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.
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.
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.
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 это находится в домене?
Первое из десяти направлений в домене продвинутого производства Astra Trainer, сочетается с машиностроением и продвинутыми материалами. Смотрите их здесь.