Особенности организации и нормирования труда на автоматизированных (поточных) линиях в пищевой промышленности

Развитие промышленных технологий в последние десятилетия привело к повсеместному внедрению автоматизированных линий во всех отраслях производства. Это позволило существенно нарастить объемы выпуска товаров народного потребления без снижения их качества, в десятки раз повысить производительность труда. В результате роль работника зачастую стала сводиться только к запуску оборудования и контролю над работой машин. В подобной ситуации, казалось бы, потребность в нормировании исчезает. Однако это не совсем так, и даже современные способы организации труда предоставляют некоторые возможности для рационализации, оптимизации, улучшения результатов производства. О том, как это реализуется в пищевой промышленности, читайте ниже.

Главная особенность автоматизированных (аппаратурных) процессов заключается в том, что предмет труда в них проходит все стадии обработки практически без участия человека. Роль работника в них сводится лишь к активному наблюдению за работой автоматов, их регулировке при необходимости, поддержанию заданного режима работы.

Такой тип организации работы называют автоматизированным поточным производством. Оно имеет свои принципы построения:

1. Прямоточность означает, что оборудование и рабочие места располагаются в четкой последовательности в соответствии с технологическим процессом. Таким образом, достигается кратчайший путь движения предмета труда и постоянный темп.

2. Специализация. Не существует автоматических линий, производящих несколько существенно отличающихся друг от друга продуктов. Каждый тип оборудования рассчитан на производ­ство одного, строго определенного типа готовых изделий.

3. Непрерывность означает движение предмета труда без задержек на отдельных операциях цикла.

4. Ритмичность – планомерный выпуск продукции и ритмичность повторения операций.

Для наглядности изобразим стадии выполнения операций на автоматизированных поточных производствах в виде схемы 1:

Схема 1

Особенности технологических процессов на автоматизированных линиях

Большинство линий состоят из отдельных машин, выполняющих определенную операцию в составе производственного цикла. Несмотря на имеющиеся различия в технологии, можно выделить отдельные участки, характерные для любого производства:

1. Участок подготовки и смешивания сырья. Здесь происходит смешивание и первичное накопление подготовленного к переработке продукта. Как правило, этот участок состоит из емкостей с насосами, мешалками, куттерами (измельчитель, или, проще говоря, мясорубка), ваннами. На нем могут обрабатываться мясо, открываться бочки с концентратом, подготавливаться вода, распаковываться мешки с крупой, проводиться проверка сырья на соответ­ствие рецептурам (сортность, вес, содержание каких-либо веществ и микроэлементов). Также на данном участке может проводиться предварительная фильтрация жидкого сырья. Применяется очень высокая степень автоматизации, хотя на стадии распаковки и загрузки довольно часто используется ручной труд.

2. Обработка сырья – непосредственно приготовление практически конечного продукта. Это могут быть купажирование (тогда оно происходит на участке смешивания), нагрев, варка, измельчение, выпаривание, охлаждение. Одна из стандартных операций – обработка воды, используемой в приготовлении. Здесь могут применяться различные устройства для термической обработки, выдержки, заквашивания и т.д.

3. Участок предварительного хранения продукции находится непосредственно перед автоматом упаковки. Как правило, состоит из больших емкостей с подогревом или охлаждением – в зависимости от типа продукта. Именно из таких емкостей (танков) продукция отправляется на розлив, упаковку, укупорку, расфасовку.

4. Автомат для розлива, упаковки, налива, фасовки позволяет наполнять продуктом заранее определенный тип упаковки. Это могут быть лотки, стеклянные банки или бутылки, картонная упаковка, пластиковые бутылки. Здесь же происходит подача материалов для формирования упаковки или непосредственно тары. В дополнение может применяться этикетировочное оборудование для наклейки этикеток и ярлыков.

5. Оборудование для групповой упаковки формирует картонные ящики с определенным количеством упаковок готового продукта, обтягивает их термопленкой.

6. Автомат для формирования поддонов с продукцией. Здесь ящики, как правило, автоматически устанавливаются на поддон в строго определенной последовательности, могут дополнительно обматываться стреч-пленкой.

Отдельно стоит упомянуть, что продукт до розлива чаще всего движется по трубопроводу, а в готовой упаковке по специальным транспортерным лентам, которые проходят через все оборудование линии. В дополнение к названному оборудованию могут применяться укупорочные машины (для стеклотары) или аппликаторы (для наклейки соломки на пакеты с соком или установки пластиковых крышечек).

Типичная последовательность машин в автоматизированной поточной линии представлена на рисунке ниже.

Методика изучения затрат рабочего времени

Для автоматизированных производств можно использовать стандартные методы – фотографию и хронометраж. Однако наиболее полную картину предпочтительно получить с помощью такой разновидности фотоучета, как фотография производственного процесса. Ее достоинство в том, что она позволяет изучать как рабочее время сотрудников, так и продолжительность работы оборудования, соблюдение всех технологических режимов. С помощью подобной процедуры выявляются последовательность и длительность отдельных стадий аппаратурных процессов. В ходе наблюдения удается рассчитать коэффициент времени активного наблюдения, время выполнения ручных операций (если они есть), регистрировать показатели работы оборудования.

Основные элементы, из которых состоит исследование рабочего времени, следующие:

– предварительное изучение технологического процесса;

– подготовка и корректировка методики сбора данных;

– наблюдение;

– обработка результатов.

В процессе подготовки подробно изучаются технологический процесс, состав оборудования; режимы работы; основные факторы, оказывающие влияние на производительность, состав работников и их квалификация; порядок снабжения сырьем и материалами; передовые достижения в данной отрасли. Вот как может выглядеть форма фотографии производственного процесса цеха сухих каш, где вначале наводят смесь, потом выпаривают ее в специальной печи с вращающимся барабаном.

Эта форма – всего лишь возможный вариант решения, при желании в нее можно добавлять данные о температуре, влажности, освещенности, уровне шума и оснащенности рабочего места. В ходе обследования фиксируются все действия рабочего. В фотографии может быть 1 рабочий на 1 единицу оборудования, а не как в примере – 1 рабочий на 2 машины. Определяется фактическое время использования оборудования, время простоев по различным причинам, показатели технологического режима, количество и время загрузки сырья, объем произведенной продукции и количество отходов. По окончании фотографии составляется сводка одноименных затрат (баланс времени).

Рекомендуется проводить подобное обследование в течение 2–3 дней несколькими сотрудниками так, чтобы охватить 3 или 4 смены. По результатам расчетов делаются выводы о загрузке оборудования, соблюдении технологических режимов, производительности линии, использовании времени смены рабочими, производятся сравнение с паспортными параметрами. Могут при необходимо­сти создаваться расчетные балансы рабочего времени и времени использования оборудования.

Для рабочих автоматизированных линий характерен большой удельный вес оперативного времени, так как в состав подготовительно-заключительного времени включается только время, не перекрываемое машинным, то же самое касается и времени на вспомогательные действия.

Оперативное время состоит:

– из машинного времени (бо′льшую его часть работник занимается активным наблюдением);
– вспомогательного времени для запуска, остановки оборудования, не перекрываемого машинным.

Пример 1. Организация труда на автоматах Tetra Pack

На последних моделях разливочных автоматов Tetra Pack рулоны с упаковочным материалом загружаются парно. Пока расходуется один рулон, оператор, не прекращая производство, может поставить второй, который начнет использоваться сразу, как только закончится первый. Соответственно неперекрываемого вспомогательного времени на установку расходных материалов не возникает.

Непосредственно из опыта работы

В некоторых источниках делаются попытки применить для исследования процессов на поточном производстве и определения затрат времени микроэлементные нормативы. Данное направление, безусловно, перспективно. Однако ввиду разных подходов к построению исходных таблиц движений пока что сложно говорить о единообразии применяемых методик. Каждая фирма-консультант в данной области считает наиболее приемлемой «продвигаемую» ею методику, будь то МТМ, MOST, БСМ и т.д. Кроме того, получить «просто так» микроэлементную базу затруднительно, а овладение методикой БСМ с более чем десятком разнообразных таблиц движений представляется делом достаточно сложным. Если у компании есть возможность использовать данный подход, безусловно, им нужно пользоваться.

Виды норм, используемых на автоматизированных линиях

Для автоматизированных линий применяют нормы:

– выработки;

– численности;

– обслуживания.

Норма выработки определяется по часовой паспортной производительности при оптимальном технологическом режиме, бесперебойной подаче сырья, полном использовании всех возможностей оборудования. Вместе с тем для автоматизированных процессов характерна бригадная форма организации труда, в связи с чем выработка определяется не для отдельного участка, а для бригады в целом. Для нормирования целесообразно проводить предварительное исследование методом фотографии рабочего времени, выборочного хронометража либо путем описанной выше фотографии производственного процесса.

Непосредственно из опыта работы

Следует сказать несколько слов о паспортной производительности оборудования. Каждая линия состоит из отдельных узлов. На практике предприятие-установщик сразу синхронизирует все элементы оборудования под одну скорость, производительность. В то же время иногда для комплектации линий покупаются элементы различных марок, с различной производительностью. В указанной ситуации для расчета следует брать производительность самого «медленного» участка. Как ни странно, наиболее узким местом в этом отношении может стать последний участок установки готовой продукции на под­доны.

На практике был случай, когда на таком участке применяли первоначально ручной труд, при этом скорость производства была максимальной. После того как вместо людей поставили машину, оказалось, что ее производительность немного «притормаживает» всю линию. В итоге некоторая экономия на зар­плате оптимизированных укладчиков-упаковщиков была «съедена» потерей скорости выпуска.

В общем виде формула для расчета сменной производительно­сти (П_с) может иметь следующий вид:

П_с = V (Т_см – (Т_п.-з + Т_обсл + Т_от.л),

где V – паспортная производительность линии в час;

Т_см – общая продолжительность смены в часах;

Т_п.-з – подготовительно-заключительное время;

Т_обсл – время на техническое обслуживание;

Т_от.л – время на отдых и личные надобности.

Иными словами, производительность умножается на оперативное время, которое чаще всего в поточном производстве равно машинному (времени непрерывной работы автоматов в течение смены). Как уже было сказано выше, при непрерывном производ­стве время на отдых и личные нужды может отсутствовать, а подготовительно-заключительное время почти полностью перекрываться машинным, поэтому на практике используемых в формуле показателей может быть меньше.

Другой вариант формулы позволяет сразу определять часовую выработку:

П_ч = V × Т_м / Т_см,

где П_ч – часовая производительность;

Т_м – машинное время работы оборудования.

Бывают ситуации, когда периодически возникают непредвиденные остановки оборудования, не зависящие от работников. Это особенно характерно на этапе ввода в эксплуатацию нового производственного комплекса. В таком случае статистическим путем вводят специальный поправочный коэффициент (K_п), например:

K_п = Т_н.о / Т_см,

где Т_н.о – время непредвиденных остановок;

Т_см – сменное время.

Поправочный коэффициент (K_п) применяется, когда нужно скорректировать максимальную паспортную производительность оборудования на фактическое возможное время использования в течение смены. По мере освоения оборудования и устранения причин непредвиденных сбоев он становится выше.

Однако чаще всего необходимость остановок оборудования обусловлена потребностью мойки и санитарной обработки. Так, например, линии розлива соков TBA (автоматы розлива соков фирмы TetraPak имеют индекс модели, например TBA 23) должны промываться при каждом изменении наименования выпускаемого продукта или через 20 ч непрерывной работы. Продолжительность мойки при этом составляет 4 ч, она также осуществляется в автоматическом режиме.

Пример 2. Расчет нормы выработки

Паспортная производительность линии – 3 600 пакетов в час, продолжительность смены – 12 ч, при этом 2 ч в смену уходят на мойку, 30 мин – на подготовку к запуску. Тогда норма выработки в смену составит:

3 600 × (12 – 2 – 0,5) = 3 600 × 10,5 = 37 800 пакетов в смену.

При весе каждого пакета в 200 г получим:

37 800 × 200 / 1 000 = 7 560 кг продукта в смену.

Нормирование численности происходит на основе всестороннего изучения работы всех членов бригады и типов вверенного им оборудования. При анализе затрат времени работников автоматизированных линий особое внимание следует уделить процессу обслуживания линий (контроль и регулировка процессов, активное наблюдение), включая повторяемость и продолжительность операций. Определяется время на обслуживание как отдельного аппарата, так и всей линии. Определив общее время на обслуживание и активное наблюдение, можно рассчитать плановую численность по формуле:

Для определения оперативного времени применяется расчетный баланс рабочего времени, сделанный на основе фотографий. По приведенной формуле определяется плановая численность бригады. Если периоды времени обслуживания отдельных агрегатов работника не совпадают, он может быть задействован на нескольких участках. Такой подход применяется, если работник может переходить с участка на участок и последовательно работать с разными агрегатами. Однако на практике для автоматизированных линий подобная ситуация встречается не так часто и только на некоторых участках, например при первичном наведении купажа и подготовке сырья.

Пример 3. Расчет нормы выработки

В течение одного дня нужно наводить 8 купажей для нектаров по 15 000 т. На каждый из них уходит по 112 мин, или 1,87 ч (112 / 60). Оперативное время сотрудника в смену составляет 10,6 ч, всего в месяц сотрудник занят 15 смен.

Рассчитываем вначале время, которое необходимо для наведения купажей в течение 1 месяца (365 / 12 = 30,4 дня):

8 × 1,87 × 30,4 = 454,8 ч.

Оперативное время сотрудника в месяц будет равно 159 ч (15 × 10,6).

Тогда плановая численность составит 2,86 человека (454,8 / 159). Округляем до 3 человек.

Как уже было отмечено, применение подобного расчета возможно только на некоторых участках. Большинство же линий требуют одновременного запуска и постоянного активного наблюдения. В этом случае распределение численности бригады производится по принципу: 1 участок – 1 рабочее место.

Непосредственно из опыта работы

Порой ситуация складывается таким образом, что даже не при 100%-й загрузке сотрудник сможет обслуживать только 1 участок с оборудованием. Но, к сожалению, работа одновременно всех узлов автоматизированной линии требует именно такого подхода. Производители оборудования, кстати, при передаче технической документации указывают в ней, сколько человек требуется для контроля за участками линии. При вводе в эксплуатацию нового оборудования именно из этих данных и исходят соответствующие производственные службы. Проверка корректности расстановки и поиск путей оптимизации начинаются только после начала стабильной, бесперебойной работы линий.

Рассмотрим типовую расстановку (см. схему 2):

Схема 2

Нормы обслуживания определяются в ситуации, когда оборудование можно запускать последовательно и оператор может быть привлечен к работе на нескольких его единицах. Также их целесообразно определять для сменных наладчиков или слесарей, занимающихся ежедневной подналадкой, мелким ремонтом автоматов и их настройкой, допустим, под новый формат упаковки (например, 0,1 кг вместо 0,2 кг). В общем виде формула для определения нормы обслуживания (Н_о) выглядит следующим образом:

где K_в – коэффициент использования рабочего времени, т.е. отношение полезного фонда рабочего времени (минус отдых и личные нужды) к сменному времени;

N_н, N_п – среднее количество наладок и подналадок в смену на единицу оборудования;

T_н, T_п – трудоемкость в человеко-часах одной наладки и подналадки.

Данные для расчетов получаются одним из названных методов исследования рабочего времени.

Пример 4. Расчет нормы обслуживания

Оперативное время сотрудника составляет 85 % от продолжительности смены, которая длится 12 ч. Каждая единица оборудования требует настройки (подналадки) в среднем 1 раз в смену по 25 мин, или 0,42 чел.-ч (25 / 60). Кроме того, раз в неделю приходится проходить плановые сервисные мероприятия продолжительностью 3,5 ч, т.е. 0,14 раза в смену (1 раз в неделю / 7 дней).

Получим, что норма обслуживания равна:

(12 × 0,85) / (0,42 + 0,14 × 3,5) = 10,2 / 1,31 = 7,78 ед., что округляем до 8 ед. оборудования в смену.

Методика расчетов достаточно проста и основана на обычных логических построениях. Однако, чтобы получить данные для расчетов, необходимы достаточно обширные по времени исследования производственных процессов и их всесторонний анализ.

Как можно оптимизировать процессы на автоматических линиях?

Способов оптимизации процесса, который происходит при минимальном участии человека, не так много. Основная задача управ­ленцев связана с контролем за соблюдением технологического процесса, недопущением неоправданных остановок в результате несвоевременного либо некачественного техобслуживания, сокращением процента брака и устранением потерь рабочего времени. Однако в некоторых случаях возможно предпринять и конкретные организационные мероприятия по оптимизации.

Приведем пример организационных изменений, приведших к положительному эффекту.

Пример 5. Оптимизация численности работников автоматизированной линии

Первоначально, по согласованию с заводом-изготовителем, на каждом разливочном автомате стояло по одному оператору. При этом автоматы находились друг от друга на расстоянии 2 м. Расположение рабочих мест сотрудников выглядело следующим образом (см. схему 3):

Схема 3. Расположение рабочих мест:
1, 4 – автоматы розлива; 2, 3 – пульты управления; 5, 6 – рабочие места операторов; на каждом автомате проходит транспортерная лента.

Функция сотрудников сводилась к запуску оборудования, заправке их бумагой, контролю за процессом розлива. Кроме того, необходимо было по­стоянно наблюдать за ходом перемещения готовых пакетов по транспортеру. При падении одного из них возникает затор или сбой, что приводит к большому количеству брака. В этой ситуации оператор останавливает машину, возвращает пакет на место и снова запускает машину. Как видно на схеме 3, зоны наблюдения обоих сотрудников перекрываются, а пульты управления находятся на расстоянии вытянутой руки.

После анализа рабочего времени, особенностей организации рабочих мест было решено оставить одного сотрудника на 2 автомата, установив ему некоторую доплату за повысившуюся интенсивность работы (см. схему 4). Как выяснилось, частота падений пакетов небольшая и 1 человек вполне может контролировать 2 участка транспортера. В результате численность занятого персонала снизилась без ущерба качеству и скорости производства.

Схема 4

Подобные возможности для улучшений можно выявить только на основе всестороннего изучения технологического процесса, особенностей производства и затрат рабочего времени сотрудников. Как уже было сказано, простора для деятельности нормировщика на автоматизированных линиях меньше, чем на ручных операциях, но даже здесь скрупулезный анализ процедур способствует улучшению определенных результатов.