Содержание к диссертации
Введение
1 Вопросы теории и практики планирования производственной программы и разработки оперативно-производственного плана в серийном производстве в стохастических условиях 12
1.1 Условия и особенности работы обособленного структурного подразделения предприятия 12
1.2 Планирование производственной программы предприятия и его структурных подразделений (вопросы теории) 22
1.3 Оперативно-производственное планирование на предприятии (вопросы теории) 31
1.4 Цель и задачи работы 51
2 Модель взаимосвязанного планирования производственной программы и разработка оперативно-производственного плана 54
2.1 Укрупненная модель взаимосвязанного планирования производственной программы и разработки оперативно-производственного плана 54
2.2 Модель планирования производственной программы 63
2.3 Имитационно-сетевая модель оперативно-производственного планирования 76
3 Алгоритмы и методика взаимосвязанного планирования производственной программы и разработки оперативно-производственного плана 86
3.1 Алгоритм и методика установления производственного плана 86
3.2 Алгоритм и методика оперативно-производственного планирования с использованием имитационно-сетевой модели 108
3.3 Система поддержки взаимосвязанного планирования производственной программы и разработки оперативно-производственного плана 123
Основные результаты работы и выводы 13 5
Литература 137
Приложения 149
- Планирование производственной программы предприятия и его структурных подразделений (вопросы теории)
- Оперативно-производственное планирование на предприятии (вопросы теории)
- Имитационно-сетевая модель оперативно-производственного планирования
- Алгоритм и методика оперативно-производственного планирования с использованием имитационно-сетевой модели
Введение к работе
В современных рыночных условиях при выборе экономической альтернативы чрезвычайно важным условием успеха для любого предприятия является принятие правильного управленческого решения. Ошибка в принятии решения в особо ответственных случаях может грозить предприятию не только потерей репутации, но и привести к огромным экономическим потерям и даже к его экономическому краху.
Производственная программа предприятия представляет собой перечень продукции, работ и услуг по заказам и договорам потребителей. При разработке производственной программы учитывается основная цель предприятия - увеличение объема продаж при росте прибыльности продукции и рентабельности капитала.
Производственная программа предприятия формируется таким образом, чтобы обеспечить выполнение плана продаж в конкретном периоде с учетом имеющихся у предприятия производственных возможностей. Проблема состоит в том, что производственные возможности предприятия по выпуску продукции могут быть больше или меньше запланированного объема продаж.
Оперативное планирование производства занимает особо важное место среди других функций управления предприятием.
Следовательно, совершенствование оперативно-производственного плана является одним из важных направлений повышения эффективности производства. Совершенствованию оперативного планирования в различных типах производства посвящено большое число исследований. Вместе с тем вопросом разработки оперативно-производственного плана для предприятий серийного машиностроения, особенно в условиях возмущающих случайных факторов и адаптивности производственных объектов к изменяющимся условиям выполнения планов, остаются не вполне разработанными.
Существующие разработанные имитационные модели и эксперименты на них осуществляются на базе статистических данных работы объекта управления, т. е. анализируется работа по данным прошедших периодов или в предположении, что события в модели будут развиваться детерминировано, или по какому-то вероятностному закону распределения. Делаются допущения, что в первоначальный нулевой момент времени рабочие, оборудование не работают и не работали, детали, партии деталей не обрабатывались и находятся в ожидании обработки, порядок выбора деталей из очереди и их обслуживание заранее установлен, что не соответствует реальному положению дел в ходе производственного процесса.
Учитывая вышеизложенное, можно утверждать, что возникла
необходимость в создании имитационно-сетевой модели
производственного цеха (объекта управления). При помощи данной модели можно на момент возникновения ситуации и необходимости принятия решения, ввести и переработать статистическую информацию прошедшего периода, текущую информацию, провести эксперименты по различным вариантам предполагаемых действий, уменьшить неопределенность и ошибки в принятии решений, что в результате приводит к значительному снижению вероятности появления ошибки при планировании производственной программы и составлении оперативно-производственного плана.
Имитационно-сетевое моделирование позволяет создавать и изучать ситуации, которые могут возникнуть на предприятии, устанавливать с помощью машинных экспериментов условия их возникновения и варианты решения задач управления, определять какие факторы являются наиболее важными в данной ситуации и какой вероятный эффект может повлечь за собой изменение переменных. Это дает возможность руководителю более обоснованно подготавливать решения.
Степень разработанности проблемы. Проблеме планирования производственной программы и составлению оперативно производственного плана посвящено огромное количество работ отечественных и зарубежных ученых, среди которых необходимо выделить работы Соколицына С. А., Зыбариева Ю. П., Либермана Е. Г., Сладкевича Н. И., Летенко В. А., Разумова. Однако существующие методы планирования производственной программы и оперативно-производственного плана не удовлетворяют требованиям современных рыночных условий.
Учитывая вышесказанное, возникает потребность в создании более удобных и надежных методов принятия оптимальных управленческих решений при планировании производственной программы и оперативно-производственного плана.
Совершенно очевидно, что для удовлетворения сформулированной потребности необходимо разрабатывать новые подходы, основанные на экономико-математических моделях, учитывающие как классические, так и современные достижения.
Объектом исследования является система управления производственными предприятиями различных форм собственности с серийным непоточным типом производства.
Предмет исследования - процессы принятия решений при
планировании производственной программы и при разработке
оперативно-производственного плана для обособленных структурных подразделений машиностроительного предприятия с серийным непоточным типом производства.
Цель диссертационной работы - разработка инструментария для повышения качества принимаемых решений при планировании производственной программы и разработке оперативно-производственного плана в стохастических условиях.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
рассмотреть вопросы теории и практики планирования
производственной программы и разработки оперативно-
производственного плана в серийном производстве в стохастических условиях и установить особенности работы обособленного структурного подразделения предприятия с серийным непоточным типом производства;
разработать модель взаимосвязанного планирования
производственной программы и разработки оперативно-
производственного плана, позволяющую определять сроки выполнения заказов с учетом имеющихся ресурсов, взаимосвязи выполняемых работ, воздействия на производственный процесс случайных факторов;
разработать имитационно-сетевую модель оперативно-производственного планирования по распределению работ по рабочим местам, установлению временных параметров работ на производственных операциях при изготовлении партий деталей, заказов при случайных остановках производственного процесса;
разработать модель планирования производственной программы, имеющую многокритериальный и диалоговый характер обработки информации, позволяющую осуществлять подготовку различных вариантов принятия решений в процессе планирования производственного плана;
разработать алгоритмы и осуществить программную реализацию на ЭВМ задачи определения плановых производственных показателей и оперативного расчета оптимального размера обрабатываемой партии деталей и состава используемого оборудования на производственных операциях;
установить характер и степень влияния различных вариантов случайных моментов остановок и длительности простоя оборудования на временные параметры производственного процесса;
осуществить экспериментальную проверку работы моделей на примере планирования производственной программы и разработки оперативно-производственного плана обособленного структурного подразделения машиностроительного предприятия серийного производства.
Теоретической и методологической основой исследования явились труды российских и зарубежных ученых по рассматриваемой проблеме, материалы конференций, статьи в сборниках научных трудов и периодической печати по проблемам, относящимся к темам исследования. В качестве инструментария для решения поставленных задач использовались основные положения имитационного и сетевого моделирования, теории вероятности и математической статистики, а также современные программные средства.
Эмпирическую базу исследования составили данные, собранные по первичным документам, имеющиеся в службе механика, в планово-раздаточном бюро, в управлении по закупкам материалов и оборудования, а также по наблюдениям за ходом производственного процесса ОАО ЭМК "Атоммаш".
Работа выполнена в рамках паспорта специальности 08.00.13 "Математические и инструментальные методы экономики", область исследования (по паспорту специальности) п. 2.2 «Конструирование имитационных моделей как основы экспериментальных машинных комплексов и разработка моделей экспериментальной экономики для анализа сложных социально-экономических систем и определения эффективных направлений развития социально-экономической и финансовой сфер» п. 2.3. «Разработка систем поддержки и принятия решения для рационализации организационных структур и оптимизации управления экономикой на всех уровнях».
Научная новизна результатов исследования. Научная новизна состоит в следующем:
построена модель взаимосвязанного планирования производственной программы и разработки оперативно-производственного плана, отличающаяся от существующих моделей объективностью причинной связи, позволяющая определять сроки выполнения заказов при планировании производственной программы с учетом имеющихся ресурсов, взаимосвязи выполняемых работ, воздействия на производственный процесс случайных факторов;
построена имитационно-сетевая модель, отличительной особенностью которой является взаимосвязанное применение стохастической и динамической моделей, позволяющая распределять работы по рабочим местам при вероятностных остановках производственного процесса;
построена модель планирования производственной программы, отличительной особенностью которой является многокритериальный и диалоговый характер обработки информации, позволяющая осуществлять подготовку различных вариантов принятия решений в процессе планирования производственного плана;
разработана и внедрена методика выбора производственной программы, особенностью которой является возможность взаимосвязи в принимаемых решениях при планировании производственной программы и разработке оперативно-производственного плана; методика базируется на результатах машинных имитационных экспериментов с моделью, описывающей стохастический производственный процесс;
разработано инструментальное обеспечение (система поддержки принятия решений) разработки взаимосвязанных плановых и оперативных решений в серийном непоточном производстве, отличительной особенностью которого является возможность использования их как при разработке перспективных, так и текущих планов; система поддержки принятия решений позволяет определять плановые производственные показатели и оперативно устанавливать оптимальный размер
обрабатываемой партии деталей, степень загрузки используемого оборудования на производственных операциях;
- установлены зависимости влияния различных вариантов
случайных моментов остановок и длительности простоя оборудования на
характеристики (временные параметры) производственного процесса.
Основные положения и результаты, выносимые на защиту:
модель взаимосвязанного планирования производственной программы и разработки оперативно производственного плана в стохастических условиях;
имитационно-сетевая модель оперативно-производственного планирования;
- методика взаимосвязанного планирования производственной
программы и оперативно производственного плана в стохастических
условиях;
- система поддержки принятия решений для рационализации
процессов планирования производства в условиях обособленного
структурного подразделения машиностроительного предприятия.
Практическая ценность результатов исследования.
Разработанное инструментальное обеспечение может быть использовано при разработке плана производства на предприятиях машиностроения в обособленных структурных подразделениях предприятий с серийным непоточным типом производства и, в частности, была использована руководством цеха товаров народного потребления ОАО Энергомашкорпорация - "Атоммаш" (ЭМК "Атоммаш"), что подтверждается актом внедрения на этом предприятии.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на VI Международной научно-технической конференции "Математические методы и информационные технологии в экономике" (г. Пенза 2000г.); на Международной научно-технической конференции "Машиностроение и техносфера XXI века" (г. Севастополь 2001 г.); Международной научно-
технической конференции "Машиностроение и техносфера XXI века" (г. Севастополь 2002 г.); IV Международной научно-практической конференции "Экономика, экология и общество России в XXI столетии" (г. Санкт-Петербург 2002г.); на общеинститутских научных семинарах и научных семинарах кафедры "Экономика и управление предприятием" ВИ ЮРГТУ (НПИ).
Основное содержание работы отражено в 9 публикациях, общим объемом 4,6 п. л. (в том числе лично автором - 2,8 п.л.).
Планирование производственной программы предприятия и его структурных подразделений (вопросы теории)
Планирование служит основой для принятия управленческих решений и представляет собой управленческую деятельность, которая предусматривает выработку целей и задач управления производством, а также определение путей реализации планов для достижения поставленной цели.
При помощи планирования можно отразить прогнозы развития предприятия; промежуточные и конечные цели, задачи предприятия и его отдельных подразделений; механизмы распределения ресурсов и координации деятельности предприятия.
Важнейшей частью планирования предприятия (цеха участка) является производственная программа, или план производства и реализации продукции, который является одной из составляющих технико-экономического планирования [72], [120], [35].
Производственная программа разрабатывается на всех предприятиях, выпускающих продукцию для реализации потребителям или выполняющих отдельные виды работ и услуг.
Как отмечено [72] до перехода предприятия на рыночные отношения, в СССР производственная программа предприятия формировалась на основе государственного заказа, который содержал номенклатурно-количественные задания по изготовлению и выпуску продукции, оказанию производственных услуг в ассортименте и качестве. Получив от вышестоящей организации задания по производству основных видов продукции предприятие дополнительно рассчитывало показатели: номенклатурно-количественные задания по производству и реализации продукции, норматив незавершенного производства и др. Планируемый объем продукции устанавливался исходя их имеющихся у предприятия производственных мощностей.
Система централизованного управления порождала соответствующую идеологию директивного планирования: план - закон, не подлежащий изменениям, который неукоснительно надо было соблюдать.
Классический способ планирования производственной программы при централизованной системе управления экономикой представлен в работах [71], [46], [72], [120], [35], [117], [52]. В данных работах представлено теоретическое описание правил планирования производственной программы.
На большинстве предприятий производственные программы цехов разрабатывается на год с разбивкой по кварталам и месяца [71], [46], [72], [120], [35], [117], [52], а затем корректируется каждый месяц по итогам фактической работы в предыдущем периоде.
Квартальная и месячная производственные программы цехов и участков содержат полный перечень изделий, деталей, заказов и работ, которые следует изготовить и выполнить за плановый период.
По мнению многих авторов обоснование производственной программы производственными мощностями включает проведение следующих расчетов: 1. Определение станкочасов работы каждого вида оборудования для выполнения детализированного плана производства. 2. Определение пропускной способности по каждой технологически однородной группе оборудования. 3. Расчет коэффициентов загрузки оборудования и производственных площадей в планируемом периоде. 4. Анализ загрузки оборудования и выявление "узких" и "широких" мест. 5. Ликвидация выявленных диспропорций в загрузке машин и площадей.
При переходе России к рыночным отношениям от планирования на макроэкономическом уровне практически отказались, особенно в 1992-1995 гг., считая, что рынок расставит все по своим местам. Но планирование является главной функцией управления. Недооценка планирования, сведение его к минимуму, игнорирование или некомпетентное осуществление приводит к большим экономическим потерям и как следствие к неплатежеспособности предприятия. Рынок не отрицает плановость, он перемещает ее в первичное производственное звено. Конечно, множество таких факторов как инфляция, спад производства, налоги, льготы делают экономическую ситуацию на предприятии в значительной мере неопределенной. Все это существенно усложняет систему планирования, но не отрицает ее необходимость. Проводимая в стране экономическая реформа предоставила экономическую свободу предприятиям, и многие руководители пытались частично или даже полностью отказаться от планирования. Однако принятие решений на базе интуиции, как правило, не приводит к оптимальным результатам. Рынок самонастраивается и тяготеет к состоянию равновесия, в то время как несбалансированный план вообще исключает движение в сторону равновесия. "Нужен и план и рынок...", "...главное в том, что, имея рыночные автоматические регуляторы, корректировать их с помощью планирования", - отмечал еще в 20-е годы экономист Е. Базаров.
Сегодня в России нет альтернативы рынку, но и прочно утверждается мнение о необходимости системы планирования в хозяйственной деятельности предприятия всех форм собственности. Иссякла надежда на самореализующиеся рыночные силы.
Производственная программа определяет необходимый объем производства продукции в плановом периоде, соответствующий по номенклатуре, ассортименту и качеству требованию плана продаж. Она обуславливает задания по вводу в действие новых производственных мощностей, потребность в материально-сырьевых ресурсах, численности персонала, транспорте [35].
В большинстве работ, в том числе и [35], [117], уделено внимание тому, что условиях рыночной экономики производственная программа предприятия тесно связана с такими понятиями как спрос. Прогнозирование будущего спроса представляет большие сложности, так как нельзя с полной уверенностью сказать какой объем спроса будет в том или ином периоде и лишь немногим предприятиям прогнозы такого рода не представляют трудностей. Как правило, это относится к товарам, абсолютный уровень производства которых на неконкурентном или стабильном рынке - величина либо постоянная, либо равномерно возрастающая. В рыночных же условиях объем будущего спроса носит случайный характер [52], [53], [31], [70].
Планирование производственной программы основным производственным подразделениям предприятия осуществляется обратно ходу технологического процесса [120].
В работах [46], [72], [120], [35], [117] отмечено, что производственная программа формируется таким образом, чтобы обеспечить выполнение плана продаж в конкретном периоде с учетом имеющихся производственных возможностей. Проблема состоит в том, что производственные возможности предприятия по выпуску продукции могут быть недогружены или перегружены выполнением запланированного объема продаж. Фактором производства, который чаще всего определяет возможность предприятия, является производственная мощность. Поэтому, если производственная мощность предприятия больше объема продаж, то имеет место неполное использование (недогрузка) мощности, что, в свою очередь, приводит к завышенным издержкам на производство продукции. Если же производственная мощность будет меньше объема продаж, то в этом случае объем продаж не может быть выполненным. В связи с этим, производственная программа служит инструментом согласования возможного объема продаж с производственной мощностью предприятия в планируемом периоде. В общем виде производственную мощность предприятия можно рассчитать по формуле
Оперативно-производственное планирование на предприятии (вопросы теории)
Оперативное планирование производства занимает ведущее место в системе управления производством. Оно является весьма сложным процессом, связанным со всеми основными функциями управления предприятием. Под системой ОПП традиционно понимают "... комплекс органически взаимоувязанных элементов, подчиненных единому принципу обеспечения слаженного и согласованного хода производства по равномерному изготовлению и выпуску заданной номенклатуры изделий при наилучшем использовании производственных ресурсов" [108]. Оперативно-производственное планирование является ключевой составляющей всей системы оперативного управления производством (ОУП)[49], [105]. Оно органически связано с технико-экономическим планированием, являясь его продолжением, осуществляемым в ходе выполнения годового плана. Особенность оперативно-производственного планирования состоит в том, что разработка плановых заданий производственным подразделением сочетается с организацией их выполнения. Главная цель ОУП состоит в обеспечении выполнения в установленные сроки плана производства, выполнении договорных обязательств предприятий (таких, как соблюдение сроков поставки продукции требуемой номенклатуры, объема и качества) при условии рационального использования ресурсов.
Способы представления ОПП изменялись с развитием теории управления (таблица 3). В настоящее время по этому вопросу нет одной общепринятой точки зрения. Различие способов представления ОПП связано со следующими аспектами: - объектом планирования; - структурой процесса планирования; - периодом времени, охватываемым ОПП Многие авторы [42], [58], [71], [99], [72] отмечают, что ключевая особенность систем ОПП состоит в реализуемом способе увязки частичных процессов, выполняемых отдельными производственными звеньями. Этот способ, в свою очередь, определяется организационным типом производства, который обуславливается в основном степенью специализации предприятия, сложностью и устойчивостью изготовления номенклатуры изделий, размером и повторяемостью или непрерывность их выпуска. Выделяют следующие основные типы производства: массовое, серийное (включающее мелкосерийное, серийное и крупносерийное) и единичное. Анализируя взгляды на состав основных функций управления, представленных в таблице 4, можно сделать вывод, что независимо от разных толкований состава основных функций управления ОПП всегда включается в их состав. Этому выводу совпадает наиболее актуальная в советской литературе трактовка ОПП, как основной части оперативного управления производством (ОУП). Будучи основной частью ОУП, оперативное планирование выступает среди других функций оперативного управления как начальная стадия цикла управления, который включает, кроме планирования, учет, анализ, контроль и регулирование производства. Цель функционирования ОПП связана с целью ОУП, поскольку ОПП является основной функцией ОУП. Целью ОПП является обеспечение равномерного выполнения плана изготовления и выпуска продукции при согласовании работ всех подразделений, с учетом рационального использования производственных ресурсов. Цель достигается путем определения средств и способов выполнения плана, анализа внешних и внутренних условий реализации производственного процесса [72]. Реализация цели ОПП для серийного производства имеет свои особенности. Так выполнение производственных заказов в договорные сроки не всегда позволяет эффективно использовать производственные ресурсы. Противоречивость в использовании производственных ресурсов заключается в том, что максимизация использования оборудования и трудовых ресурсов не всегда однозначна с требованием ускорения движения предметов труда, сокращением производственных циклов и минимизацией незавершенного производства. Цель может быть сформулирована из таких экономических показателей, как: - максимизация прибыли предприятия; - максимизация рентабельности предприятия и т.д. Однако, это не до конца раскрывает требования к ОПП, связанных с протеканием производственного процесса. Такие требования должны быть сформулированы на языке, описывающем организацию производственного процесса во времени. Это могут быть такие требования как: - равномерность протекания производственного процесса; - равномерность выпуска изделий; - параллельность производственного процесса (внутрицикловая); - параллельность производственного процесса (межцикловая); - концентрация производственного процесса; - непрерывность производственного процесса; - максимум использования производственных ресурсов; - максимизация загрузки рабочих; - максимизация загрузки оборудования; - минимизация производственных циклов отдельных изделий; минимизация производственных циклов групп изделий (совокупность производственного цикла); - пропорциональность в исполнении производственных ресурсов; - равномерность загрузки оборудования; - равномерность загрузки рабочих мест, участков, цехов.
Имитационно-сетевая модель оперативно-производственного планирования
Для наглядного представления работы модели рассмотрим укрупненную блок-схему имитационно-сетевой модели оперативно-производственного планирования работ, представленную на рисунке 6. Для работы алгоритмов используются исходные данные, вводимые в первой части модели, которая рассматривает планирование производственной программы, а также результаты, полученные при планировании плана производства. Кроме этого вводятся значения следующих величин: - Ф - кода закона распределения интервалов времени между моментами внеплановой остановки оборудования. - ФТ - кода закона распределения длительности внепланового простоя оборудования; - характеристики законов распределения; - Hc(j,m), kc(j,m) - номера соответственно начального и конечного события производственных операции «м» j-ro изделия; - Ттек - текущее время моделирования; - ТМ - продолжительность моделирования. На модели имитируется производственный процесс изготовления заказов, изделий, начиная с первого изделия (j(k)=l), первого заказа (к=1) в последовательности, установленной при разработке производственного плана. Для этого сформированы два вложенных друг в друга цикла. Во внешнем цикле рассматриваются заказы: от первого заказа к=1 до последнего к=кк. Во внутреннем цикле - изделия заказов от j(k)=l до j(k)=jk(k). Изделия j-ro наименования обрабатываются партиями, размер которых может быть меньше объема изделий в заказе N(j,k).
В таком случае обрабатываемых партий будет несколько и необходимо на модели учитывать количество обработанных изделий. Поэтому, если есть заказы (выполнение условия k kk) и есть изделия (не выполнение условия j(k) JK(k)), то суммарному количеству всех изготовленных изделий j-ro изделия, k-го заказа присваивается нулевое значение SNOn(k,j)=0 и вводится размер обрабатываемой партии изделий NOn(kj) или вариант его расчета. При завершении процесса моделирования производственного процесса (при невыполнении условия m(j) mk(j)) устанавливается суммарное количество обработанных изделий (SNOn(k,j)=SNOn(k,j)+NOn(k,j) и сравнивается с объемом изделий в заказе (SNOI"I(k,j) N(k,j)). В том случае, если производственный процесс изготовления изделий j-ro наименования завершен (не выполняется условие SNOIl(k,j) N(k,j)), то по последней производственной операции последней обрабатываемой партии устанавливается время окончания работ по изготовлению j-ro изделия k-го заказа.
Момент завершения работ по k-му заказу (Твз(к)) определяется по завершающей производственной операции последнего изделия заказа. Несвоевременность выполнении заказа (выполнение условия Твз(к) ТМ+Ттек) фиксируется (КП=КП+1) и определяется величина превышения (Тпр(к)=ТМ+Ттек-Твз(к)). Для таких заказов может быть осуществлена оптимизация по решению руководителя. В случае оптимизации повторно осуществляется моделирование процесса изготовления заказа с изменением размеров обрабатываемых партий, числа рабочих мест на производственных операциях. Перед моделированием процесса обработки партии изделий NOn(k,j), присваивается нулевое значение следующим вспомогательным переменным, используемых для установления взаимосвязи работ на производственных операциях: - Трс(нс(],т)) - раннему сроку наступления нс-начального события при изготовлении j-ro изделия на т-операции; - TpH(k,j,m) - раннему сроку начала работ на m-операции при изготовлении j-ro изделия k-го заказа; - T3.o6p(k,j,m) - раннему сроку завершения работ на операции «м» с партией деталей j-ой модификации k-го заказа - Сч(]) - счетчику числа выполняемых производственных операций при изготовлении j-ro изделия; - І(Сч) - идентификатору конечного события производственных операций; Тр(1(Сч)) - раннему сроку наступления идентификатора событий; Для моделирования производственного процесса создается цикл по изделиям от первой производственной операции изделия j-й модификации m(j)=l до последней операции m(j)=mk(j).
Модель предусматривает моделирование изготовления изделий, имеющих различные производственные процессы. В том случае, если рассматриваемое изделие не имеет производственной операции (выполнение условия t(j,m) = 0), то управление передается на последующую операцию. Модель разработана таким образом, что для каждой производственной операции изделия j-й модификации вводится Ст(],т) -число рабочих мест и рассчитывается To6p(kj,m) - длительность выполнения производственной операции партии деталей j-ой модификации, k-го заказа вначале без учета влияния случайных факторов. В дальнейшем при разработке алгоритмов для учета взаимосвязи выполняемых производственных операций и определения временных характеристик используются методы системы сетевого планирования и управления (ССПУ). Планирование процесса изготовления осуществляется с учетом вероятностного характера остановок оборудования.
Алгоритм и методика оперативно-производственного планирования с использованием имитационно-сетевой модели
Рассмотрим алгоритмы действия имитационно-сетевой модели, которая была рассмотрена в разделе 2.3 настоящей работы, и методику разработки оперативно-производственного плана.
Моменты изменения состояний производственного процесса являются случайными величинами ввиду того, что случайными величинами являются интервалы времени между моментами внеплановой остановки оборудования, длительность простоя оборудования по непредвиденным обстоятельствам. Работа имитационно-сетевой модели начинается с имитации этих величин по специально подготовленному алгоритму (рисунок 17) и осуществляется на ЭВМ до начала моделирования производственного процесса по изготовлению изделий.
Работа алгоритма по имитации случайных величин выглядит следующим образом. По введенным в исходных данных кодам выбирается закон распределения, в соответствии с которым на ЭВМ имитируются Тнп(е) - моменты времени внеплановой остановки оборудования, Тпр(е) -длительность простоя оборудования. Каждый случайный момент остановки оборудования фиксируется с помощью переменной величины «е». Если Ф=1, ФТ=1, то осуществляется генерирование случайных величин с равномерным распределением. Если Ф=1, а ФТ=3, то Тнп(е) моделируется по равномерному закону распределения, Тпр(е) - по экспоненциальному закону. В зависимости от введенных кодов имитация указанных случайных величин осуществляется по каким двум законам распределения. Началом имитации является Ттек - текущее время принятия решения, или время начала планируемого периода. Завершением имитации - время окончания планируемого периода.
Сформированные таким образом случайные величины используются в дальнейшем при определении временных характеристик производственного процесса.
В соответствии с ССПУ на первоначальном этапе расчета параметров сетевой модели определяются ранние сроки свершения событий и работ. Поэтому после расчета длительности обработки партии управление передается в алгоритм (рисунок 18), с помощью которого определяются ранние сроки начала и завершения работ на производственных операциях.
При моделировании процесса изготовления с помощью оператора Сч(])=Сч(])+1 выполняемым производственным операциям присваиваются номера в порядке поступления в производство, а количество выполненных операций запоминается Счк(])=Сч(]). Это делается для того, чтобы затем с помощью идентификатора конечного события 1(Сч) и имитации соответствующих операций, установить наличие или отсутствие взаимосвязи между работами.
Установление взаимосвязи между работами и расчет временных параметров осуществляется следующим образом. Для первой производственной операции, т.е. при невыполнении условия CH(J) 1, а также для первого в производственном плане заказа и изделия, т.е. при выполнении условий к=1 и j=l, раннему сроку начала работ присваивается Ттек - текущее время.
Взаимосвязь выполняемых работ устанавливается в алгоритме сравнением индекса начального события моделируемой производственной операции с идентификатором конечного события всех предшествующих данной операции работ. Данная процедура осуществляется с помощью цикла от Сч(])=1 до Сч(])=Счк(] ) и оператора, с помощью которого проверяется условие: нс(],т)=1(Сч).
Если индекс начального события моделируемой производственной операции равен идентификатору события, значит данной операции предшествовала работа «Сч». Ранний срок наступления начального события определяется как максимальный из путей, предшествующих данному событию. Для этого для всех работ, моделирование которых было осуществлено и нс(],т)=1(Сч), проверяется условие: TpH(k,j,m) Tp(I(C4)). Если условие не выполняется, ранним срокам присваивается большее, чем было до сравнения, значение, т.е. Tpc(Hc(j,m))=TpH(k,j,m)=Tp(I(C4)). При выполнении условия с помощью оператора Сч(])=Сч(])+1 осуществляется переход к очередной выполненной операции.
В первоначальный момент работы алгоритма рассматривается исходное событие. Если исходное событие является началом нескольких производственных операций, то для этих операций (за исключением м=]=к=1) условие Трн(к,_і,т) Тр(І(Сч)) выполняться не будет, ввиду того, что Тр(1(Сч)) =Ттек, а перед началом работы модели в исходных данных введено значение TpH(k,j,m)=0. Ранний срок начала этих операций устанавливается равным Тр(1(Сч=1)=Ттек.
Ранний срок начала работ по обработке последующих партий изделий равен Ттек, если имеются незанятые работой рабочие места, т.е. выполняется условие SCT(j,m) CP(m), или равен МИНТрсс минимальному позднему сроку окончания работ по изготовлению предыдущей партии при невыполнении условия SCT(j,m) CP(m).
После установления ранних сроков наступления событий и начала работ определяется ранний срок завершения обработки партии j-x изделий k-го заказа на операции «м»: без учета остановок оборудования.
Затем управление алгоритмами передается в блок (рисунок 19) по моделированию вариантов случайных остановок оборудования и определению суммарной длительности простоя оборудования при обработке партии деталей на производственной операции.
Внеплановая остановка одного или нескольких единиц оборудования по случайным причинам существенно влияет на продолжительность обслуживания обрабатываемой партии. При отсутствии таких остановок продолжительность обслуживания партии деталей равна длительности ее обработки. При остановке оборудования необработанные детали перераспределяются между работающими станками с целью обеспечения равномерности загрузки оборудования. Длительность обслуживания партии деталей увеличивается и определяется как сумма времени на обработку деталей (Тобр(т)) и времени, которое было бы использовано на обработку деталей при отсутствии случайных остановок.
