Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние автоматизаци и проэктирования технологических процессов изготовления одежды из меха 13
1.1 Этапы проектирования технологических процессов изготовления меховой одежды 15
1.2 Современные системы автоматизированного проектирования одежды 23
1.3 Применение математических моделей и методов для решения задач подготовка производства одежды 27
1.4 Особенности технологических процессов изготовления меховой одежды 30
1.5 Способы представления информации о технологических процессах изготовления швейных изделий 3S
1.6 Постановка задач исследования и описание подхода К автоматизации проектирования технологических схем процессов изготовления меховой одежды 42
Выводы к главе I 43
2 Описание структуры технологических процессов изготовления меховой одежды
2.1 Формирование структурных элементов 45
2.2 Построение сетевой модели 48
2.3 Проектирование базы данных 54
2.3.1 Модель предметной области 54
2.3.2 Логическая модель
Выводы к главе 2 61
3 Распределение работ между исполнителями определение порядка и сроков их выполни на основе применения методов дискретной оптимизации 62
3.1 Постановка задачи 63
3.2 Модель целочисленного программирования распределения работ 63
3.3 Определение порядка и сроков выполнения работ с применением циклических расписаний 69
3.4 Результаты вычислительного эксперимента 74
Выводы к главе 3 85
4 Разработка и реализация алгоритма автоматизированного проектирования технологических схем процессов изготовления меховой одежды 86
4.1 Описание алгоритма 87
4.2 Формирование информации о технологическом процессе 89
4.3 Распределение работ между исполнителями 97
4.4 Построение циклических расписаний 100
Выводы к главе 4 %Д 103
Заключение 104
Список литературы 106
- Современные системы автоматизированного проектирования одежды
- Особенности технологических процессов изготовления меховой одежды
- Построение сетевой модели
- Определение порядка и сроков выполнения работ с применением циклических расписаний
Введение к работе
Актуальность темы. Автоматизация проектирования является одним из актуальных направлений совершенствования технологической подготовки Производства меховой одежды. 1 Іримснение автоматизированных систем на стадии проектирования позволяет сократить материальные и трудовые затраты производства и повысить эффективность труда специалистов.
Известные б настоящее время системы автоматизированного проектирования (САПР) одежды, такие как «Грация» [26-28, 166], «Ассоль» [9-13J, «САПР-мех» [36-39], «MtfKC-P» [51], «Комтенс» [159], «JulM» [162] и др. [20, 41, 84, 85, 94, 95, 122-125, 130, !JS, 157, 164, 165], в том числе зарубежные «Fnvestronika» (Испания) [17, 160], «Gerber» (США) [158, 167], «Leklra» (Франция) [163], «Grafts» [161] реализуют многие этапы проектирования швейных изделий. Этап проектирования технологических процессов изготовления швейных изделий остается одним из слабых звеньев САПР технологического назначения. В основном автоматизированные системы предлагают проектирование процессов в режиме, в котором система, как правило, выступает в качестве автоматизированного информационного справочника и средства оформления технологической документации.
Опыт применения современных САПР в швейной промышленности не позволяет в настоящее время использовать их потенциальные возможности для предприятий, изготавливающих меховую одежду. Это объясняется сложностью их адаптации к специфическим условиям производства одежды из натурального меха. Специализированная «САПР-мехи предназначена для автоматизации конструкторско-тсхнологической подготовки скорняжного производства, и в ее модуле «Технолог» отсутствуют функциональные возможности проектирования технологических процессов изготовления меховых изделий.
Большой вклад в разработку методологии проектирования технологических процессов изготовления одежды внести ученые: Мурыгин Б. И.у Мокеева Н, С, Назарова А. И., Кулу-Заде Р. А., Реут Т. Н., Комиссаров О. ГО., Скирута М. А. и др. [15, 25,29, 33-35, 46, 54,60,79, 93,97, 98, 101-107, 113, 114, 121, 131-133, 151]. Однако следствием применения традиционных для швейной промышленности методов проектирования процессов изготовления изделий в производстве меховой одежды является увеличение непроизводительных затрат времени.
В связи с этим актуальным представляется разработка подхода к автоматизации проектирования технологических процессов изготовления одежды из натурального меха, учитывающего особенности се производства и обеспечивающего минимальные непроизводительные затраты времени. Успешное продвижение в указанном направлении требует более широкого применения математического аппарата.
Цель диссертационной работы состоит в автоматизации проектировании технологических схем процессов изготовления меховой одежды с применением моделей и методов дискретной оптимизации.
Дли достижения поставлеЕшой цели решались следующие задачи: - разработка подхода к автоматизации проектирования технологических схем процессов изготовления меховой одежды е целью минимизации непроизводительных затрат времени; - построение и апробация математических моделей диекретЕшй оптимизации для автоматизация проектирования технологических схем процессов изготовления одежды из натуральної о меха; - создание базы данных (БД), содержащей информацию о структурных элементах технологических процессов изготовления меховой одежды; - разработка и реализация алгоритма автоматизированного проектирования технолОЕ'ИЧеских схем процессов изготовления одежды из ого меха.
Диссертация выполнена в рамках госбюджетной НИР кафедры технологии швейных изделий Омского государственного института сервиса (ГЕ-02-05 Яй ГР 01200503413).
Методы исследований. В работе использовались методы системного анализа, дискретной оптимизации, целочисленного проіраммирования, сетевого планирования и управления, теории расписаний, а также современные достижения в области проектирования технологических процессов и при мене инл компьютерных технологий.
Научная новизна работы состоит it следующем.
1. Разработан подход к автоматизации проектирования технологических схем процессов изготовления меховой одежды, основанный на применении дискретной оптимизации, отличающийся от применявшихся ранее методов возможностью минимизировать непроизводительные затраты кремени. Указанный подход заключается в следующем; - описание структуры технологических процессов изготовления изделий из меха с использованием методов сетевого планирования и управления; - распределение работ среди исполнителей на основе применения методов целочисленного программирования; - определение порядка и сроков выполнения работ с учетом непроизводительных затрат времени с помощью построения циклических расписаний.
2. Предложен способ описания структуры технологических процессов изготовлении одежды из натурального меха в виде сетевого графика» сформированного с учетом предметной специализации исполнителей, позволяющей сократить продолжительность пролежек деталей изделий в процессе их обработки и простоев исполнителей. 3. Построена модель целочисленного программирования для распределения работ сетевого графика среди исполнителей с целью минимизации числа, передач изделия меж;іу ними при выполнении критических работ.
Практическая значимость результатов работы. Предложенные подход к автоматизации проектирования технологических схем процессов изготовления меховых изделии и математические модели могут быть исполь'іОланм для решения практических задач технологической подготовки производства предприятий меховой отрасли, а также предприятий других отраслей в условиях серийного и мелкосерийного производслш. Применение рассмотренных математических моделей и алгоритмов для автоматизации отдельных этапов технологической подготовки производства меховой одежды позволит сократить трудовые и временные затраты на проектирование, повысить эффективность труда специалистов. Разработанные база ланных и программные модули системы автоматшировашюі"о проектирования технологических схем процессов изготовления одежды из меха могут быть использованы как самостоятельные или в сочетании с имеющимися подсистемами САПР меховых изделий на предприятиях отрасли, а также л процессе обучения специалистов.
Автор еыносит на защиту следующие положения: подход к автоматизации проектирования технологических схем процессов изготовления меховой одежды с целью минимизации непроизводительных затрат времени, основанный на использовании методов дискретной оптимизации; способ описания структуры технологических процессов изготовления одежды из натурального меха с учетом предметной специализации исполнителей на основе применения методов сетевого планирования и управления; математическую модель целочисленного программирования для распределения работ между исполнителями, ^ч
Апробацил рйботы. Основные результаты и положення диссертационной работы докладывались и обсуждались на III Международной научно-практической конференции «Современные тенденции и перспективы развития образования в высшей школе» (г. Омск, 2005 г.); научно-практической конференции IV Между народного фестивали «Формула моды» (г. Омск, 2007 г.); V Международной научно-практической конференции форума «Омская школа дизайна» (г. Омск» 2007 г.); Международной научно-технической конференция «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» (г. Москва, 20ОК г.); Межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (г. Иваново, 2008 г.); заседаниях кафедр «Технология шлейных изделий» и «Высшая математика и информатика» Омского государственного института сервиса, 2005 - 2008 п\
Публикации, Основные результаты проведенных исследований отражены в 9 печатных работах, а том числе в двух нз списка БАК. Получено свидетельство о регистрации программного приложения «Технология меховой одежды» в отраслевом фонде алгоритмов и программ № 50200801660.
Внедрение результатов работы. Результаты исследований внедрены в филиале «Иртыш» РООИВКиК и Дизайн-группе «Сибирская зима» (г. Омск), а также в учебный процесс Омского государственного института сервиса при подготовке специалисток отрасли. зад; рай
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, приложений. Диссертация изложена ни 165 страницах, содержит 48 рисунков и 16 таблиц, зкншчаст 168 наименований использованных литературных источников.
Во саедеиии обосновывается актуальность темы, формулируются цель и задачи исследования, отмечается научная новизна и практическая значимость іотьі, кратко излагается содержание диссертации, приводится сведения об ее .робации.
В первой главе приведен анализ современного состояния автоматизации проектирования технологических процессов изготовления одежды из натурального меха с целью выявления проблем, стоящих перед отраслью.
Описаны этапы просктироваЕшя технологических процессов изготовлении меховой одежды, Отмечено, что одним из основных этаяой является проектирование схемы разделения труда. Изложены существующие принципы и методы ее проектирования,
Выделен ряд особенностей технологических процессов изготовления одежды из натурального меха. Традиционный способ запуска изделий через такт процесса и специализация испошштелей по виду используемого оборудования приводят к увеличению издержек производства меховой одежды, в частности, непроизводительных затрат времени.
Вопросы использования современных компьютерных технологий в проектировании технологических процессов изготовления меховой одежды в настоящее время недостаточно разработаны. Актуальным является совершенствование технологической подготовки производства предприятий меховой отрасли на основе разработки автоматизированных систем проектирования и применения моделей н методов дискретной оптимизации.
Обоснована необходимость разработки подхода к автоматизации проектирования технологических схем процессов изготовления одежды из натурального меха с целью минимизации непроизводительных затрат времени. Приводится постановка задач исследования и описание предлагаемого подхода.
ИЗГО] план испо тех»
Вторая глава посвящена первому этапу предложенного подхода — разработке способа описания структуры технологических процессов изготовления одежды из натурального меха с применением методов сетевого планирования и управления. С целью обеспечения предметной специализации исполнителей необходимо, чтобы единицы членения процессов имели «логическую завершенность обработки и представляли функциональную целостность.
С учетом указанных требований сформированы структурные элементы процессов изготовления меховой одежды на примере пальто женского из меха норки, и разработана их классификация, которая положена в основу организации БД для автоматизированного проектирования.
Технологический процесс изготовления меховых изделий представлен в виде сетевого графика, позволяющего і* условиях автоматизированного проектирования реализовать предметную специализацию исполнителей, тем самым сократить непроизводительные затраты времени, возникающие при передачах изделий между исполнителями, а также отобразить взаимосвязи элементов процессов.
Разработана логическая модель реляционной БД, содержащей технологическую информацию о структурных элементах процессов изготовления меховой одежды, Описана предметная облапь проектируемой БД, выделены ее основные объекты. Для объектов определены списки атрибутов, содержащие значимые характеристики,
Б третьей таее описываются второй и третий этапы предложенного подхода к автоматизации проектирования технологических схем процессов изготовления шнейных изделий из меха, основанные на использовании моделей и методов дискретной оптимизации,
Приводится содержательная постановка задачи распределения работ между исполнителями и определения порядха и сроков их выполнения. Излагается построение модели цслочислєеіного программирования для распределения работ между исполнителями. Описывается алгоритм формирования циклических расписаний для определения порядка и сроков выполнения работ.
Для апробации разработанного подхода к автоматизации проектирования технологических схем процессов изготовления меховой одежды и предложенных математических моделей выполнен вычислительный имен? для различных моделей женского пальто из меха норки.
Результаты экспери мента подтьерждагот зффекі а ш шсть подхода и рассмотренных математических моделей. В ходе эксперимента установлена зависимость оптимального значения целевой функции от коэффициенту характеризующего отклонение расчетного времени выполнения организационных операций от такта процесса. Проанализированы зависимости различных параметров циклического расписания от времени цикла. Даны рекомендации по оценке проектных решений,
Четвертая zita#a і ніс ид ще на разработке и реализации алгоритма автоматизированного проектирования технологических схем процессов изготовления меховой одежды. Приводится схема алгоритма, описывается программное обеспечение системы автоматизированного проектирования технологических схем процессов изготовления одежды из меха в виде комплекса, состоящего из пользовательского приложения «Технология меховых изделий» и двух модулей «Распределение работ» и «Построение расписаний». Описывается их пользовательский интерфейс*
Про граммное обеспечение систем ы позволяет ф орм ировать технологическую последовательность обработки меховых изделий, определять длительности работ и распределить их между исполнителями, устанавливать порядок и сроки выполнения работ с учетом непроизводительных затрат времени, рассчитывать другие показатели процесса.
В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.
В приложениях содержатся классификация структурных элементов технологиче ских процессов изготовления изделий из ігзтурального меха, результаты вычислительного эксперимента по распределению работ между исполнителями и построению циклических расписаний,
Автор выражает благодарность профессорам Нагорной 3. Е. и іолоколоиу А, А,, к, ф.-м, н. Серваху В. В. за полезные замечания при нении работы.
Современные системы автоматизированного проектирования одежды
Основными задачами автоматизации ТПП являются обеспечение качества проектных решений, а также сокращение врсмсЕшых и материальных затрат на подготовку производства при обновлении или увеличении номенклатуры производимой продукции.
Одной из первых практических разработок» посвященных автоматизации проектирования СРТ, является система автоматизированного проектирования технологического процесса изготовления детского платья, созданная специалистами Новосибирского филиала МГУДТ (81). С помощью полсистемы проектирования процессов решаются задачи: составления ТП обработки изделия; разработки СРТ; расчета технико-экономических показателен. Подсистема управления процессом позволяет осуществлять оперативное перераспределение работы в потоке, учет выработки на рабочем месте и расчет заработной платы рабочих швейного потока.
Автоматизация подготовки швейного производства получила интенсивное развитие в современных системах автоматизированного проектирования (САПР) [б]. В настоящее время на российских предприятиях швейной промышленности успешно внедрены САПР одежды, такие как «Investronika» (Испания) [17, 160], «Gerber» (США) [158, 167], «Lektra» (Франция) [163], «Грация» («Инфоком») [26-28, 166], «Ассоль» (МФТИ) [9-ІЗ], «САПР -мех» (ОАО «НИИМП») [36-39], «МИКС-Р» (ООО НПЦ «Реликт») [51], «Bleandr» (НТЦДТ) [162] и др. [20, 41, 84, 85, 94, 95, 122-125, 130, 135, 138, 157, 159, 161, 162, 164, 165].
В базовый состав САПР одежды входят программные подсистемы и модуля, которые выполняют определенные функции. Данные, представленные в таблице 1.1, позволяют увидеть функциональные возможности наиболее известных в швейной промышленности САПР,
Наибольшее развитие получила автоматизация проектных работ, выполняемых на этапе конструкторской подготовки производства. Подсистемы, позволяющие аятоматиэировать работы, связанные с дизайном материалов для одежды и разработкой каталогов моделей, конструированием швейных изделий, техническим размножением и раскладкой лекал, имеют высокий уровень реализации практически во всех САПР.
Решение задач ТПП выполняется подсистемами САПР: «Ассоль», «Грация», «Комтенс», «МИКС-Р», «Julivi», «Eieandr» и др.
Подсистема «Технолога в САПР «Ассоль» [12] предназначена для организации рабочего места технолога и позволяет выполнять следующие работы: заполнение и ведение необходимых технологических спраиочЕіиков, баз данных; формирование ТП обработки изделий; составление СРТ; организацию, ведение и печать технологической документации.
На начальном этане работы в подсистеме «Технолог» производится заполнение справочников ассортимента изготавливаемых изделий; моделей (классов) оборудования и их технологических характеристик; специальностей, разрядов и тарифных ставок по видам работ, принятых на предприятии, а формирование баз данных ТО.
ТП обработки изделия создастся в результате последовательной выборки ТО из технологического процесса, разработанного для изделий ассортиментной группы. Для каждой ТП автоматически формируется отчет, включающий перечень ТО по обработке изделия, их параметры, стоимость и трудоемкость изготовления изделия и пр. Щ г
Подсистема «Технолог» позволяет выполнять разделение труда в автоматизированном режиме, который заключается в последовательном переборе технологом ТО по обработке изделия и распределении ire между исполнителями. Для составленной СРТ подсистема формирует отчет, который содержит информацию для каждого исполнителя (перечень ТО, стоимость и фудоемкость обработки) и итоговую информацию (стоимость изделия, общие затраты времени на его изготовление, выпуск, процент использования оборудования и пр.). Механизм редактирования позволяет оперативно корректировать существующие СРТ в случае изменения состава исполнителей.
Идейно близки к рассмотренной подсистеме технологические модули, входящие в состав САПР «Грация» [26-28, 166], «Комтенс» [159], «МИКС-Р» 51], «Julivi» [162], «Elearidr» [161]. Следует отметить, что вышеперечисленные САПР предназначены для подготовки производства изделий из текстильных материалов и трикотажных полотен. Так как процесс изготовления изделий из натурального меха имеет свои особенности, адаптация САШ3 швейной промышленности к условиям производства меховой одежды затруднена.
Функциональные возможности модуля «Технолог» специализиронанной «САПР-мех» сводятся к завершению цикла конструкіорско-технологичсской подготовки подготовительно-скорняжного производства [3G-39]. Программные продукты, представленные в работам [ ] 6, 44, 5Э, 137], также предназначены для автоматизации отдельных этапов подготовительно-скорняжного производства предприятий, изготавливающих меховую одежду.
Проведенный анализ показывает, что современные компьютерные технологии открывают широкие возможности дня автоматизации подготовки производства одежды и решения большого числа возникающих при этом достаточно сложных задач. Однако проектирование технологических процессов изготовления одежды, в том числе и меховой, остается до сих пор одним из слабых звеньев в САПР одежды. Существующие в швейной промышленности автоматизированные системы не в полной мере позволяют учесть особенности конкретной производственной системы и предлагают проектирование технологических процессов в режиме, когда система выступает в качестве электронного информационного справочника и является средством оформления технологической документации для разрабатываемою процесса. Принятые решения основываются на ЗЕШНИЯХ, интуиции и опыте проектировщика, при этом выбранные варианты не всегда являются наилучшими. Актуальной является разработка системы автоматизированного проектирования технологических процессов изготовления меховой одежды. техиолі
Особенности технологических процессов изготовления меховой одежды
В общем виде последовательность сборки меховых изделий аналогична последовательности сборки одежды из текстильных материалов. Но существует ряд особенностей технологии пошива меховой одежды, обусловленных ;войствами пушно-мехового полуфабриката: пластичностью, упругостью и толшизюй кожевой ткани шкурок, их размерами, наличием волоса на лицевой поверхности и т. п. Для устранении влияния пластичности, широко применяемой в скорняжном производстве, предусматриваются операции начальной обработки но упрочнению мехового верха, которые направлены на предохранение срезов и поверхности деталей меховош скроя от растяжения в процессе пошива и носки менового изделия. Кроме этого, разница п толщине кожевой ткани мехового верха и применяемых материалов в качестве подкладки изделий вызывает необходимость в местах соединения подкладки с изделием располагать обтачку - полоску подкладочной ткани. Поэтому дополнительные операции по упрочнению деталей меховога скроя и соединению обтачки с изделием следует считать главными особенностями традиционной технологии пошита меховых изделий [!42].
В процессе изготовления меховых изделий практически отсутствуют ТО по тепловой обработке деталей, так как температура сваривания кожеаой ткани низкая, и воздействие температуры на меховой полуфабрикат вызывает его деформацию, В этом случае формообразование изделия осуществляется конструктивными приемами и потяжкой кожевой ткани; операции разутюживания швов заменяются их расправкой специальным приспособлением вручную. По этой же причине работа с натуральным мехом имеет ряд ограничений в использовании клеевых термоматсриалов.
Указанные специфические свойства мехового полуфабриката и особенности технологии пошива изделий рассматриваемого ассортимента определяют преобладание ручных ТО в общей трудоемкости изготовления изделия. В технологических процессах небольшой мощности (на предприятиях, работающих в данном сегменте, численность процессов 3-HG человек является наиболее распространенной) их доля составляет 65—80 %, а низкий уровень механизации труда исполнителей определяет узкую номенклатуру ользусмого оборудования, что влечет за собой неэффективность соблюдения требопания специализации ОО по видам используемого оборудования.
В отличие or изделий из текстильных материалов, меховые изделия обладают незначительным конструктивным и технологическим разнообразием. Это обусловлено тем, что, во-первых, основной дизайнерский прием создания новых моделей заключается в использовании фактур волосяной поверхности мехового сырья, а членения мехового полуфабриката снижают его эстетическую ценность. Во-вторых, низы соединения деталей мехового изделия значительно снижают его прочность, и, следовательно, долговечность-В-третьих, мех, как дорогостоящее сырье, требует рационального использования его площади.
Перечисленные технологические особешюсти одежды из натурального меха оказывают влияние на п роектирс ван не и фу н кцкон ировани с технологических процессов изготовления.
Небольшая численность исполнителей в технологических процессах изготовления изделий из меха предполагает отсутствие кратности ОО, Это означает, что расчетное время выполнении ОО в рассматриваемых процессах соответствует условиям согласования (1.4), а не (L6).
В проектировании СРТ традиционный подход к специализации ОО по виду применяемого оборудования не приносит требуемых эффективности производства меховой одежды и ее качества. Это объясняется несколькими факторами. Во-первых, низкий уровень механизации труда обуславливает большое значение человеческого фактора при обработке изделия. В шаек условиях поузловая обработка обеспечивает качество изготавливаемого изделия. Во-вторых, узкая номенклатура используемого оборудования вызывает необходимость объединения разных по видам работ ТО Б одну ОО, что приводит к нарушению требования узкой специализации ОО по виду еняемого оборудования- В-третьих, в технологических процессах с ебольштщ числом исполнителей вследствие специализации ОО по применяемому оборудованию возникают продолжительные пролежки детален изделий в процессе их обработки и простои исполнителей, увеличивающие длительность производственного цикла . В таких условиях целесообразно перейти к предметной специализации ОО. Это объясняется следующим.
При комплектовании ТО в ОО происходит преобразование технологических связен а организационно-технологические связи (ОТС)-Минимизация количества О ГС н процессе уменьшает затрати времени на вспомогательные технологические приемы, сокращает длительность производственного цикла и обеспеч и вает рацис-нал ьное и спользован не производственных площадей [103, 106]. Рисунок 1.3 демонстрирует, что для процессов малой мощности при специализации исполнителей по видам используемого оборудования объединение в ОО несмежных ТО приводит к многочисленным О ГС межд) исполнителями (рисунок 1,3, и). Число О ГС может быть меньше & случае наличия смежных технологических связей, то есть при предметной специализации ОО (рисунок 1,3,6).
В технологических процессах небольшой мощности при существующем запуске каждого следующее изделия а обработку через такт процесса (1.1) у исполнителей возникают дополнительные простои и очереди в выполнении операций при обработке изделий с разным сроком запуска2. В этом случае также появляются непроизводительные затраты времени. Кроме того4 в течение рабочей смены требуется оператнрнос определение порядка выполнения ТО исполнителями,
Построение сетевой модели
Особенность систем СПУ определяется следующими ОСНОВНЫМИ факторами. 1. Основным инструментом систем СПУ является сетевая модель комплекса. 2. На основании сетевых моделей определяется реальный календарный план выполнения комплекса работ, а также решаются задачи рационального использования имеющихся ресурсов. 3. В системах СПУ применяются элементы оптимизации. 4. Использование сетевой модели позволяет оценивать эффективность решений с точки зрения влияния этих решений на основные показатели комплекса работ, прогнозировать с высокой лостонерностыо будущее состояние комплекса, оценивать его фактическое состояние и тем самым заблаговременно обнаруживать потенциальные затруднения. 5. Благодаря формализации денных системы СПУ позволяют использовать современные компьютерные технологии [118, 144].
Объектами моделирования при использовании сетевых моделей являются комплексы работ. Важными свойствами каждого такого объект являются: - возможность представления его в виде совокупности отдельных взаимосвязанных работ; - паличне определенных отношений порядка между этими работами; - наличие одной или многих целей, для достижения которых предназначаются вес работы комплекса; I - условия, при которых возможно выполнение работ.
Основными элементами сетевой модели являются работы и события. Работа — основной элемент комплекса. Она представляет собой трудовой процесс, требующий затрат времени и ресурсов. Работа идентифицируется номерами предшествующего ей и последующего событий. Наиболее важная
Сетевая модель - это ииформациошкш модель комплекса работ, отражающая с определенной степенью детализации их соетаь и взаимоыцин ію вреиввш. характеристика работы связана с понятием ее объема. Обычно реальный смысл объема — это продолжительность работы в единицах времени. К понятию «работа» также относится понятие «зависимость». Зависимость — это связь между двумя или несколькими событиями, не требующими затрат времени, ни затрат ресурсов, например, зависимость начала одной или нескольких работ от результатов другой работы. В сетевой модели зависимость называется фиктивной работой [144].
Событие - это результат выполнения одной или нескольких работ, позволяющий начинать следующую работу. Событие не является процессом и не имеет длительности. Поэтому каждое событие, вклЕочаемос в модель, должно быть полно и точно определено (с точки зрения логической СІІЯЗИ работ). Событие, в которое не входит ни одна работа, называется исходным событием. Событие, из которого не выходит ни одной работы называется завершающим событием Событии может являться частным результатом отдельной работы или же суммарным результатом нескольких работ. Оно может свершиться только тогда, когда закончатся исе работы, ему Предшествующие, Последующие работы мої у г начаться только тогда, когда произойдет это событие.
Одним из основных параметров сетевой модели является критический путь - максимальный по продолжительности путь в сети от исходного события к завешаю і нему. И менно длител ь ность критичес кого і іуга 01 іределяст наименьшую общую продолжительность работ по проекту в целом. Работы, лежащие на этом пути, также называются критическими. .Любая задержка в выполнении такик работ приводит к увеличению срока окончания всего комплекса работ [118, 144]. Это обстоятельство укалывает на чрезвычайно большое значение критических работ, так как от них зависит продолжительность реализации разработки» и которые с этой точки зрения являются в разработке наиболее важными. Остальные работы относятся к критическим.
Основная цель методов сетевого планирования заключается в том, чтобы сократить до минимума продолжительность выполнения проекта, то есть минимизировать длительность производственного цикла, а также контролировать использование во времени предметов труда и рабочей силы [118]. По этой причине сетевые модели целесообразно использовать для проектирования технологических схем процессов изготовления цеховой одежды.
Существует некоторое количество различных типов сетевых моделей. К наиболее распроезраненным из них относятся сетевые графики типа «вершина-событие» (Arrow Diagramming Method, ADM) [2, 5, 47]. Сетевые графики ТСХЕІОЛОГИЧЄСКИХ процессов изготовления меховой одежды были построены для множества моделей изделий рассматриваемой ассортиментной группы, обладающих наибольшим количеством признаков, характерных для изделий дачной классификационной группы. Для этого составлялся перечень событий и работ для каждой модели. Затем строился сетевой ірафик, и определялись критические работы с применением пакета MS Project [168].
Пример сетевого графика технологического процесса изготовления изделия из меха представлен на рисунке 2.3- дуги (стрелки) соответствуют работам, вершины — событиям, фиктивные работы изображены в виде пунктирных линий. Работами являются ОТЕ технологического процесса. Количество работ и их продолжительность для каждой конкретной модели изделия определяется ее фасонными, конструктивными и технологическими характеристиками.
Определение порядка и сроков выполнения работ с применением циклических расписаний
В данной работе задача определения порядка и сроков выполнения работ при фиксированном их распределении между исполнителями относится к классу задач построения расписаний в многостадийным обслуживающих системах. В таких системах процесс обслуживания требования состоит из нескольких последовательных стадий [141]. На каждой стадии требование (например, деталь) обслуживается тем или иным прибором (например, станком). Так» изготовление детали обычно включает несколько последовательных работ, выполняющихся на некотором количестве станков.
Имеется конечное множество требований (детален) и конечное множество В приборов (станков). Процесс обслуживания требования j включает rj стадий,уєО. При этом каждому трсбованиюу и каждой стадии і , f=l,...,ij его обслуживания сопоставляется некоторый прибор с номером В єВ, на котором оно должно быть обслужена. Предполагается, что каждый прибор одновременно может обслуживать не более одного требования. Среди систем с различными маршрутами прохождения приборов требованиями наиболее известными являются системы с последователыгыьги иборами. В таких системах для каждош требования j задается своя, s 4 специфическая для этого требования последовательность Bj = (Btj B2j,...,Br,j) его обслуживания приборами. Требование j сначала обслуживается прибором B/j, затем прибором Вгі и т. д., пока не будет обслужено прибором vr j. Последовательности обслуживания могут быть различными для разных требований и могут содержать повторения приборов. В зарубежной литературе такие системы получили названиеуои shop {14] ].
Системы с нефиксированным порадкои: прохождения для всех или некоторых требований известны под названием open shop [141]. В системе такого рода каждое требование/ должно быть обслужено всеми Ь приборами при усланий, что каждый прибор одновременно не может обслуживать более одного требования, а каждое требование одновременно не может обслуживаться более, чем одним прибором. Однако порядок прохождения приборов требованиями может быть произвольным.
Иаиболылий интерес представляют системы с последовательными приборами н одинаковым порядком (маршрутом) их прохождения всеми требованиями. И зарубежной литературе такие системы известны под названием flow shop [141]. Если rs = Ь, В4 = і, jeD, ієВ, то обслуживающая система называется системой поточного типа. В этой системе каждое требование/ сначала обслуживается прибором 1, затем прибором 2 и т. д., пока оно не будет обслужено прибором Ь. Именно к таким системам относятся процессы изготовления швейных изделий, в том числе из натуральное .меха. В швейном потоке з качестве приборов выступают исполнители, в качестве требований — различные конструктивно-технологические состояния изделия в процессе его обработки (детали мехового скроя, детали изделия, изделие).
Мы будем рассматривать системы, в которых в процессе обслуживания требования прибором прерывании запрещены. То есть, если обслуживание требования у на стадии I начинается в момент времени hij , то оно протекает JN непрерывно и завершается Б момент времени с =//..-f/-- , где /-- — длительность обслуживания требованияу ла стадии ".
Процесс функционирования обслуживающей системы может быть описан путем задании расписания (календарного плана, временного графика и т.д.), то есть некоторой совокупности указаний относительно того, какие именно требования какими имсннс приборами обслуживаются в каждый момент времени. В случае отсутствия прерываний в обслуживании требований расписание определяется совокупностью величин моментов времени начала hg обслуживания требований или величин моментов времени окончания Су обслуживания требований, ieBt jaD.
Ч связи с тем, что поточное производство одежды осуществляется циклическим образом, для определения порядка и сроков выполнения работ исполнителями целесообразным представляется применение циклических расписаний. Их особенность состоит в обслуживании одних и тех же требований для двух последовательно запускаемых деталей через равный промежуток времени - цикл [141].
Дадим определение циклического расписания. Обозначим через Щ; к) время начала выполнения у-й работы для к-ro изделия по порядку запуска. Расписание является циклическим, если для любой работы уеД/и для любого изделия k Z (Z - множество целых, чисел) выполняется равенство дУ,- к) = Щ; Аг—1 +С или nj; к) = tj+Ck , где tj = t!J; 0) и С - время цикла или циклические время. Циклическое расписание определяется заданием времени начала выполнения каждой работы tj,jeM для одного изделия.
Пусть имеется некоторое решение задачи (ЗЛ)-{3.5), то есть фиксированное распределение работ между исполнителями. Рассмотрим задачу построения циклического расписания для технологического процесса с числом полнителей, равным п. В процессе необходимо изготовить партию изделий одной модели. Все изделия проходят одинаковый технологический маршрут JN обработки, состоящий из т работ. Работа J требует р} единиц времени и выполняется исполнителем Ij ,/еМ Исполнители в технологическом порядке могут повторяться, но каждый из них не может одновременно выполнять более одной работы. Прерывания в выполнении работ недопустимы.
Кроме времени цикла, существуют другие характернстпки циклического расписания, например, параметр F- время нахождения изделия к системе, т. е. промежуток времени между началам выполнения первой работы и завершением выполнения последней работы при обработке одного изделия, и Я- число одновременно обрабатываемых изделий.
Многие авторы рассматривали задачу построения циклических расписаний с различными критериями: [) минимизация циклического времени С; 2) минимизация С н F; 3) минимизация F при оіраниченном С; 4) минимизация С при ограниченном Н. Первая задача полиномиально разрешима, остальные -Л -трудныс и сильном смысле [126, 127, 153, 155, 156].
Похожие диссертации на Разработка системы автоматизированного проектирования технологических схем процессов изготовления меховой одежды
