времени планируемых работ

Время выполнения работ в общем случае зависит от физического объёма и производительности ресурса, выполняющего их, и определяется по формуле

T = V / Р,

где V - объём выполняемых работ, в соответствующих единицах, Р - производительность, единиц/час (смену, сутки и т.д.).

Методы определения продолжительности работ следующие:

· по нормативам, отражающим состояние науки и техники в текущий период времени (ГЭСН, МН,ЕНиРыи др.) ;

· расчётом по технической производительности машин с учётом коэффициента использования времени;

· по фактическим данным на основе учётной информации (журналы производства работ, материалы диспетчерских служб и пр.);

· экспертные, для работ, ранее не выполнявшихся.

Наиболее просто определить время выполнения технологической операции, характеризуемой как технологически однородный и организационно неделимый процесс, в котором участвуют ТРИ основных элемента производства: ЧЕЛОВЕК, МАШИНА, МАТЕРИАЛ.

При выполнении механизированных работ основой являются возможности машины, её производительность. Определение времени выполнения операций по паспортной производительности машин возможно, но в этом случае следует учесть влияние множества факторов на технологический процесс (состояние материалов, квалификация персонала, связь с другими машинами и др.). Как правило, на первом этапе это учитывают с помощью коэффициента использования времени машины, с возможными значениями от 0.70 до 0.95 . В дальнейшем, несложно, на основе известных методов технического нормирования, провести хронометраж процесса и составить свою МН.

Очень ненадёжным методом является определение времени по данным учёта, используя архивные данные.В этом случае учитываются все простои, остановки по разным причинам, т.е. все недостатки производственного процесса.

Экспертный метод определения времени - единственный способ в случаях отсутствия опыта выполнения каких-либо новых работ и проектов. Этот способ появился в составе метода PERT (США) на заре возникновения сетевых графиков, методов критического пути. Таким способом планировалось время выполнения таких проектов, как запуск первых искусственных спутников, полёт на Луну, разработка новых систем вооружения и т.п. При использовании этого метода применяют законы математической статистики, появляются оптимистические, пессимистические и наиболее вероятные оценки времени.

Следуя методу PERT, назначают либо три, либо две возможных оценки времени выполнения предстоящей работы. При трёх оценках: наиболее вероятное время (аналог нормативной оценки) - t_нв; минимальное время (оптимистическая оценка) - t_мин; максимальное время (пессимистическая оценка) - t_мак. Тогда ожидаемое время t_ож выполнения работы находят по формуле:

t_ож=( t_мин+4t_нв+ t_мак)/6 (3.1)

В случаях, когда невозможно определить наиболее вероятное время (для новых разработок, проектов), применяют две оценки - оптимистическую и пессимистическую, а ожидаемое время находят поформуле:

t_ож=(3t_мин+ 2t_мак)/5 (3.2)

Для каждой оценки t_ож находят меру неопределённости, среднеквадратичное отклонение от среднего S по формулам:

для трёх оценок

S=(t_мак- t_мин)/6 (3.3)

для двух оценок

S=(t_мак- t_мин)/5 (3.4)

Таким образом, в методе PERT на основе полученных вероятностных оценок времени выполнения работ появилась возможность анализа надёжности реализации планов и возможность оценки риска реализации проектов.Например, определено время завершения какого-либо проекта, поскольку это вероятностная величина, значит возможноотклонение времени в меньшую или большую стороны. Тогда вероятность выполнения проекта за расчётное время и раньше составит всего 50%. Разработчики системы PERT утверждают, что плановый срок окончания проекта следует определять с вероятностью 75-80%, т.е. необходимо к расчётному времени добавить некоторую величину времени, которая обеспечит требуемую вероятность.

Технологические процессы (ТП) это сложная деятельность, требующая обязательной работы организаторов производства (аппарата управления). Задача заключается в том, чтобы увязать в пространстве и во времени выполнение ТО, составляющих ТП.

3.4 Графики Гантта, построение и возможности

Генри Лоуренс Гантт (1861 - 1919)соратник «отца научного менеджмента» Фредерика Тейлора. Род деятельности - консультант по управлению . Он развил еще один подход к управлению производством. Рассматривая технологический процесс как комбинацию отдельных операций, он разработал методы планирования последовательности операций, которые применяются и поныне (загрузочный и планировочный/временной графики Гантта). Гантт выдвинул собственные теории организации производства и поощрительных систем оплаты труда.

Г. Гантту принадлежит фраза: «Из всех проблем менеджмента наиболее важной является проблема человеческого фактора». Он писал: «Все, что мы предпринимаем, должно находиться в согласии с человеческой природой. Мы не можем понукать людьми; мы обязаны направлять их развитие».

В начале ХХ века учёного пригласили как консультанта для управления строительством кораблей на судоверфи. Разработанный им специальный график позволил ему координировать работу нескольких инженеров, контролируя выполнение задач в заданные сроки. Начал Гантт непосредственно с перечисления всех требуемых задач и их планирования в соответствии с имеющимися в наличии ресурсами.

Общий вид ленточного графика Гантта применительно к работам на линейной части трубопровода представлен на рис.3.3.Ломаная линия на графике - линия хода работ(ЛХР) на начало 3-его месяца, показывающая невыполнение плана для первой работы, опережение плана для второй и работу по графику для третьей.

Шкала времени, в зависимости от цели, может быть представлена в часах, сменах, неделях, годах. Проекция каждой из линий на ось времени соответствуют времени выполнения технологических операций (процессов). Таким образом, в сжатом виде представлена ясная и понятная всем участникам информация о том, что делать, с какой скоростью и в какие сроки. Дополнительно между графами (столбцами) наименования работ и времени можно разместить графы с информацией о стоимости работ, составе ресурсов, коэффициенте сменности и др.

Рис.3.3. Ленточный график Гантта

Правила построения графика Гантта достаточно просты и включают следующие этапы:

· сбор данных о предстоящих работах, их параметры: время выполнения, требуемые ресурсы, сроки начала и окончания;

· формирование графика с учётом необходимого времени подготовки заделов (фронтов) работ для следующих работ, сдвижка начала работ на рис. 3.3;

· корректировка с точки зрения оптимального использования времени и ресурсов, построение графиков потребности в одноимённых ресурсах.

График Гантта любой сложности может быть легко построен с помощью таких приложений, как: SchedRoll; GanttDesigner; Microsoft Project и многих других. Возможно самостоятельно освоить построение графиков в табличном процессоре Microsoft Excel, например используя помощь .

Основным достоинством графика является его наглядность, которая может быть усилена цветом, что делает такую модель организации работ отличным презентационным материалом. Нанося на график информацию о реальном ходе работ (планово-учётный график), руководители наглядно представляют ситуацию по реализации проекта. Основной недостаток - отсутствие связей между выполняемыми работами, который пытаются устранять различными приёмами, например, добавляют в график специальные вертикальные линии между частями выполняемых работ.

Долгие годы, до появления ЭВМ и соответствующих программных продуктов, графики Гантта, построенные на стадии подготовки производства работ, переставали соответствовать происходящему на производстве в силу вероятностного характера времени выполнения работ (см. рис.3.1). В наши дни программные продукты позволяют вносить изменения в графики, таким образом руководители имеют возможность принимать решения о корректировке планов.

Примечание. В учебной литературе графики Гантта часто называют линейными календарными графиками, что не совсем верно отражает понятие линейности, т. е. некой протяжённости, пространства. Более правильно называть их ленточными календарными графиками, как отражение способа показа времени на графике, поскольку пространственная координата (захватка, участок, фронт работ) отсутствует.

Очень часто эта форма моделирования организации работ используется, как на стадии проектирования, так и на стадии реализации.

3.5 Линейные календарные графики, построение и возможности

Развитие производства в начале XX века, появление конвейера, специализация ресурсов привели к появлению поточных методов организации работ, которые в настоящее время являются наиболее эффективными. Поточным методом называют такую организацию работ на объектах, при которой ресурсы, сгруппированные в технологические отряды (бригады), выполняют свои работы непрерывно, последовательно и параллельно на всех фронтах (участках) работ. Для организации потока на объектах необходимо:

· иметь специализированные ресурсы (бригады), выполняющие разные виды работ;

· как правило, составы бригад должны быть постоянны;

· концентрировать ресурсы в пространстве;

· использовать ресурсы непрерывно.

Более подробно с поточными методами строительства можно познакомиться в работах Афанасьева В.А [7].

Методика построения графиков Гантта, если её использовать для планирования работ поточными методами, особенно в строительной отрасли, не позволяет отобразить связи между связанными технологическими процессами и не несёт информации о пространственных параметрах объектов.

В период индустриализации СССР, для отображения планов массового строительства различных объектов, появилась необходимость отражать в планах (графиках) место производства работ, т. е. пространственную координату. Так появился график потока - циклограмма, предложенная М.С. Будниковым, рис.3.4. На основе циклограммы находим общий срок строительства Т_стр=Т_р+Т_D, где Т_р- время развёртывания потока; Т_D - время выполнения завершающеготехнологического процесса.

Строители линейных объектов, трубопроводов, дорог, линий электропередач чаще используют циклограмму в координатах, ось абсцисс - в масштабе протяжённость объекта, ось ординат - единицы времени периода производства работ (см.рис.3.2,б). Как правило такую циклограмму называют линейным календарным графиком, в данном случае слово линейный отражает протяжённость объекта .

Рис.3.4. Календарный график в форме циклограммы (A,B,C,D последовательные технологические процессы;)

При построении линейного календарного графика (ЛКГ) учитывают следующие обстоятельства:

· объёмы работ по захваткам (участкам);

· производительности выполнения технологических процессов;

· разрыв во времени между ними, необходимый для обеспечения фронта работ (задела) процесса, следующего за данным;

· общий (заданный) срок строительства объекта.

При построении ЛКГ основным элементом является вид специализированных работ (земляные, сварочно-монтажные, электромонтажные, изолировочные, бетонные и пр.).По характеру развития специализированные процессы могут быть: ритмичными, т.е. проходящими с одной скоростью по всем захваткам; неритмичными, т.е. с разной скоростью работ на захватках вследствие разных объёмов на них; кратноритмичными, т.е. выполняющими работы двумя-тремя специализированными отрядами; на рис. 3.5. в форме ЛКГ показаны такие технологические потоки.

Захваткой называют участок, на котором выполняется часть операций технологического процесса, например, зона сварки корневого шва, или механизированное вскрытие трубопровода для выполнения ремонтных работ, или отсыпка одного слоя грунта при строительстве дороги и т.п. Совокупность захваток - фронт (участок) работ специализированного потока. Различают также фронт работ объектного потока, т.е. пространство, на котором выполняются все виды работ по сооружению объекта.

Рис.3.5. Примеры специализированных потоков (А - ритмичный, В - кратноритмичный, С - неритмичный)

Временные параметры поточного метода. Скорость потока (производительность) - линейная скорость прохождения ресурса по захваткам, если она одинакова, то поток ритмичный. Шаг потока - это промежуток времени, между началом работ двух смежных специализированных бригад потока на одном из участков работ. Время развёртывания потока - период, когда в работу включаются все ресурсы специализированного потока или ресурсы объектного потока, рис.3.4. Время развёртывания специализированного потока показывают на технологических схемах, когда оперируют часами, на рис. 3.4 и 3.5 это время сжато в точке начала работы. Время свёртывания потока - период, когда из работы на объекте выходят ресурсы. Наибольшей эффективности поток достигает в случае, когда появляется время установившегося потока, т.е. период, когда все специализированные отряды одновременно заняты каждый на своём участке, т.е. когда время окончания работы первого отряда больше времени начала работы последнего отряда. Идеальный случай эффективности, когда специализированные отряды постоянно в работе, т.е. предприятие постоянно имеет контракты на выполнение работ.

ЛКГ наиболее наглядная форма моделирования организации работ поточным методом для всех без исключения линейно-протяжённых объектов. Сочетание этой формы с сетевыми или матричными моделями позволяют создавать наглядные модели, отражающие происходящее на объекте в реальном времени.

Как графики Гантта, так и ЛКГ - это первые виды моделей, изобретённые человечеством для проектирования организации работ, но не позволявшие использовать их в процессе реализации проектов. Поскольку из-за влияния множества факторов (см.рис.3.1.) временные параметры процессов реализуются не так, как запланировано, запроектированный ЛКГ или график Гантта становятся не соответствующими реалиям производства.Появление сетевых и матричных моделей позволило использовать их на новом уровне, в процессе оперативного управления ходом работ. Для этого в этих моделях вносятся новые данные о продолжительностях процессов, которые, по разным причинам, отклонились от планируемых.



3.6 Модели составления расписаний на ЭВМ

Появление в середине XX века ЭВМ стимулировало стремление руководителей предприятий использовать эту технику для решения проблем организации производства. Попытки алгоритмизировать процессы составления расписаний на основе известных графиков Гантта и ЛКГ не удались. Но, к этому времени были известны и сети (графы) и матричные модели. Наиболее творческим и озадаченным этими проблемами представителям общества удалось создать алгоритмы составления расписаний на основе этих моделей. В пособии не рассматриваются детали алгоритмов, поскольку имеется много литературы для решения этой задачи [8-10].

3.6.1 Сетевые модели (графики), построение и возможности

Впервые такая форма КП была предложена А.А. Эрасмусом в 1925 г для рационализации делопроизводства крупной управленческой структуры . Но массовое распространение методов сетевого моделирования началось в середине XX-го века как ответ на решение двух проблем того времени, во-первых, отсутствие моделей производственной деятельности, пригодных для более эффективного использования всех видов ресурсов, во-вторых, малая загрузка появившихся и достаточно дорогих в то время ЭВМ, в том числе отсутствие алгоритмов для решения вопросов планирования, организации и контроля деятельности подразделений крупных предприятий.

Основополагающее понятие сетевого моделирования - КРИТИЧЕСКИЙ путь, с одной стороны, определяющий минимальное время выполнения проекта (строительства объекта), с другой, максимальный графически по продолжительности путь сетевой модели, состоящий из определённого набора работ, принадлежащих этому пути.

Сетевое моделирование (СМ) существует с 1956 г. Авторы - инженеры Уолтер и Келли предложили весьма удобный и оригинальный способ планирования (проектирования) рабочих операций, процессов с использованием вычислительной техники - «метод критического пути», в основе которого лежала математическая теория графов, оперирующая точками пространства и дугами их соединяющими.

Особенно эффективным метод оказался при создании и разработке наукоёмких, впервые осуществлявшихся, технологически сложных космических и военных программ, таких как “Поларис”, “Минитмен”, “Аполлон” и др.

Вскоре после того, как результаты выполнения программы “Поларис” стали достоянием общественности, весь мир заговорил о модифицированном методе критического пути под названием PERT (Project EvaluationandReviewTechnique), как о новом подходе к организации управления. Метод PERT и «метод критического пути» быстро нашли свое место при планировании и управлении в деятельности многих фирм стран развитой рыночной экономики.

В России этот метод впервые был применен в строительстве в 1967 году и до 70-х годов интенсивно внедрялся «сверху» в строительных организациях, хотя следует предположить, что в отраслях космических исследований, в оборонной промышленности сетевое моделирование для управления деятельностью многих организаций применялось и раньше, ввиду его высокой эффективности.

Отдельные предприятия Российской строительной отрасли в те годы лишь эпизодически использовали идеи этого метода, да и то под «давлением» энтузиастов и других внешних факторов. Современные строительные организации начинают интересоваться этим методом, особенно в части системного контроля реализации своих проектов, например, при учёте расходования ресурсов, некоторые, особенно в сфере проектирования, уже используют достижения СМ для своей деятельности, планируя и организуя работу подразделений и сотрудников (программные продукты серии «Projectmanagement»). Так крупная проектная фирма г. Тюмени «ГИПРОТЮМЕННЕФТЕГАЗ» использует один из программных продуктов - «Primavera», в основу которого заложены идеи сетевого моделирования.

Система сетевого планирования и управления (СПУ) включает в себя три подсистемы: графическую, расчетную и оптимизационную. Графическая подсистема рассматривает принципы и правила построения собственно моделей. Расчетная подсистема включает методы расчета параметров сетевой модели (СМо). Оптимизационная подсистема изучает возможности корректировки и методы оптимизации СМо по различным критериям, как правило, по времени и по ресурсам. Заключительный этап использования СМо - управление процессом реализации «проекта» в режиме реального времени.

Математический аппарат сетевых моделей базируется на теории графов. Графом называется совокупность двух конечных множеств: - множества точек, которые называются вершинами, и множества дуг, соединяющих вершины, которые называются ребрами. Если рассматриваемые пары вершин являются упорядоченными, т. е. на каждом ребре задается направление, то граф называется ориентированным , в противном случае неориентированным. Последовательность неповторяющихся ребер, ведущая от некоторой вершины к другой, образует путь. Граф называется связным, если для любых двух его вершин существует путь, их соединяющий; в противном случае граф называется несвязным. В экономике чаще всего используются два вида графов: дерево и сеть, рисунок 3.6. Дерево представляет собой связный граф без циклов, имеющий исходную вершину (корень) и крайние вершины; пути от исходной вершины к крайним вершинам называются ветвями. Сеть это ориентированный конечный связный граф, имеющий начальную вершину (источник) и конечную вершину (сток). Сетевая модель, отображающая последовательность работ некоторого «проекта», представляет собой граф вида «сеть».

Любая дуга графа (ij), наряду с индексами i и j вершин, характеризуется также неотрицательным числом L_ij>= 0, которое в СМо является аналогом продолжительности работы СМ t_ij. Графическое изображение СМо возможно двумя способами, в терминах «дуги-работы» и в терминах «вершины-работы». Для начертания сети используют одни и те же элементы, но их значение в указанных способах различно.

Рис.3.6. Виды графов: а) дерево; б) сеть

График по способу «дуги-работы».

Событие (факт начала или/и окончания), фиксирует совершение чего-либо, изображается либо окружностью (эллипсом), либо квадратом, размеры которых произвольны и зависят от количества информации, которую хотят поместить внутри. Минимальное количество информации это код события - число, позволяющее шифровать работы и зависимости СМо.

События разделяются на три вида:

исходное событие - отмечает возможность начала выполнения комплекса работ; оно не имеет ни одной входящей работы, например, «принято решение о выводе агрегата в ремонт»;

завершающее событие - свершение которого означает окончание комплекса работ, оно не имеет ни одной выходящей работы, например, «окончание капитального ремонта агрегата»;

промежуточное событие - свершение которого означает окончание всех входящих в него работ и возможность начала выполнения всех выходящих работ.

Отдельная работа СМо всегда ограничена начальным и конечным событиями.

Работа - процесс, требующий затрат времени и ресурсов, изображается сплошной стрелкой между двумя событиями. Направление стрелки от начала процесса к его окончанию. Ожидание изображается также сплошной стрелкой, но требует только затрат времени.

Зависимость (фиктивная работа) - элемент СМо, не требующий затрат времени и ресурсов. Изображается пунктирной стрелкой. Необходима для установления связи между работами или ожиданиями СМо. На рис. 3.7показана простейшая сетевая модель, моделирующая работу двух человек, сажающих дерево. Над работами показано время их выполнения.

Рис.3.7. Простейшая сетевая модель.

Таким образом, использование только трёх элементов позволяет создать модель производственной или иной деятельности и с помощью неё принимать оптимальные решения по различным вопросам, возникающим на предприятии, а также управлять производством быстро корректируя изменившиеся продолжительности работ.

В соответствии с графиком на рис. 3.7 дерево может быть посажено за 13 минут, это и есть критический путь СМо, любая задержка с работами на этом пути приведет к увеличению общего времени. Работа СМо с шифром 1-2 (подготовка саженца, воды и пр.) имеет резерв, равный 4-м минутам, т.е. она может быть начата позже, либо выполняться 9 минут и при этом время посадки дерева останется равным 13 минутам. Наличие в СМо таких параметров, как «критический путь» и «резервы времени» делает метод СМ (СПУ) уникальным методом для управления деятельностью в любой отрасли.

3.6.2 Матричное моделирование для составления графиков

Одним из методов автоматизации расчётов по составлению КГ и расписаний является использование методов матричного моделирования деятельности, предложенных научной школой Афанасьева В.А. (Ленинград, ЛИСИ).

...