Производственная инженерия как профессия задаёт себестоимость продукта задолго до появления первого экземпляра. Производственная инженерия — наименее эффектная дисциплина в этом домене и при этом та, что сильнее всего влияет на маржу.
Себестоимость решают до завода
К тому моменту, когда продукт запускают в производство, бо́льшая часть его себестоимости уже зафиксирована. Материал выбран, процессы определены, оснастка существует, линия спланирована, а время цикла — какое есть.
Дальше непрерывное улучшение работает с тем, что осталось, — реальным, но ограниченным остатком.
Завод может срезать проценты. Решения, принятые ещё до появления завода, задают число, к которому эти проценты применяются.
Именно поэтому способность в производственной инженерии — коммерческий вопрос, а не только технический, и именно поэтому организации, относящиеся к ней как к вспомогательной функции, а не как к входным данным для проектирования, платят за это в каждой выпущенной единице.
Что охватывает это направление
Область: процессы, оборудование, планирование и калькуляция затрат, а также организация производства.
Четыре области.
Процессы производства. Механообработка, формообразование, соединение, литьё, формование и финишная обработка — в чём сильна каждая технология, во что обходится и что ограничивает.
Планирование процесса. Последовательность операций, выбор оборудования, задание приспособлений и параметров.
Оснастка и приспособления. Проектирование того, что удерживает и формирует деталь, — часто самая крупная отдельная инженерная работа при запуске нового продукта.
Инженерия затрат. Понимание, откуда берётся себестоимость, её оценка до принятия обязательств и поиск того, что можно из неё убрать.
СамопроверкаПроектировщик вдвое ужесточает допуск на одном элементе, потому что не уверен, сколько на самом деле нужно, и больше в детали ничего не меняется. Прежде чем читать дальше: что этот единственный росчерк пера делает с себестоимостью и почему эта привычка так распространена?Показать ответСкрыть ответ
Допуски влияют на себестоимость нелинейно, поэтому уменьшение допуска вдвое может перевести деталь на другой процесс, другой станок или добавить операцию. Изменение, которое ничего не стоит на чертеже, может сдвинуть всю кривую себестоимости детали. Привычка распространена, потому что жёсткие допуски задают из неуверенности, а не из реальной необходимости: человека, который их назначает, редко учат, во что обходится каждый процесс, а рядом нет никого из производства, кто мог бы об этом сказать.
Четыре решения, которые закрепляют себестоимость
Конкретно — иначе это направление остаётся расплывчатым.
Выбор процесса. То, обрабатывают ли деталь резанием, отливают, формуют, штампуют или печатают, определяет её кривую себестоимости в зависимости от объёма. Процесс, самый дешёвый при сотне единиц, редко остаётся самым дешёвым при ста тысячах, а выбор часто делают на малом объёме и потом никогда не пересматривают.
Назначение допусков. Допуски влияют на себестоимость нелинейно. Уменьшение допуска вдвое может потребовать другого процесса, другого станка или дополнительной операции. Избыточное ужесточение допусков — самая распространённая дорогостоящая привычка в инженерии, и она идёт от неуверенности, а не от реальной необходимости, — тот же тезис, что в статье о машиностроении, только со стороны проектирования.
Стратегия оснастки. Твёрдая оснастка дорога на старте и дёшева в расчёте на деталь; мягкая оснастка — наоборот. Неверный выбор относительно реального объёма и срока жизни продукта — ошибка, которую нельзя исправить после того, как оснастку изготовили.
Планировка и поток линии. То, как движется материал, определяет незавершённое производство, площадь, стоимость перемещений и срок выполнения заказа. Именно здесь встречаются это направление и направление бережливого производства.
Почему проектирование и производство спорят
Самая устойчивая организационная дисфункция в производстве, и она структурная, а не личная.
Цели законно различаются. Проектирование оценивают по функциональности, массе, характеристикам и времени выхода на рынок. Производство — по себестоимости, выходу годных и срокам. Обе стороны делают свою работу.
Последовательность обычно неверна. Проектирование завершается, и только потом спрашивают производство, как это изготовить. К этому моменту дорогие решения уже зафиксированы в чертеже, и вклад производства приходит в виде возражения, а не вклада, — поэтому его и воспринимают плохо.
Обратная связь медленная или отсутствует. Проблемы, обнаруженные в производстве, редко доходят до проектировщиков в форме, которая меняет следующий проект, поэтому те же проблемы повторяются от продукта к продукту.
Ни одна сторона не знает того, что знает другая. Проектировщиков редко учат, во что обходятся процессы. Инженеров производства редко подключают достаточно рано, чтобы на что-то повлиять.
Решение — не регламент. Это производственная грамотность у проектировщиков и проектная грамотность у инженеров производства, а значит это задача обучения, а не реорганизации.
Где это находится внутри домена
Производственная инженерия — первое из десяти направлений в домене продвинутого производства Astra Trainer, который дальше проходит через промышленную автоматизацию и управление, Индустрию 4.0, бережливое производство и Six Sigma, аддитивное производство, качество и надёжность, CAD/CAM и PLM, промышленный IoT и цифровые двойники, цепочку поставок и операции производства, а также обслуживание и управление активами.
Оно сочетается с доменом инженерии и построенного мира в части механической базы, а также с продвинутыми материалами, поскольку выбор процесса и выбор материала — по сути одно и то же решение, только с двух разных сторон. Уроки идут по пять минут, поэтому инженеры выстраивают их вокруг графика запуска. Здесь можно увидеть все десять направлений.
Роли по именам
Инженеры производства. Планирование процесса, оснастка и поддержка производства.
Инженеры по организации производства. Хронометраж, планировка, мощность и поток. Занятость, по прогнозу, вырастет примерно на 11% к 2034 году.
Инженеры-оснастчики. Проектирование приспособлений, кондукторов и штампов. Постоянный дефицит.
Инженеры-технологи по конкретным технологиям — сварке, литью или механообработке.
Инженеры и сметчики по затратам. Небольшая группа с прямым влиянием на маржу.
Инженеры по внедрению новой продукции. Соединяют проектирование и производство — именно здесь спор выше либо разрешается, либо нет.
Программисты ЧПУ. Превращают проект в команды для станка — ближе к производственной инженерии, чем предполагает название должности.
Инженеры производства, поддерживающие линию день за днём.
Сверь это с последним продуктом, который ты запускал в производство
Отмечено: 0 из 5
Три и больше — себестоимость решают, а не обнаруживают постфактум. Меньше — и завод годами будет срезать проценты с числа, заданного ещё до него.
Кого можно обучить этому
Станочники и наладчики. Самая сильная конверсия. Они знают, что процесс действительно может удержать, сколько времени занимает наладка и почему чертёж трудно выполнить, — именно это знание нужно планированию процесса, и его невозможно получить из учебника.
Инструментальщики. В инженерию оснастки, где их суждение о том, что можно изготовить и как это будет изнашиваться, напрямую применимо и по-настоящему редко встречается.
Мастера производства. Знают, где линия реально теряет время, — именно этот вклад больше всего нужен инженерии организации производства.
Программисты ЧПУ. Короткий шаг в планирование процесса и производственную инженерию.
Инженеры-механики. Им не хватает слоёв процесса и затрат, которые инженерное образование освещает поверхностно.
Контролёры качества. Понимают, что идёт не так и как часто, — это питает работу над возможностями процесса.
Опасности оборудования и процессов. Производственная среда несёт механические, термические, химические опасности и риски, связанные с давлением, регулируемые нормами безопасности с требованиями к ограждению, изоляции энергии и компетенции для конкретных задач. Некоторые процессы сопровождаются дополнительными режимами — сварочным дымом, вдыхаемой пылью и опасными веществами. Обучение развивает инженерное понимание и осведомлённость об опасностях. Оно не даёт допуска на объект, компетенции для конкретной задачи или разрешения эксплуатировать оборудование.
Что взять с собой
Бо́льшая часть себестоимости продукта закрепляется ещё до начала производства, а непрерывное улучшение работает с тем, что осталось.
Выбор процесса, допуски, стратегия оснастки и планировка линии — четыре решения, которые задают итоговое число.
Проектирование и производство спорят, потому что последовательность подключает производство после дорогих решений, а это превращает вклад в возражение.
Решение — взаимная грамотность, а не регламент, а значит это задача обучения с понятной отдачей.
А станочники, инструментальщики и мастера держат практическое суждение, на котором держится эта роль. Именно эта конверсия работает.
Проверь себя
Вопрос 1 из 3
Деталь запустили в производство при объёме 500 штук в год, и выбранный тогда процесс всё ещё используется сейчас, когда спрос достиг 60 000. Чего ожидает статья?
Где на самом деле решается себестоимость производства?
До начала производства — в выборе процесса, назначении допусков, стратегии оснастки и планировке линии. Непрерывное улучшение работает с тем, что остаётся после этих решений.
Почему избыточное ужесточение допусков так дорого обходится?
Потому что допуски влияют на себестоимость нелинейно. Уменьшение допуска вдвое может потребовать другого процесса, станка или дополнительной операции, а жёсткие допуски часто задают из неуверенности, а не из реальной необходимости.
Почему проектирование и производство конфликтуют?
Их цели законно различаются, а обычная последовательность означает, что с производством советуются уже после того, как дорогие решения зафиксированы в чертеже, поэтому его вклад приходит как возражение, а не как участие.
Кто переходит в производственную инженерию?
Станочники и наладчики, знающие, что процесс может удержать и почему чертёж труден; инструментальщики — в инженерию оснастки; мастера производства — в инженерию организации производства; программисты ЧПУ — в планирование процесса.
Где производственная инженерия находится в домене?
Первое из десяти направлений в домене продвинутого производства Astra Trainer, сочетается с машиностроением и продвинутыми материалами. Смотрите их здесь.