Принципи організації та функціонування виробничих систем

 

Виробничі системи (ВС) — це особливий клас систем, що об’єднують працюючих, знаряддя і предмети праці та інші елементи, які необхідні для функціонування системи, у процесі якого створюється продукція або послуги.

Елементами виробничої системи є люди і матеріальні об’єкти — праця, знаряддя, предмети, продукти праці, а також технологія, організація виробництва.

Виробнича система на первинному рівні може розглядатися як група механізмів (устаткування, апарати тощо), що обслуговуються робітником (оператор, машиніст). Кожний механізм і робітник, що обслуговує його, являють собою два взаємодіючих та взаємозалежних елементи, які складають систему «людина — машина». Під елементом виробничої системи розуміється складова частина системи, яка не розчленовується на дрібніші складові. Елементами виробничої системи нижчого рівня (дільниці, цеху, відділу) є робочі місця (частина виробничої площі з розташованими на ній верстатами або агрегатами та робітниками, які їх обслуговують), які оснащені приладдям та інструментом, партією деталей (або інший вимір предметів праці) та ін.

Інтеграція первинних систем «людина — машина» створює виробничу дільницю — складну систему, яка охоплює основних і допоміжних робітників, основне і допоміжне устаткування, функціональні підсистеми зі складним комплексом взаємозв’язків, взаємовідносин та інтересів, що й зумовлює її складну структуру та організацію.

До систем вищого рівня належать цехи, підприємства, галузі і т. п. При цьому кожна ланка системи, підсистеми будь-якого рівня відбиває найістотніші риси системи вищого рівня, частиною якого вони є.
У виробничій системі здійснюються виробничі процеси. Їх основою і визначальною частиною є технологічні процеси, під час яких робітник за допомогою знарядь праці впливає на предмети праці і перетворює їх у продукт праці — готову продукцію [5; 125].

Усі матеріальні елементи і підсистеми виробничої системи характеризуються особливим складом, взаємним розташуванням і взаємозв’язками, які створюють технологічну, або виробничу структуру. Формальна, що передбачена проектом, структура виробничої системи формується за технологічним або функціональним принципом. Вона складається з основних та допоміжних елементів. До основних елементів належить технологічне устаткування та оснащення, яке призначене для безпосередньої обробки чи складання предметів праці (верстати, комплекси машин, конвеєри, інструмент, пристрої, приладдя тощо).

Нормальне функціонування основних елементів залежить від забезпечення їх енергією, інструментом, ремонтом, а також транспортуванням, складуванням предметів, контрольними і випробувальними стендами та приладами. Ці функції виконують відповідні допоміжні елементи виробничої системи, у яких на вході є як зовнішні, так і внутрішні зв’язки, а на виході тільки внутрішні. Тому необхідними для основних елементів виробничої системи можуть бути лише ті допоміжні елементи, продукція і послуги, які не є результатом діяльності інших самостійних систем (виробництв, підприємств).

Виробнича система поряд з технологічними (матеріальними) містить соціальні елементи — робітників, які використовують засоби праці і керують ними при виготовленні продукції. Сукупність груп людей певного професійного складу, що узгоджено взаємодіють у процесі виконання заздалегідь передбачених функцій на технологічному устаткуванні для досягнення поставленої мети, становить соціальну структуру виробничої системи. Таким чином, соціальні та матеріальні елементи формально діють як цілісна складова виробничої системи. Існування матеріальної і соціальної структур зумовлене поділом праці всередині виробничої системи. Тому структура елементів має відповідати її загальним цілям і постійно пристосовуватися до них, адже кожен елемент і підсистема як відносно відокремлені частини виконують чітко визначені завдання [1; 215].

Виробнича система визначається поведінкою, еволюцією і набором структур. Структура виробничої системи — це сукупність елементів і стійких зв’язків між ними, що забезпечують цілісність системи і її тотожність самій собі, тобто збереження основних властивостей системи під час різноманітних зовнішніх і внутрішніх змін.

Структура виробничої системи визначається складом і взаємозв’язками її елементів і підсистем, а також зв’язками з зовнішнім середовищем. Розрізняють просторову (розташування елементів системи в просторі) і часову (послідовність змін у часі стану елементів і системи в цілому) структури виробничих систем. Вони тісно взаємопов’язані і взаємозалежні. Цілісність виробничої структури є однією з основних властивостей. Усі елементи ВС функціонують з єдиною загальною метою — розроблення, проектування, виготовлення необхідної продукції. Будь-яка ВС має вхід, процес, вихід і зворотний зв’язок.

Через пристрій входу в систему надходять вихідні ресурси (сировина, матеріали, паливо, пальне, енергія, праця та інше), що забезпечують функціонування системи. Цей процес є центральним основним компонентом системи, завдяки якому ресурси входу перетворюються і набувають зовсім інших нових властивостей, які вони отримують на виході. Вихід системи є результатом функціонування системи, може бути окремо виробом, послугою, інформацією чи всім одночасно залежно від спеціалізації виробничої системи.

Елементи, які входять до складу виробничої системи, відрізняються за своїми властивостями. Кожен з них, як структурно відокремлена частина системи, виконує тільки йому властиві функції. Водночас функції кожного елемента системи підпорядковані завданням і цілям системи (наприклад, на робочому місці виконуються операції відповідно до завдань, що випливають із закономірностей технологічного процесу, і тим самим підпорядковані основній меті забезпечення ефективного функціонування виробничих систем дільниці, цеху, підприємства в цілому).

Характерна особливість елемента виробничої системи — тісний взаємозв’язок та взаємодія з іншими частинами або елементами системи шляхом:

- або послідовного здійснення частини функцій над предметом праці, що виконуються системою в цілому до отримання готового продукту;

- або комплексного перероблення однорідної сировини і отримання з неї різноманітних продуктів;

- або паралельного виконання однорідних, але не однакових функцій з оброблення багатьох видів матеріалів і отримання з них частин готового продукту.

У першому випадку вхід кожного елемента за ходом процесу збігається з виходом попереднього, а вхід і вихід системи в цілому відповідно — з входом і виходом першого і останнього елемента. Таке розташування елементів дає змогу використовувати додаткові корисні властивості, що отримуються на виході попереднього елемента, надходять на вхід наступного у вигляді частини необхідних ресурсів, завдяки чому досягається багаторазове використання частини ресурсів, що витрачені на вході системи. Прикладом такої системи є металургійний завод, де тепло рідинного чавуну з доменної печі використовується як одне з джерел тепла в сталеплавильному виробництві, потім тепло злитків економить енергію для нагрівання їх під прокат у відповідному цеху. Вимоги економічності технології диктують всебічне скорочення перерв у процесі обробки предметів праці під час переходу від однієї стадії до іншої шляхом зосередження всіх елементів в одній системі [4; 154].

Для систем другого виду характерною є наявність багатьох виходів при одному вході. Комплексні технології глибокого перероблення сировини потребують послідовно-паралельної побудови елементів виробничої системи агрегатно-сепаратного типу. Прикладом може бути хімічний комбінат.

Третій вид виробничих систем відрізняється одним виходом при багатьох входах. Так, на машинобудівному підприємстві використовується одночасно багато різноманітної сировини, матеріалів, способів їх перероблення для виготовлення кінцевого продукту (виробу). Характерною особливістю при цьому є існування трьох взаємопов’язаних послідовних підсистем: заготівельної, що забезпечує первісне змінювання форми матеріалу (металу); обробної, яка пов’язана з отриманням готових деталей із заготовок; складальної, що зайнята з’єднанням окремих деталей у вузли і готовий виріб — машину. Наприклад, заготовки з металу можна отримати різними методами: литтям (відливки), тиском (поковки), штампуванням, механічним обробленням або зварюванням. Подальша обробка заготовок — механічна, термічна тощо здійснюється в різній послідовності і різними робочими інструментами та машинами. Крім того, окремі частини виробу — вузли, агрегати можуть збиратися в підсистемах-елементах (цехах, дільницях) виробничої системи таким чином, щоб бути готовими до початку складання виробу в цілому.

До важливих особливостей виробничої системи третього виду слід також віднести:

- існування кількох паралельних входів і виходів кожного з її елементів (наприклад, ливарний цех може одночасно подавати заготовки кільком механічним цехам, а кожний механічний цех отримати їх одночасно від низки однорідних і різнорідних цехів свого підприємства, а також зі сторони — безпосередньо з входу системи);

- надання певних заданих властивостей проміжним продуктам, але відсутність додаткових супутніх властивостей, які можна використовувати в наступних стадіях;

- можливість затримки проміжних продуктів на стадіях виготовлення у зв’язку з необхідністю впливу сил природи для виділення зайвої енергії (наприклад, охолодження, сушіння).

Остання обставина зумовлює переривчастий (дискретний) характер процесу, у якому вихід попереднього за ходом елемента не може бути суміщений за часом входом наступного. У свою чергу, дискретний характер процесу системи створює об’єктивні передумови для виділення з неї однорідних елементів у відокремлені спеціалізовані виробництва, що виготовляють проміжні продукти для багатьох виробничих систем, де вони споживаються у вигляді вхідних матеріальних ресурсів (заготовок, деталей, комплектуючих виробів) при виготовленні кінцевого продукту. У такий спосіб забезпечується висока концентрація однорідного виробництва, що є умовою технологічного прогресу і підвищення ефективності виробництва.
Виникненню матеріальних зв’язків у виробничій системі передують інформаційні зв’язки, під якими розуміють спілкування і взаємодію людей шляхом обміну усними, письмовими, графічними та іншими видами відомостей. Завдяки інформаційним зв’язкам забезпечується інтеграція елементів системи в єдине ціле, оскільки системоутворюючі елементи пов’язані з рухом інформації. Інформаційні зв’язки на відміну від матеріальних мають прямий і зворотний рух. Якщо прямі зв’язки визначають еталон поведінки системи та її елементів, то зворотні відображають відомості про результати виконання завдань і параметри функціонування елементів. При цьому інформація супроводжує матеріальний потік, що відбиває рух реальних матеріальних ресурсів під час їх перетворення в готовий продукт. Таким чином здійснюються зв’язки внутрішнього стану системи. На «виході» системи виникають інформаційні зв’язки стосовно результатів функціонування, які відображають відомості про кількість, якість, споживчі властивості виробів (послуг), про економічні показники процесів та ін. На підставі отриманої інформації аналізуються, виробляються організаційно-управлінські рішення і здійснюються адміністративно-економічні впливи на систему та її елементи [4; 156].

Матеріальні зв’язки виробничої системи починаються з моменту виконання замовлення на сировину, матеріали та завершуються відвантаженням готової продукції споживачам. Цикл руху матеріалів охоплює час їх виготовлення, упакування, відвантаження, транспортування від постачальника, складування та зберігання в продуцента кінцевої продукції. Далі ці матеріали у безпосереднього виробника підлягають обробці, складанню, упакуванню і відвантаженню готової продукції споживачам. Матеріальний потік, таким чином, є результатом взаємодії незалежних виробничих систем: постачальника, транспортувальника і продуцента готових виробів. Вони взаємодіють завдяки інформації, яка стає первісним вхідним ресурсом процесу виробництва системи.