Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования

Тема №4

«ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ, ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВА»

1. Понятие системы технологических процессов. Исторические этапы развития систем технологических процессов.

2. Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования.

3. Закономерности развития и оптимизации технологических систем.

4. Понятие технических систем, законы строения и развития технических систем.

5. Методы и модели оценки научно-технологического развития производства.

1. Понятие системы технологических процессов. Исторические этапы развития систем технологических процессов

В условиях производства технологические процессы вступают во взаимосвязи, образуя объекты более высокого иерархического уровня ‑ системы технологических процессов.

Система (гр. - systema) ‑ целое, состоящее из частей (множества элементов), находящихся в отношениях и связях друг с другом. Под технологическими системами понимают совокупность взаимосвязанных технологических действий различного иерархического уровня, взаимодействующих с окружением как целое.

Взаимосвязанность элементов систем обуславливает необходимость определенного соответствия между уровнем состояния системы и отдельно взятых элементов. Элементы (технологические процессы), не соответствующие по уровню системе, могут ею отторгаться. Это необходимо учитывать, например, при введении высоких технологий в отечественные технологические системы. Системообразующим параметром для технологических систем служит новая функция. Именно невозможность выполнения требуемой функции отдельными элементами (технологическими процессами) заставляет объединять их в технологические системы.

Очевидно, что создание систем требует дополнительных затрат на организацию связей между элементами. Но эти дополнительные затраты в будущем окупаются новым эффектом, получаемым от функционирования системы.

В производственной системе нет технологических процессов, функционирующих независимо от других. Все технологические процессы объединяются в системы разного уровня. Очевидно, что посредством каналов связей оказывается взаимное влияние как со стороны технологического процесса на состояние и уровень развития технологической системы, так и с ее стороны на уровень развития технологического процесса.

С одной стороны, системы, находящиеся на качественно высоком уровне, оказывают благотворное влияние на технологические процессы, «подтягивают» их до своего уровня, с другой ‑ высокие технологии (технологические процессы) стимулируют развитие технологических систем. Ясно, что технологические системы по сравнению с отдельными технологическими процессами обладают большим «весом», поэтому среда технологий оказывает значительное влияние на формирование, функционирование и развитие отдельно взятой технологии.

Несмотря на возможные различия между уровнями развития технологической системы и отдельного технологического процесса, должно соблюдаться определенное соответствие, предписываемое системными связями. Выход за его пределы неизбежно приведет к нарушению функционирования системы.

Первой исторической формой систем технологических процессов были цехи ремесленников, объединявшие работников одной специальности. Если до появления цеховых структур ремесленники работали в разных помещениях, самостоятельно, то в цехе ‑ в одном помещении, совместно. Принципиальных изменений в технологическом процессе изготовления продукта при переходе к цехам ремесленников не произошло. Эффект такого объединения сказался на повышении производительности труда. Это объясняется тем, что, во-первых, совместная работа ремесленников создавала условия для обмена опытом между ними, чего не было при кустарном производстве; во-вторых, в каждом цехе ремесленников был работник, выполнявший комплекс профессиональных действий быстрее и качественнее других и являвшийся источником передового опыта.

Каждый ремесленник в цехе выполнял весь комплекс работ, необходимый для выпуска продукта, осуществлял свой технологический процесс. Поэтому цеховые структуры организационно объединяли параллельно протекающие однотипные технологические процессы, связанные между собой информационными каналами, обеспечивающими обмен опытом. Такую структуру технологических систем принято называть параллельной.

На следующем историческом этапе появилось мануфактурное производство, основанное на общественном разделении труда.

Мануфактура (лат. manus ‑ рука, factura ‑ изготовление; в дословном переводе означает «ручное изготовление») ─ предприятие, основанное на разделении труда и преимущественно ручной технике.

Таким образом, в мануфактуре вся совокупность технологических действий, которую в цехе выполнял один ремесленник, была расчленена на части (технологические операции), каждую из которых выполнял отдельный исполнитель. Отметим, что основной экономический выигрыш был получен не за счет более быстрого выполнения исполнителем меньшей совокупности действий, а за счет существенного (в несколько раз) снижения доли вспомогательных действий. При этом отдельные технологические операции были связаны материальными потоками предмета труда: продукт предыдущей операции становился предметом труда для последующей и т.д. Соответствующую технологическую структуру называют последовательной.

Появление мануфактур вызвало рост производительности труда за счет его общественного разделения. При этом не происходило принципиальных изменений в технологическом процессе.

Мануфактурное производство создало благоприятные условия для разработки и использования первых образцов техники. Технологические операции по сравнению с технологическим процессом в целом значительно упростились. Малое количество и постоянная повторяемость движений стали причиной изобретения первых простейших механизмов.

Машинное производство возникло в результате промышленного переворота во второй половине XVIII в. На смену человеку, вручную приводящему в действие инструмент, пришли машины и механизмы. Затем появились современные организационные формы технологических систем (фабрики и заводы), сочетающие в себе параллельные и последовательные структуры.

Следующий этап исторического развития систем технологических процессов ‑ возникновение промышленных объединений, отраслей народного хозяйства, монополий, концернов. Последние образовали структуры наиболее высокого уровня ‑ народно-хозяйственного комплекса государства.

Развития производства

Существующие в настоящее время методы оценки качества и развития производства можно объединить в три основные группы. Классификация имеющихся методов базируется на использовании каждой из групп принципиально нового подхода, а именно:

• экономического;

• технократического (пифагорейского);

• системного (технологического).

Экономический подход широко используется при оценке производства. Он предусматривает сравнение производственных систем и отдельных мероприятий по их усовершенствованию путем анализа соотношения затрат и соответствующих результатов. В последнее время наиболее интенсивно развивается направление экономического подхода, связанное с представлением о производстве как некоторой системе, характеризующейся устойчивой функциональной зависимостью между затратами ресурсов на производство и выпуском продукции. Полученная функциональная связь между каждым допустимым уравнением затрат и соответствующим ему максимальным выпуском называется производственной функцией

Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования - student2.ru (5-3)

где U_max ‑ выпуск; V ‑ затраты.

Все существующие способы производства некоторого продукта характеризуются собственной производственной функцией, поэтому она может быть использована как для выбора лучшего варианта производства из имеющихся, так и для определения наиболее экономичного уровня затрат, соответствующего максимальному выпуску по отдельно рассматриваемому производству. Наиболее эффективный вариант выбирается по наилучшему из соотношений «затраты - выпуск». При использовании производственной функции задание состояния производственного элемента соответствует известной в теории управления схеме описания управляемых элементов в терминах «вход ‑ выход». Графическая иллюстрация такого описания представлена на рис. 2.

Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования - student2.ru V_min U_max

Вход V ВыходU

V₂ U₂

V₁U₁

Рис. 2.Схема производственного элемента

Производственный элемент при этом является своего рода «черным ящиком», перерабатывающим все имеющиеся варианты затрат в выпуск.

Подход, основанный на использовании модели производственной функции, не раскрывает сущности производственного процесса, не показывает, каким образом затраты «перерабатываются» в выпуск. В этом состоит его основной недостаток.

Производственный элемент практически не исследуется и не познается, обсуждению подвергаются лишь его следствия (выпуск) и параметры, характеризующие потребности (затраты), но не сам производственный процесс. Практическое использование методологии производственной функции для оценки качества производства имеет и ряд других недостатков:

• оно дает возможность лишь фиксировать существовавшую в прошлом зависимость выходного параметра производственной системы от какого-либо одного входного параметра или их группы;

• не только не позволяет увидеть суть производственной системы, но даже не выдвигает задачу познания содержания производства;

• не дает возможность решать задачи развития имеющегося производства;

• может привести к ошибкам при выборе комбинации затрат (факторов производства), влияющих на уровень выпуска.

Наряду с производственной функцией, в рамках экономического подхода широко используется метод оценки производства с помощью параметра приведенных затрат, при применении которого для сравнения некоторых вариантов производств все затраты приводятся к единице продукции. Внимание сосредотачивается на затратах при уравнивании выпуска по сравниваемым вариантам, поэтому пользоваться параметром приведенных затрат при экономических расчетах гораздо проще, чем производственной функцией.

Считается лучшим тот вариант производства, который характеризуется минимумом приведенных затрат:

Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования - student2.ru С +Е_иК min, (4)

где С себестоимость продукции; К‑ капитальные вложения; Е_и ‑ нормативный коэффициент окупаемости (величина, обратная сроку окупаемости).

В отличие от производственной функции, зависимость (5.4) раскрывает методику расчета затрат на производство продукции, что является достоинством метода оценки производства с помощью параметра приведенных затрат.

Технократический (пифагорейский) подход представляет научно-техническое развитие как процесс реальной замены старых технологий и техники на новые. Предполагается, что сущность технологического сдвига в производстве можно объяснить, подсчитывая связанные с ним события (например, число изобретений, количество внедренных новых станков и т.д.)- В оценке технологических сдвигов решающее значение придается уникальности и новизне событий, поэтому технологическую и научную деятельность принято измерять с помощью таких показателей, как количество единиц новой техники, число статей, опубликованных в данной области, объем внедрения технических мероприятий и др.

Достоинство этого подхода ‑ сосредоточение основного внимания на техническом и технологическом развитии производства как на базовом звене развития всего производственного процесса. Технологическое развитие во многом объективно предопределяет развитие производства в целом. Однако при таком подходе внутреннее содержание технологии производства остается неучтенным. Технологии анализируются абстрактно статистическими методами, позволяющими получить лишь поверхностную характеристику. Не учитываются и экономические аспекты нововведений. Последнее обосновывается тем, что при помощи расчета эффективности новой техники нельзя правильно оценить ее производительность в конкретном производстве за некоторый промежуток времени, так как новая техника в начале ее применения имеет, как правило, более низкие значения технико-экономических показателей по сравнению с базовой техникой. Только в процессе распространения опыта использования новой техники начинают проявляться ее преимущества. Проще говоря, новая техника почти всегда дороже старой. Это подтверждает верность вывода о том, что в момент внедрения производственного новшества не следует учитывать его экономическую сторону. Следовательно, еще одним достоинством технократического подхода является объяснение и обоснование научно-технического развития не только производства, но и общества в целом. В рамках экономического подхода, сводящих все касающейся производства только к оценке по затратам и соответствующему выпуску, наоборот, нельзя объяснить процесс появления в производстве и обществе дорогих новшеств. В противоположность экономическому, технократический подход учитывает перспективы развития производства и создает условия для него.

Вместе с тем, как уже отмечалось, технократический подход имеет свои недостатки. Так, перечень изобретений и патентов не отражает процесс развития технологии, а только фиксирует его следствия, не содержит сведений относительно пригодности нового устройства для производства или применения.

Системный подход к описанию развития производственного процесса исходит из утверждения, что оно подчиняется своим внутренним закономерностям, выявление и формулирование которых позволит установить основные направления этого развития. Базовым положением системного подхода являет то, что технологический процесс как объект исследования существует независимо от представлений исследователя о нем т.е. объективно. Технологическое состояние производства следует логике существования и развития технологического процесса. В таком случае можно полагать, что реальное развитие производственного процесса должно подчиняться некоторым формальным закономерностям. Поэтому проблема развития производства решается путем усовершенствования технологического процесса в рамках установленных закономерностей.

Научная мысль постепенно двигалась к осознанию ведущей роли технологии производства и проблемы технологического развития.

В рамках системного подхода существует несколько моделей развития технологических процессов.

Модель научно-технического развития ВЛ. Трапезникова связывает производительность живого труда с параметрами объема прошлого труда и уровнем знаний, заложенных в технических и организационных решениях:

Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования - student2.ru (5)

где L ─ производительность живого труда; Ф - фондовооруженность одного работающего; У ‑ уровень знаний (уровень технологии).

Отличительной особенностью данной модели является учет влияния на рост производительности труда одновременно двух различных производственных факторов: уровня организационных и технических решений, заложенных в производство (уровень технологии), и величины затрат на технологическое оснащение рабочего места (фондовооруженность). В модели В.А. Трапезникова основной упор делается на обладании знаниями, информацией, навыками как необходимом условии любого развития, что раскрывает очень существенную сторону технологии производства. Ведь в производственной деятельности очень важно не только иметь материальные условия производства (высокую фондовооруженность), но и чрезвычайно важно уметь их эффективно использовать. Имея одно и то же значение показателя фондовооруженности Ф, можно получить разный результат в виде производительности труд L за счет различной эффективности использования имеющихся производственных фондов. Умение высокоэффективно использовать материальную базу производства обеспечивает прирост производительности труда. Причем такой прирост появляется как бы «из ничего» ‑ за счет уровня технологии (мастерства) У. Достоинство модели ‑ достаточно глубокое осознание технологической сущности производственного процесса. Однако в то же время выражение (5) получено не формальным математическим путём, а скорее путем обобщения большого производственного опыта. Модель не дает ответа на вопрос: какие изменения в технологическом процессе необходимо осуществить для повышении значения показателя производительности труда? Ведь простое увеличение значения параметра Ф не всегда приводит к повышению производительности труда: затраты на производство продукции могут быть и неэффективными.

Модель научно-технического развития А.И. Каца нацелена на решение проблемы динамической оптимизации экономического развития производства. Это предлагается осуществлять на основании общего критерия динамического оптимума

Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования - student2.ru (6)

где Z ‑ объем конечной (условно-чистой) продукции; V численность работников; С ‑ капитальные вложения; Y ‑ критерий сравнительной динамической эффективности капитальных вложений.

Необходимо отметить, что критерий динамического оптимума А.И. Каца хорошо соотносится с моделью, предложенной И.А. Трапезниковым. Если принять, что Z / V = L (производительность живого труда), С / V = Ф (фондовооруженность), то зависимости (5) и (6) становятся аналогичными.

Основное содержание критерия динамического оптимума сводится к определению экономической эффективности капитальных вложений как основного источника роста производительности труда и объема получаемого общественного продукта. В этом смысле подход А.И. Каца отличается от подхода В.А. Трапезникова, который акцентировал внимание как раз на нематериальной стороне производственного процесса, на высокой роли знаний и умений. Цель использования общего критерия сводится к обеспечению минимума совокупных затрат труда на единицу продукции не в первый период внедрения техники, а за ряд лет, в непрерывной динамике. По мнению А.И. Каца, рассмотрение затрат на производство продукции в их динамике имеет существенные преимущества перед широко применяемой статической оптимизацией затрат (например, с помощью производственной функции). Данное утверждение справедливо. Наиболее передовые образцы новой техники в значительной мере повышают фондоемкость продукции, понижая ее отдачу на единицу капитальных вложений. В динамике за ряд лет прогрессивная техника, несмотря на ее первоначальную дороговизну, дает большой эффект, нередко приводя в последующем к абсолютному снижению самой фондоемкости продукции. Например, на заре автомобилестроения, когда автомобиль двигался со скоростью пешехода, по затратам на производство и эксплуатацию он значительно уступал в выгодности простой гужевой повозке. Однако в настоящее время экономические показатели автомобиля значительно улучшились благодаря тому, что в отличие от гужевой повозки в нем был использован новый принцип действия, потенциальные возможности которого позволили достичь впечатляющих результатов. Нечто подобное происходит и с другими образцами новой техники в технологическом процессе.

Критерий А.И. Каца вместе с тем не лишен недостатков. Вывод о том, что оптимальному развитию любого технологического процесса способствует преимущественное и ничем не ограниченное увеличение фондовооружености, нельзя признать справедливым. Рост фондовооруженности технологического процесса целесообразен лишь до тех пор, пока не исчерпаны потенциальные возможности этого технологического процесса. При исчерпании всех возможностей принципа действия некоторого технологического процесса дополнительные вклады в производственные фонды не будут экономически окупаться увеличением производительности труда, а приведут лишь к росту стоимости продукции.

Обобщая подходы В.А. Трапезникова и Л.И. Каца, необходимо отметить, что им обоим удалось увидеть дополняющие друг друга важнейшие стороны технологических (производственных) процессов: во-первых, что существенным фактором производства является мастерство использования имеющихся оборудования, сырья, энергии и т.д., а во-вторых, что новая техника и технология на стадии внедрения часто неконкурентоспособны со старыми, существующими техникой и технологией, поэтому необходимо использовать динамические критерии оценки технологических процессов, учитывающие этот факт.

И хотя оба результата получены без изучения и уяснения структуры производственного и технологического процессов, механизма их функционирования, они свидетельствуют о недостаточности и неэффективности существующих методов экономической оценки производства. Только познав внутренний механизм функционирования производственного и технологического процессов, можно понять причины формирования конкретного значения того или иного производственного параметра технологического процесса и научиться изменять его значение. Это касается и повышения главного экономического параметра производства ‑ производительности труда.

В модели научно-технического развития МД. Дворцина экономические результаты производственной деятельности впервые связаны с содержанием технологического процесса. Изменение экономических параметров технологического процесса есть результат изменений в его структуре. Развитие технологического процесса складывается из стадий революционного и эволюционного развития. Эволюционное развитие является ограниченным в смысле экономической отдачи и характеризуется следующей математической моделью:

Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования - student2.ru (7)

где L ‑ производительность живого труда; У ‑ уровень технологии; В ‑ технологическая вооруженность;

L= Q/п, (8)

В = Ф/n, (9)

где Q‑ выпуск (годовой чистый продукт); n‑ число работающих в монологическом процессе; Ф ‑ годовые затраты прошлого труда за исключением затрат на предмет труда.

Экономическая граница эволюционного (рационалистического) развития наступает в момент времени, соответствующий минимуму совокупных затрат труда (сумма живого и прошлого груда) или, что одно и то же, максимуму производительности совокупного труда.

М.Д. Дворцин выявил изменения, которые необходимо осуществить в структуре для обеспечения революционного и эволюционного развития технологического процесса. Вместе с тем, в его работах при формулировании закономерностей развития технологического процесса внимание фокусируется на целевой установке по снижению трудозатрат, а не на средстве ее достижения.

Сравнение трех рассмотренных выше подходов к оценке производства позволяет сделать очевидный вывод о преимуществах системного подхода по сравнению с экономическим и технократическим. Системный подход направлен на познание технологической сущности производства, которое объясняет качественное состояние производства, его экономические показатели, и, что особенно ценно, ‑ пути развития.

Тема №4

2. Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования.

3. Закономерности развития и оптимизации технологических систем.

4. Понятие технических систем, законы строения и развития технических систем.

5. Методы и модели оценки научно-технологического развития производства.

1. Понятие системы технологических процессов. Исторические этапы развития систем технологических процессов

Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования

Технологические системы классифицируются по следующим признакам:

• по структуре (параллельные, последовательные и комбинированные технологические системы);

• уровню иерархии (масштабности) (технологический процесс, производственный цех, производственное предприятие, отрасли, отраслевые комплексы, народнохозяйственные комплексы, государства);

• уровню автоматизации (механизированные, автоматизированные и автоматические технологические системы);

• уровню специализации (специальные, специализированные и универсальные технологические системы).

Различные структуры технологических систем схематично изображены на рис. 1.

Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования - student2.ru а

Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования - student2.ru ‑ предметные связи

Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования - student2.ru ‑ информационные связи

Классификация технологических систем производства, закономерности их формирования и функционирования - student2.ru ‑ элементы системы

Рис. 1.Схема структуры систем технологических процессов:

а ‑ параллельная система;

б ‑ последовательная система;

в ‑ комбинированная система

Элементы параллельной системы (рис. 1, а) не зависят друг от друга по материальным потокам сырья (предметным связям), но соединены информационными связями, которые служат для передачи умения и мастерства по изготовлению того или иного продукта, так как в параллельные технологические системы объединяются однотипные по своей сути технологические процессы (вспомним цехи ремесленников).

Общий объем выпуска параллельной системы в натуральном виде складывается из суммы выпусков всех элементов системы.

Выход из строя одного из элементов параллельной системы не влечет за собой прекращение функционирования всей системы. Такие системы еще называют системами с нежесткими технологическими связями с учетом того, что при решении задач развития технологической системы, как правило, необходимо прибегать к остановке и реконструкции некоторого элемента. Параллельные системы позволяют осуществлять такой вывод одного элемента без ущерба для других. Это свойство параллельных систем показывает их приспособленность к технологическому развитию. Кроме того, однотипность элементов параллельной системы приводит к упрощению обслуживания и управления.

Таким образом, характерной особенностью параллельных технологических систем является создание условий для технологического развития. Примерами параллельных технологических систем могут служить технологические участки в производственном цехе, однотипные предприятия в отрасли и т.д.

В последовательной системе технологических процессов (рис.1,б) элементы жестко связаны между собой предметными связями: продукт первого элемента системы становится сырьем для второго и т.д. Для бесперебойного функционирования последовательной системы технологических процессов необходимо обеспечить согласованность между элементами системы по объему перерабатываемого продукта и времени обработки. Выход из строя одного элемента системы ведет к прекращению функционирования всей системы. Поэтому последовательные системы еще называют системами с жесткими связями.

Последовательные технологические системы обеспечивают наращивание объема выпускаемой продукции в единицу времени без принципиальных изменений технологических операций. Причем объем полученной системой продукции в натуральном виде определяется, как правило, лимитирующим звеном, т.е. элементом, имеющим наименьшую пропускную способность и предопределяющим общий выпуск системы. Реальные последовательные технологические системы могут не находиться в оптимальном состоянии.

Таким образом, характерной особенностью последовательных систем является возможность увеличения объема выпуска и практическая невозможность технологического развития в рамках этой системы.

Примерами последовательных систем технологических процессов могут служить цехи в структуре предприятия, предприятия, образующие последовательную цепочку по переработке одного предмета труда.

Реальные технологические системы могут быть комбинированными. Структура комбинированной системы схематично представлена на (рис. 1, в.). Для анализа таких систем необходимо использовать сведения как из области параллельных, так и последовательных систем. В комбинированных системах может наблюдаться преобладание одних или вторых структур.

Не вызывает сомнений, что перед любой производственной системой всегда стоят две стратегические задачи: увеличение выпуска продукции и развитие технологии производства. Решение первой задачи обеспечивают последовательные, а второй ─ параллельные технологические системы.

Закономерным является чередование параллельных и последовательных структур при увеличении иерархии технологических систем:

Ø последовательность технологических операций образует последовательную систему технологического процесса;

Ø однотипные технологические процессы объединяются в параллельную систему производственного цеха;

Ø последовательность цехов образует последовательную технологическую си