Содержание к диссертации
Введение
I. Состояние организации и планирования подготовительно-раскройного производства козкгалантерейных предприятий
1.1. Организация подготовительно-раскройного производства кожгалантерейных предприятий 9-24
1.2. Планирование материально-технического снабжения и нормирование расхода материалов на предприятиях кожгалантерейной промышленности 25 - 38
1.3. Анализ использования материалов в кожгалантерейной промышленности 39 - 58
II. Методика оптимального планирования подготовительно-раскройного производства кожгалантерейных предприятий
2.1. Общая схема методики 51 - 67
2.2. ЭМ модель распределение искусственных рулонных материалов различных ширин по видам кожгалантерейных изделий 67 - 73
2.3. ЭМ модель выбора рационального варианта организации раскроя искусственных рулонных материалов 73 - 78
2.4. Оптимизация текущих запасов искусственных материалов 79 - 85
III. Планирование рационального раскроя искусственных материалов в кожгалантерейной промышленности
3.1. Рациональный раскрой длинномерных настилов искусственных материалов 86-92
3.2. Планирование рационального раскроя длинномерных настилов на детали перчаток
3.2.1. Алгоритм построения множества вариантов комбинаций размещения деталей перчаток по ширине настила 93 - 98
3.2.2. Линейная ЭМ модель задачи рационального раскроя рулонных материалов на детали перчаток 99 - 103
3.3. Общее описание комплекса программ рационального раскроя материалов в длинномерных настилах 104 - 106
Заключение 107 - 109
Список использованной литературы - 120
- Организация подготовительно-раскройного производства кожгалантерейных предприятий
- Планирование материально-технического снабжения и нормирование расхода материалов на предприятиях кожгалантерейной промышленности
- ЭМ модель распределение искусственных рулонных материалов различных ширин по видам кожгалантерейных изделий
- Рациональный раскрой длинномерных настилов искусственных материалов
Введение к работе
ХХУІ съезд КПСС наметил большие задачи по дальнейшему экономическому развитию нашей страны. "В восьмидесятые годы, - указывается в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года", - Коммунистическая партия будет последовательно продолжать осуществление своей экономической стратегии, высшая цель которой - неуклонный подъем материального и культурного уровня жизни народа, создание лучших условий для всестороннего развития личности на основе дальнейшего повышения эффективности всего общественного производства, увеличения производительности труда, роста социальной и трудовой активности советских людей" .
Определенное место в решении главной задачи XI пятилетки принадлежит и кожгалантерейной промышленности. Объем производства кожгалантерейных изделий за годы одиннадцатой пятилетки увеличится на 12$. Перед кожгалантерейной промышленностью стоят задачи расширения ассортимента и повышения качества изделий, роста производительности труда, улучшения использования основных и вспомогательных материалов.
Для решения указанных задач необходимо совершенствовать организацию, планирование и управление производством, повысить его технический уровень.
Повышение эффективности производства в отрасли в значительной мере зависит от уровня организации и планирования подготовительно-раскройного производства. На подготовительно-раскройных участках
1 Основные направления экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года. - М.: Политиздат, 1981.
решаются такие важные задачи, как рациональное использование основных и вспомогательных материалов, затраты на которые в себестоимости продукции составляют свыше 80$, обеспечение ритмичной работы предприятий и повышения качества продукции.
В настоящее время в кожгалантерейной промышленности имеются недостатки в организации и планировании подготовительно-раскройного производства, что обусловливает недостаточно высокий уровень его технико-экономических показателей. На передовых предприятиях производительность труда в раскройных цехах в 1,5-2 раза, а уровень использования материалов на 2-3$ выше, чем на отстающих. Эти различия связаны с применением различных форм организации и планирования раскроя искусственных материалов.
В кожгалантерейной промышленности применяются различные формы организации раскроя, которые различаются типами и мощностью раскройного оборудования, типами применяемых резаков, методами настилания материалов, способами подачи материалов на раскрой, порядком выполнения подпроцессов раскроя и др. На выбор оптимального варианта организации раскроя оказывают влияние многие факторы и ограничения, что вызывает необходимость комплексного подхода к решению задачи с использованием ЭМ методов и ЭВМ. С этой задачей непосредственно связана проблема улучшения использования искусственных рулонных материалов, из которых изготавливается более 90$ изделий в кожгалантерейной промышленности.
На ряде предприятий отрасли частично внедрен разработанный на кафедре экономики, организации и планирования кожевенно-обув-ного производства КЙШІа математический метод планирования раскроя искусственных рулонных материалов для одного из вариантов организации раскроя - в настилах небольшой длины. Однако в настоящее время кожгалантерейные предприятия переходят на раскрой длин-
номерных настилов. В этом случае значительно возрастает количество возможных вариантов раскроя, что исключает возможность использования методов целочисленного программирования. Для вариантов организации раскроя длинномерных настилов необходима разработка специальной методики планирования раскроя.
Важность проблемы совершенствования организации и планирования подготовительно-раскройного производства кожгалантерейных предприятий определила актуальность темы и обусловила цель и задачи исследования.
Целью диссертационной работы является исследование путей совершенствования организации и планирования подготовительно-раскройного производства кожгалантерейных предприятий и разработка методики его оптимального планирования с использованием ЭМ методов и ЭВМ.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе выделены следующие конкретные вопросы исследования:
анализ существующих методов организации и планирования подготовительно-раскройного производства кожгалантерейных предприятий и выявление их преимуществ и недостатков;
обоснование основных путей совершенствования планирования подготовительно-раскройного производства в кожгалантерейной промышленности;
анализ основных факторов, влияющих на сокращение потерь искусственных рулонных материалов при раскрое;
разработка методики выбора оптимальных вариантов организации раскроя искусственных рулонных материалов в кожгалантерейной промышленности с применением ЭМ методов и ЭВМ;
разработка ЭМ модели оптимального распределения искусственных рулонных материалов различных ширин по видам кожгаланте-
- V -
рейных изделий;
разработка методики определения текущих запасов искусственных материалов в кожгалантерейной промышленности;
разработка методики планирования рационального раскроя искусственных рулонных материалов на детали кожгалантерейных изделий в длинномерных настилах;
разработка алгоритмов и ЭМ моделей планирования рационального раскроя искусственных материалов на детали перчаток;
разработка комплекса программ для ЭВМ по расчету рациональных планов раскроя искусственных материалов в длинномерных настилах.
Методологической и теоретической основой проведенного исследования послужило марксистско-ленинское учение о производстве, материалы съездов партии, Пленумов ЦК КПСС, партийные и правительственные постановления по вопросам повышения эффективности производства, а также работы советских и зарубежных исследователей по изучаемой проблеме.
Работа выполнена на базе системного подхода к проблеме.
Цель и задачи исследования определили конкретные методы его проведения, которые включали статистический и технико-экономический анализ показателей подготовительно-раскройного производства, методы математического моделирования и исследования операций, математической статистики.
Все расчеты выполнены на ЭВМ серии ВС по специально разработанным алгоритмам и программам.
Научная новизна проведенного исследования состоит в комплексном решении вопросов совершенствования организации и планирования подготовительно-раскройного производства с применением ЭМ методов и ЭВМ.
Новым в диссертационной работе является:
методика выбора оптимального варианта организации раскроя искусственных рулонных материалов с црименением ЭМ методов и ЭВМ;
ЭМ модель оптимального распределения материалов различных ширин по видам кожгалантерейных изделий;
методика расчета рациональных планов раскроя искусственных материалов в длинномерных настилах;
ЭМ модель, алгоритмы и программы для Ю ЭВМ планирования рационального раскроя искусственных рулонных материалов на детали перчаток.
Практическая значимость результатов исследований состоит в том, что большая часть из них представлена в виде методик, которые могут быть использованы в аналитической и плановой работе предприятий кожгалантерейной промышленности.
Применение разработанных алгоритмов и программ будет способствовать более полному выявлению внутрипроизводственных резервов, снижению трудоемкости и материалоемкости кожгалантерейных изделий.
Разработанная методика планирования рационального раскроя искусственных материалов внедрена на Ленинградском объединении им.А.Бебеля, Рижском комбинате кожгалантерейных изделий "Сомда-рис" с экономическим эффектом 18 тыс.рублей.
Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на всесоюзных и республиканских научно-технических семинарах и конференциях.
- 9' -
Организация подготовительно-раскройного производства кожгалантерейных предприятий
Подготовительно-раскройное производство относится к наиболее важным участкам кожгалантерейных предприятий, влияющих на ритмичность работы сборочных потоков, качество изготавливаемых изделий, производительность труда, уровень использования материала, оборудования и производственной площади, общий технический уровень производства.
Задачей подготовительно-раскройного производства кожгалантерейных предприятий является обеспечение пошивочных цехов качественно вырубленными деталями изделий при рациональном использовании материалов. Степень выполнения этой задачи определяется уровнем организации работ и механизации подготовительно-раскройного производства.
Подготовительно-раскройное производство занимает около 20-25% производственных площадей кожгалантерейных предприятий, а трудозатраты на подготовительно-раскройные операции составляют в зависимости от вида изделий 7-10$ от трудозатрат на изготовление всего изделия.
В общем балансе используемых материалов в кожгалантерейной промышленности около 95$ занимают искусственные рулонные материалы. Поэтому совершенствование технологии, комплексная механизация и автоматизация подготовительно-раскройного производства, совершенствование планирования раскроя этих материалов имеют важное значение в повышении технико-экономических показателей работы кожгалантерейных предприятий.
В настоящее время уровень механизации участков подготовительно-раскройного производства значительно отстает по сравнению с уровнем механизации пошивочного производства и предприятий в целом. Он составляет на подготовительных участках 30-35%, в раскройных цехах 35-40%, в то время как на пошивочных участках степень охвата рабочих механизированным трудом составляет более 70%. Низкая механизация подготовительно-раскройного производства кожга-лантерейных предприятий затрудняет внедрение рациональной организации хранения материалов, регулирования их запасов и улучшения использования.
Для решения указанных задач большие работы проводятся Всесоюзным научно-исследовательским институтом кожгалантерейной промышленности /ВНИЙКШ/ и Минским экспериментально-конструкторским технологическим бюро кожгалантерейной промышленности /ЭКГБ КФЦ/.
Минским ЭКГБ НШ в соответствии с координационным планом исследовательских работ по научной организации труда Министерства легкой промышленности СССР разработан типовой проект организации труда в раскройных цехах кожгалантерейных предприятий /91/.
Цель разработки типового проекта - обеспечение предприятий нормативными материалами и типовыми решениями по созданию необходимых условий для достижения максимальной производительности труда рабочих и повышения эффективности производства на основе применения передовой техники, организации производства и научной организации труда.
Минским ЭКТБ разработаны также типовые проекты организации складского хозяйства и подготовительного производства. Организация подготовки материалов к раскрою оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели работы раскройного цеха.
Подготовка материалов к раскрою осуществляется на подготовительных участках, размещаемых на складах предприятий или в обособленных помещениях раскройных цехов, и включает количественную и качественную проверку материалов, контроль площади с измерением ширины и длины полотен, комплектование материалов в производственные партии для отправки в раскройный цех.
В настоящее время из-за отсутствия специального оборудования операции по количественному и качественному контролю материалов являются достаточно трудоемкими и на болышнстве кожгалантерейных предприятий в полном объеме не выполняются. Разработанная во Всесоюзном научно-исследовательском институте кожгалантерейной промышленности разбраковочно-перемоточная машина для автоматического выравнивания кромки материалов, стыковки отрезов ниточным швом и измерения длины материалов в рулоне имеет ряд недостатков /низкая производительность, недостаточно высокая точность измерений/ и широкого распространения не получила. В настоящее время ВНЙИКГП проводятся работы по ее совершенствованию. За рубежом широкое распространение получили машины LDP ж 7геег - Mafic фирмы Joseph
Pezm k /США/ для разбраковки тканей и нетканых материалов /99/. Последняя машина оснащена устройством выравнивания края материала и контроля его ширины, стойкой с рулонами материалов и устройством, облегчающим загрузку и выгрузку машины. Аналогичное оборудование разработано фирмами Aechie-Safomonin P/?otomaskez /CM/.
На кожгалантерейных предприятиях контроль сортности и качества материалов выполняется путем просмотра их лицевой стороны на смотровых экранах промерочно-разбраковочных машин или на проме-рочных столах. При этом руководствуются государственными стандартами или соответствующими техническими условиями.
Планирование материально-технического снабжения и нормирование расхода материалов на предприятиях кожгалантерейной промышленности
Своевременное поступление в производство сырья и материалов является обязательным условием ритмичной работы цехов и предприятия в целом. Рациональное планирование материально-технического снабжения и нормирования расхода материалов способствует более полному использованию материальных ресурсов и росту производительности труда, обеспечивает высокий уровень технико-экономических показателей работы каждого предприятия.
Одной из важных составляющих процесса планирования подготовительно-раскройного производства кожгалантерейных предприятий является оптимальное планирование запасов искусственных материалов. Как известно, уровень запасов материалов оказывает значительное влияние на эффективность производства. При недостаточных запасах материалов возникают простои производства, что приводит к уменьшению выпуска продукции, изменению запланированного ассортимента, соответственно уменьшению прибыли и увеличению себестоимости продукции.
При чрезмерных запасах материалов увеличиваются оборотные средства, что приводит к существенным экономическим потерям: омертвляются средства, увеличиваются затраты на хранение материалов, плата за оборотные средства и др.
Для обоснованного планирования производственных запасов материалов на кожгалантерейных предприятиях устанавливается система норм запаса в днях для всех видов потребляемых материалов.
Норма производственного запаса определяется по трем состав-ным частям: текущей, страховой и подготовительной. Текущая часть нормы запаса представляет собой среднюю в течение года величину постоянно используемого запаса материалов. Страховая часть нормы запаса предусматривается с целью гарантии, с определенной степенью надежности, обеспечения предприятия материалами при несовпадении ритмов его поступления и расходования. Подготовительная часть нормы запаса предусматривается для обеспечения производства материалом в период выполнения работ по его приемке и выгрузке /обычный подготовительный запас/ и при подготовке его к использованию в производстве /специальный подготовительный запас/.
Планирование производственных запасов материалов на предприятиях кожгалантерейной промышленности предусматривает решение таких важных задач производства как установление рациональных схем длительных прямых связей с поставщиками, выявление потребности в материальных ресурсах для выполнения производственной программы и организации бесперебойного снабжения производства, контроль за нормативной базой материально-технического снабжения и др.
В соответствии с созданной по решению сентябрьского /1965 г./ Пленума ЦК КПСС общегосударственной системой материально-технического снабжения, предприятия легкой промышленности при планировании материально-технического снабжения по номенклатуре Госснаба СССР связаны с территориальными органами, а по всей остальной продукции - с Главснабом Министерства легкой промышленности.
В практике материально-технического снабжения кожгалантерей-ных предприятий используется транзитная форма снабжения. При этом предприятие получает материалы непосредственно от предприятий -изготовителей на основании заключенных договоров. Договор является основным документом, определяющим права и обязанности сторон при поставках,
В кожгалантерейной промышленности расчет запасов осуществляется на основе среднего интервала поставки за предыдущий период. Следовательно, при планировании запасов не учитываются затраты, связанные с формированием и содержанием запасов.
В настоящее время во многих отраслях промышленности используется методика планирования производственных запасов материалов с применением ЭВМ, разработанная НИШиНом при Госплане СССР в 1979 г. [9(8 .
Данная методика основана на определении производственных запасов материалов с учетом условий поставок и потребления материалов, интервалов поставок в отчетном периоде и др. Однако данная методика также не обеспечивает минимизацию суммарных затрат, связанных с образованием производственных запасов.
Управление запасами является одной из сфер производства, в которой применяются методы исследований операций. Современные теоретические основы оптимального планирования запасов получили широкое распространение как в СССР, так и за рубежом. В нашей стране обширные исследования в этой области проведены Лагуткиным В.М. [53 , Геронимуе Б.Л. [18 » Игнютиной К.В. [29] , Кулишом С.А. [52] , Испиряном Г.Г. рЗ] " и другими авторами. Из зарубежных исследователей широко известны работы Р.Брауна [14] , Т.Уайтина[110], Д.Бунона и Э.Кенигсберга [16] .
ЭМ модель распределение искусственных рулонных материалов различных ширин по видам кожгалантерейных изделий
Постановка задачи сводится к следующему. Задана потребность в кожгалантерейных изделиях т разновидностей. Для их получения используются искусственные материалы 2 ширин. Известно количество материалов каждой ширины. Для каждого изделия разработаны оптимальные схемы раскроя материалов различных ширин, отличающиеся длиной раскладки и количеством получаемых комплектов.
Необходимо определить, на какие изделия и по каким схемам раскраивать материал различных ширин, чтобы стоимость расходуемого материала была минимальной.
Для решения данной задачи разработана следующая математическая модель. Введем обозначения:
С - номер изделия, - номер ширины материала, /- = !, 2, ..., z \ J - номер схемы раскроя настила, я схема раскроя настила, построенная на материале й ширины для і -го изделия; JCcyy - количество слоев настила материала, которое следует раскроить по схеме раскладки /Q y ; сг,уу - количество комплектов изделий с -го вида, которое получено при раскрое одного слоя настила материала и -й ширины по 7 -й схеме раскроя; Si - потребность /плановый выпуск/ изделий і -го вида; Siyj - площадь одного слоя настила, соответствующего схеме раскроя - располагаемое количество материала JJ -Й ширины на потребный выпуск изделий - возможный остаток материала jut -й ширины; Jr - дополнительная потребность в материале JA -Й ширины, которая может быть удовлетворена с привлечением дополнительных ресурсов; &j - затраты, связанные с получением дополнительных ресурсов материалов и -й ширины и содержанием их запасов.
Целевая функция /2.4/ реализует критерий оптимальности: минимизацию суммарной стоимости расходуемых материалов, а также затрат на приобретение дополнительных ресурсов и их содержание.
Равенство /2.5/ отражает условия обеспечения потребности в деталях изделия сі -го вида при раскрое материала всех ширин по всем схемам раскроя.
Каждое равенство /2.6/ показывает, что суммарная площадь материала -й ширины, раскраиваемого на все изделия, не должна превышать имеющихся ресурсов /с учетом поступления дополнительных ресурсов/.
Для анализа эффективности методики распределения материалов разных ширин по видам кожгалантерейных изделий была построена ЭМ модель для Киевской кожгалантерейной фабрики, приведенная в табл. 8 . В ЭМ модель включены четыре модели кожгалантерейных изделий, выкраиваемых из винилискожи-Т /артикул 6749/ семи ширин /от 140 до 151 см/.
Как видно из таблицы, ЭМ модель состоит из двух блоков. Строки превого блока соответствуют равенствам /2.6/, отражающим обеспечение потребности в крое соответствующих моделей изделий. Строки второго блока соответствуют равенствам /2.6/, отражающим условие ограниченности ресурсов материалов разных ширин. Каждый вектор-столбец представляет производственный способ по получению из материала м -й ширины комплектов деталей і -го изделия по j -й схеме раскроя. Данный вектор содержит элементы з:. у в первом блоке, S, y - во втором и Cfo - в целевой строке. Так, вектор Pw представляет производственный способ по получению из искусственных материалов шириной 151 см изделий модели номер 86. Его элементы показывают, что при раскрое 8,19 иг материала шириной 151 см будет получено 12 комплектов деталей изделия.
В результате решения задачи на ЭВМ получен следующий оптимальный план: Xj = 50, Х2 = 646, Х4 = 53, Х6 = 41, Xg = 294, Х16 = 14, Х17 = 381, Х19 = 78, Xgg = 153, Xgg = 80, = 336.
Таким образом, для обеспечения потребности в крое сумки женской модели 86 необходимо раскроить 50 полотен шириной 151 см, 646 полотен шириной 150 см, 53 полотна шириной 148 см, 41 полотно шириной 146 см. Для удовлетворения потребности в деталях сумки женской модели 88 достаточно раскроить 294 полотна шириной 150 см и т.д.
Оптимальный план обеспечил экономию 75 м2 материала, что составляет 0,5$. Следовательно, оптимизация распределения материалов различных ширин по видам кожгалантерейных изделий обеспечивает существенную экономическую эффективность. Экономический эффект от внедрения разработанной методики только на Киевской кожгалантерейной фабрике составит свыше 20 тыс.рублей в год.
В то же время для широкого внедрения данной методики необходимо организовать учет материалов по поступающим ширинам, а также провести ряд дополнительных мероприятий по организации хранения материалов различных ширин.
Рациональный раскрой длинномерных настилов искусственных материалов
Важным резервом увеличения выпуска продукции и повышения эффективности производства предприятий кожталантерейной промышленности является совершенствование планирования раскроя искусственных материалов.
Для решения этой проблемы при раскрое настилов небольшой длины может быть использован математический метод, основанный на ЭМ модели с булевыми переменными [57]
В связи с широким внедрением на кожгалантерейннх предприятиях способа рулонного питания раскройного оборудования актуальной является задача рационального раскроя длинномерных настилов материалов.
Как уже отмечалось, по экономическому содержанию задача оптимального раскроя искусственных материалов в длинномерных настилах относится к целочисленному программированию. Однако в настоящее время нет надежных методов, обеспечивающих получение оптимального целочисленного решения за приемлемый отрезок времени. Бесполезными для решения этой задачи оказались и методы линейного программирования.
В то же время структурные особенности задачи, уже рассмотренные во второй главе, позволили разработать специальный подход к ее решению.
Постановка задачи состоит в следующем. Летали кожгалантерейных изделий выкраиваются в многослойных длинномерных настилах искусственных материалов одного вида и ширины. Из одного настила должны быть получены полные комплекты деталей /допускается некоторое неудовлетворение потребности в мелких деталях/. Потребность в деталях задается либо определяется, исходя из установленной длины настила. Детали располагаются по гнездовой системе размещения, т.е. они могут быть вписаны в прямоугольник или параллелограмм. В последнем случае определяются расчетные ширины и длина деталей с учетом линейных эффектов от перекрытий. Требуется определить варианты раскладок деталей в настиле, обеспечивающие потребность в деталях при минимальных потерях материала.
Важной особенностью кожгалантерейных изделий является то, что они состоят из ответственных /стенки, корпуса, ботаны/ и менее ответственных или мелких деталей /портмоне, прокладки, цуп-ферн/. При раскрое штериалов ответственные детали одаого вида располагаются, как правило, в одной локальной раскладке. При атом обеспечивается минимум межлекальных /за счет достижения максимального количества линейных эффектов от перекрытий деталей/ и межрезачных потерь /за счет более эффективного использования групповых резаков/. Это обстоятельство позволяет значительно сократить количество возможных вариантов локальных раскладок и произвести направленный их перебор.
Работа алгоритма на втором этапе состоит из последовательных шагов, на каждом из которых строится локальная раскладка, удовлетворяющая потребность в одной из ответственных деталей. Построение it/ -й локальной раскладки сводится к следующему:
I. Определяется количество ответственных деталей і -ой разновидности, размещаемых по ширине -й локальной раскладки:
В связи с возможной некратностью длины у-ой детали длине локальной раскладки, возникают неиспользованные зоны материала, которые также заполняются деталями, потребность в которых не удовлетворена.
Среди множества таким образом полученных на JJ -ОМ шаге локальных раскладок выбирается раскладка с минимальными потерями материала.
Таким образом, за 4 М шагов /где М - количество видов ответственных деталей в изделии/ строится R локальных раскладок, которые обеспечивают потребность в ответственных деталях. Аналогично строятся раскладки мелких деталей, если потребность в них на предыдущих шагах не была удовлетворена, и окончательно формируется план раокроя настила.
На основании полученного решения строится новый план раскроя настила материалов. При этом, начиная с R -ой локальной раскладки, количество ответственных деталей по ширине уменьшается на единицу и повторяются операции 2-5.
Необходимо отметить, что в связи с тем, что в одной локальной раскладке могут размещаться несколько ответственных деталей, результат решения во многом определяется, в какой последовательности детали поступают в расчет. Поэтому в алгоритме предусмотрено проведение нескольких раочетов с сортировкой деталей по убыванию показателей их площади, ширины и длины.
Укрупненная блок-схема алгоритма построения вариантов локальных раскладок для длинномерных настилов представлена на рис.5..
На схеме приняты следующие обозначения: с - индекс разновидности детали; О - индекс вида ответственной детали; S/ - потребность в деталях с -ой разновидности; // - индекс варианта локальной раскладки; // - ширина раскраиваемого настила; Ьї - расчетная ширина детали; &/ и Pt - количество размещаемых резаков с -ой разновидности
