Задача оперативного регулирования.
5. Пример решения задачи календарного планирования.
1. Подсистема оперативного управления производством (ОУП) предназначена для управления производством и выпуском готовой продукции путем эффективной координации действий различных производственных подразделений на сравнительно не больших отрезках времени (месяц, декада, сутки, смена). В ОУП часто выделяют фазы:
1. планирование, т.е. прогнозирование желаемого состояния объекта управления;
2. учет, т.е. сбор и анализ информации о прошлых и текущих состояниях объекта управления;
3. регулирование, т.е. анализ отклонений от установленных плановых заданий и принятие оперативных мер по ликвидации их.
Очевидно, что деление процесса оперативного управления на фазы условно, так как работы по планированию, учету и регулированию ведутся непрерывно. Подобное разбитие удобно для укрупненного выделения основных функций управления, характерных для каждой фазы ОУП. Перечислим некоторые из этих функций.
Фаза планирования:
1. составление межцехового календарного плана, координирующего работу цехов и служб;
2. расчет календарных графиков, определяющих порядок, последовательность и сроки изготовления продукции;
3. расчет сменно-суточных заданий на каждое рабочее место и др.
Фаза учета:
1. оперативный пооперационный учет;
2. учет наличия готовых деталей, сборочных единиц и изделий на складах;
3. учет простоев оборудования и др.
Фаза регулирования:
1. выявление отклонений фактического изготовления от планового;
2. корректировка плановых заданий с учетом отклонений и др.
Характер ОУП зависит от типа производства (серийный, массовый, единичный) и от принятой на предприятии системы оперативного управления. На предприятиях авиационной промышленности наиболее часто применяются показания, подетальная и комплектная системы ОУП.
В показанной системе планирование, учет и регулирование осуществляется по каждому заказу в отдельности. Эта система применяется как правило, в опытном (единичном) производстве.
Подетальная система предусматривает календарное планирование, учет и регулирование по количеству и срокам для каждого наименования детали или узла. Эту систему применяют для изделий малой и средней сложности на предприятиях серийного и массового производства. В авиационной промышленности она находит широкое применение на двигателестроительных и приборостроительных заводах.
Комплектная система характеризуется тем, что производительные программы цехов содержат лишь данные о количестве и сроках выпуска комплектов деталей и узлов, входящих в состав изделия. Эта система применяется на серийных авиационных (главным образом, самолетостроительных) при планировании одновременно нескольких многономенклатурных изделий с длительным производственным циклом изготовления. Она упрощает межцеховое, но усложняет внутрицеховое планирование.
Основными проблемами подсистемы являются:
1. на фазе планирования отсутствие эффективных методов решения задач календарного планирования;
2. на фазе учета – отсутствие достаточно простых, производительных и, главное, надежных средств сбора и регистрации производственной информации;
3. фаза регулирования вообще разработана очень слабо, поскольку все усилия проектировщиков, как правило, сосредотачиваются на решении задач планирования и учета.
Рассмотрим эти проблемы каждой фазы ОУП отдельно и более подробно.
2. Задачи оперативного управления производством часто называют задачами календарного планирования, т.е. планирования во времени. Причем собственно календарными считаются задачи, относящиеся к составлению календарных графиков по дням, сменам, часам работы. Задачи управления на уровне декады, месяца, квартала называют обычно объемно-календарными, или задачами декадного, месячного, квартального планирования.
Формирование класса этих задач связанные с одной из первых попыток решения экономических проблем методами математического программирования в начале 50-х годов. С тех пор актуальность задач не только не уменьшилось, а наоборот сильно возросла. Увеличился диапазон подходов к решению, но одновременно выявились трудности их реализации даже с помощью самых современных ЭВМ.
С математической точки зрения задача календарного планирования представляет собой сложную комбинаторную задачу, имеющую множество решений, среди которых необходимо найти решение, оптимальное в смысле некоторого критерия. Данная задача может быть решена точно или приближенно, в соответствии с этим и методы ее решения делятся на точные и приближенные.
Приближенные методы
С появлением ЭВМ широкое развитие получили методы моделирования, в которых используются многие приемы (локальные правила), применяющиеся при ручном способе составления расписаний. Локальное правило календарного планирования это такое правило, которое используется рабочим-станочником при выполнении запланированных работ и требует от него только знания работ, ожидающих своей очереди перед его станком. Известно множество локальных правил, каждое из которых дает расписание, близкое к оптимальному для конкретной модели календарного планирования.
Предпочтительность этого или иного правила в зависимости от размерности задачи или от последовательности прохождения машин определить трудно. Необходимо отметить, что во всех указанных исследованиях определяется лишь расписание, близкое к условно оптимальному, т.е. к расписанию, оптимальному в условиях применения определенных локальных правил.
Многочисленные экспериментальные исследования подтвердили хорошую работоспособность локальных правил при решении задач календарного планирования практически значимой размерности. Этим объясняется тот факт, что наиболее известные компьютерные системы оперативного управления, созданные в конце 60-х и начале 70-х годов зарубежными специалистами, были основаны на использовании ранее упоминавшихся локальных правил. Наиболее широкое распространение за рубежом получила система CAPOSS (capacity planning and operations seguencing system), разработанная специалистами фирмы IBM (США). В системе реализуются функции долгосрочного, краткосрочного планирования, производится расчет времени изготовления заказов и составляется последовательность операций с использованием локальных правил SIOиLRT, а так же правила априорных (внешних) приоритетов, в соответствии с которым каждому заказу или операции присваивается приоритет, определяющий очередность их назначения на выполнение. Необходимо отметить, что при всех больших возможностях системы CAPOSS в любом случае получается такой вариант расписания, близость которого к оптимальному остается не известной. Это связано с отсутствием информации как о характере изменения целевой функции в области допустимых расписаний, так и о границах этой области. Для определения оптимального решения существуют методы поиска, основанные на направленном переборе допустимых расписаний вариантов расписаний. Основным препятствием для применения этих методов требования к большому объему оперативной памяти и ограничения на допустимое время решения задачи.
3. Задачи оперативного учета важны не только сами по себе, но и являются информационной базой для задач регулирования хода производства и для задач регулирования хода производства и для задач финансово-бухгалтерской деятельности.
Принцип решения задач очень просты, хотя реализация их связана со значительными технологическими трудностями, в первую очередь это проблемы сбора и передачи оперативной информации. В подсистеме ОУП обычно решаются следующие учетные задачи:
1. учет движения деталей по цехам и участкам;
2. учет выполнения подетального плана по цехам и участкам;
3. оперативный учет брака в производстве.
Исходная информация поступает с маршрутных карт (перемещение с одного участка на другой), накладных сдачи (отправление готовых изделий за пределы цеха или корпуса), рапортов сдачи (фактическое выполнение изделий на участке), актов о браке. Кроме этих первичных документов сведения о фактическом выполнении изделий на участке могут поступать в вычислительную машину и непосредственно с регистраторов производства, минуя стадию документирования. Первичные документы вводятся в ЭВМ в каждый сеанс обслуживания. Частота сеансов (ежесуточная или ежемесячная) устанавливается в зависимости от типа производства, цикла изготовления и т.д. и в соответствии с потребностями задач регулирования.
4. Кроме простых способов воздействия на ход производительного процесса (изменение производственной программы, формирование обязательной номенклатуры в производственной программе участка), можно выделить два более сложных механизма воздействия:
1. использование межоперационных пролеживаний и внутренних простоев оборудования;
2. использование резервов производительности труда (необходимо учесть, что действующие временные нормы на предприятии - усредненные, существуют еще резервы производительности).
Реализация этих механизмов осуществляется на двух уровнях:
1. корректировки календарного плана участка,
2. корректировка межцехового календарного плана.
На уровне межцеховом можно принимать решения об увеличении сменности, перевода рабочих с одной группы оборудования на другую.
В задачах регулирования важное значение имеет частота воздействия фазы регулирования на фазу планирования.
Обычно период между воздействиями выбирается с учетом следующего фактора:
пересчитывать планы возможно реже, но при этом не подвергаться риску оказаться в нежелательных областях регулирования. На практике этот период устанавливается эмпирически.
5. Исходные данные для решения задачи календарного планирования включают:
а) производственную программу: (код изделия, количество, дата выпуска (табл. 2.3.1))
б) маршрутную технологию изготовления изделия (номер операции, код операции, вид оборудования, время выполнения (табл. 2.3.2))
в) описание рабочего центра (количество рабочих мест, номер рабочего места, вид оборудования).