Введение к работе
Актуальность темы. Эффективное функционирование инструментального производства основано на решении двух классов задач. Это задачи управления производительностью производственной системы и задачи управления качеством выпускаемой продукции. Решение этих задач в автоматизированной системе организационно-технологического управления процессами производства должно обеспечить достижение основной цели функционирования производственной системы: полное, комплектное и равномерное выполнение производственной программы по объемам и номенклатуре изделий и выпуск продукции с планируемым уровнем качества.
Решение этих задач основано на эффективном использовании рабочего времени. Затраты, составляющие календарный фонд времени в серийном производстве составляют от 86% до 92%. То есть, эффективное время работы оборудования составляет 8-14% от годового фонда времени. Эти потери, а также связанное с ними нарушение ритмичности, определяются такими организационными возмущениями, как неопределенность и колебания трудовых ресурсов, изменение спроса на готовые изделия, ограниченная надежность и несогласованность оборудования по производительности, случайный характер поступления партий на обработку. Выделенные факторы являются причинами возрастания длительности технологического цикла, увеличения времени межоперационного пролеживания, что влечет за собой увеличение себестоимости продукции, замораживании средств в незавершенном производстве и, в конечном итоге, к снижению эффективности производства.
Основные резервы повышения эффективности полезного труда (а тем самым и снижением себестоимости продукции) содержатся в сокращении простоев по организационным причинам и в полном использовании второй и третьей смен (работа в безлюдном режиме). Использование названных резервов основано на повышении гибкости (технологической и организационной) производственных систем.
Под технологической гибкостью понимается способность производственной системы перестраиваться на выпуск различных типов изделий. Перестройка производственной системы также связана с затратами времени на переналадку оборудования, что зачастую ведет к отклонениям от графика.
Организационная гибкость означает пересчет или перераспределение материальных потоков в случае отклонений от плановых показателей. Отклонения от плана обусловлены многими объективными причинами (отказы оборудования, наладка, переналадка, смена инструмента, запуск в производство приоритетной партии и пр.) и может привести к срыву выполнения производственного задания, что влияет на стабильность финансового положения предприятия.
Кроме того, в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9001-96 предприятие «...должно определить и спланировать процессы производства, монтажа и
обслуживания, непосредственно влияющие на качество продукции, а также обеспечить выполнение их в управляемых условиях. Управляемые условия должны включать: ... г) контроль и управление соответствующими параметрами процессов и характеристиками продукции».
Таким образом, налицо важная практическая задача регулирования хода технологического процесса в целях соблюдения производственного расписания.
Решение этой задачи возлагается на систему оперативно-производственного планирования и связано с сокращением времени на выработку и принятие решения. Применяемые в подобных ситуациях методы теории расписаний при серийном и многономенклатурном характере производства не пригодны из-за большой размерности. Поэтому возникает актуальная задача разработки эффективных математических методов и алгоритмов для управления автоматизированным производством.
Цель работы. Повышение эффективности системы управления и выбор соответствующего инструмента для обеспечения стабильности функционирования автоматизированного производства.
Достижение поставленной цели диктует необходимость решения научной задачи, заключающейся в построении математической модели и разработке алгоритмов оптимального управления материальными потоками на основании установления связей, относящихся к автоматизированному производству на уровне участка, и состоящего из следующих этапов:
построение математической модели технологического процесса;
разработка процедур анализа хода производственного процесса;
разработка алгоритмов управления материальными потоками;
определение параметров регулирования отклонений от производственного расписания;
определение исходных данных для коррекции производственного расписания.
Методы решения. При решении поставленных задач использовались методы теории систем, теории устойчивости, теории автоматического управления, вариационного исчисления, системный анализ.
Научная новизна работы состоит в:
анализе технологического процесса на основе исследования динамики материального потока;
использовании модальных методов для определении закона управления автоматизированным участком с целью обеспечения его стабильности;
применении 1 методов вариационного исчисления при определении параметров регулирования хода технологического процесса*для компенсации отклонений;
— определении параметров коррекции производственного расписания на основе анализа состояния производственного участка.
Практическая ценность результатов работы состоит в эффективной организации регулирования технологического процесса при производстве заготовок сверл. Оперативно-диспетчерское управление материальными потоками позволило обеспечить соблюдение сроков изготовления, сократить объемы незавершенного производства, уменьшить простои обрабатывающего оборудования.
Реализация результатов. Результаты работы внедрены в опытно-промышленную эксплуатацию в ЗАО «Томский инструмент» (г. Томск) и в СИП АО «Москвич» (г. Москва).
Апробация работы. Материалы диссертационной работы
представлялись на 3-м международном конгрессе «Конструкторско-
технолопгческая информатика» (Москва, 1996 г.), на международной
конференции «Информационные средства и технологии» (Москва, 1996 г.),
на совещании-семинаре «Математическое обеспечение информационных
технологий в технике, медицине и образовании» (Воронеж, 1997 г.), на
международной научно-технической конференции «Точность
автоматизированных производств» (Пенза, 1997 г.), на V международной научно-технической конференции по динамике технологических систем (Ростов-на-Дону 1997 г.)
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано шесть печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Приложения содержат 12 страниц. Основной текст изложен на 112 страницах, содержит 21 рисунок, 10 таблиц и список литературы из 147 наименований.