Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
УДК

УДК.658.512.65: 621

И.В. Харченко, доц., Канд. экон. наук

Кировоградский национальный технический университет

Организация работы участка машиностроительного предприятия с помощью графиков загрузки оборудования в кризисных условиях

В статье приводятся способы оптимизации работы участков малых и средних машиностроительных предприятий и уменьшение затрат при выполнении заказов в кризисных условиях при ограниченном применении средств автоматизации управления.

машиностроительное ПИДПРИЕМСВО, участок, календарный план-график, расписание, зававнтаження оборудования, имитационное моделирование, кризис

Организовать согласованную работу машщинобудивного предприятия по выполнению заказов в заданные сроки при рациональном использовании всех ресурсов можно только при хорошей работе операционной системы на всех уровнях - от предприятия до цеха и участки. Об этом пишет подавляющее большинство отечественных и зарубежных изданий. в частности [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7].

На данный момент этому вопросу уделяется недостаточное внимание в украинской научной и учебной литературе. Это видно даже по количеству отечественных публикаций и учебников по этой теме. Лучшими отечественными работами является издание еще советских времен, в частности [1.2,3]. Некоторые работы издаются в России, например, [4]. Подавляющее большинство современной литературы в Украине на эту тему, если не вся, есть зарубежного происхождения, как, например, [5,6,7].

Целью нашего исследования было выяснение возможностей использования рациональных способов построения календарно-плановых графиков (КПГ) работы оборудования для помощи работы предприятиям в сложный период экономического кризиса, когда объем заказов резко падает и необходимо всячески экономить средства, при этом не ухудшая качества изделий и создавая нормальные условия для работы для рабочих и исполнителей. Почему календарных планов-графиков? Потому что календарный план-график дает ответ на основные вопросы, стоящие перед системой операционногоменеджмента основным производством, а именно: "какие работы выполнять", "когда выполнять", "где выполнять" (на котором рабочем месте). найвичерпниший информация может быть получена именно из календарных планов-графиков работы производственных подразделений, в которых отражается последовательность выполнения операций для различных партий деталей и продолжительность их выполнения на каждом рабочем месте. Всю эту информацию невозможно заменить только нормативными величинами партий и сроками их запуска-выпуска в производство.

Как известно, существует несколько групп методов построения календарных планов-графиков, соответствующие тому или иному критерию оптимальности:

И. Точные методы:

а) методы возведения задачи календарного планирования (КП) к задаче целочисленного линейного программирования, применение динамического программирования. Несмотря на заметные успехи некоторых исследователей, не удается преодолеть большую размерность создаваемых моделей, из-за чего эти методы не нашли практического применения;

© И.В. Харченко. 2009

б) комбинаторные методы: последовательного конструирования, анализа и отсеивания вариантов, метод "ветвей и границ". Эти методы развиваются и сейчас, они находят широкое применение, но также довольно трудоемкими и имеют ограниченное применение из-за большого размерность полученных при решении задач .

2.Приблизни методы.

К ним относятся следующие: метод частичного перебора; метод направленного перебора; метод Монте-Карло; аналитико-приоритетные и эвристические методы.

В связи с развитием и внедрением экономических информационных систем возникла потребность в решении задач календарного планирования большей размерности, с учетом многочисленных технологических и экономико-организационных ограничений. Это привело к созданию приблизительных методов, предоставляющих приемлемое решение в короткие сроки. Следует отметить, что методы Монте-Карло, частичного и направленного перебора требуют многовариантных переборов, которые затрудняют и ограничивают их практическое применение. В данной группе професор В.А.Петров выделяет часть методов, относя их к аналитико-приоритетных: "Среди приближенных методов решения задач календарного планирования является достаточно представительная группа, которую мы выделяем и относим к аналитико приоритетных методов. Отличительная особенность этой группы состоит из органического использования при решении задачи математической модели, строится исходя из экономико-организационной сути задачи, а также алгоритмов, учитывающих важнейшие производственные ограничения с помощью ранжированных по значимости правил преимущества (приоритетов). Эти методы не должны смешиваться с эвристическими. В аналитико приоритетных методах существует математическая модель в соответствии с функции - критерия, позволяющего приблизить ее решения к оптимальному, тогда как в эвристических методах такая функция отсутствует, или существует только в неявно выраженной форме, или задается как локальная функция приоритета ". И далее : "Ограниченность принципов приоритета заключается в том, что они обеспечивают локальную оптимизацию, а не гарантируя оптимизации процесса в целом". [2]. в этой группе необходимо выделить часть разработок, посвященных созданию моделирующих алгоритмов построения кал ндарних графиков с использованием правил преимущества при решении конфликтных ситуаций (конфликтной считается ситуация, когда несколько деталей претендуют на обработку на конкретном рабочем месте). Эти методы нашли широкое практическое применение. Наиболее известные алгоритмы, утвердили себя на практике, следующих авторов: Е.Г . Иоффе, М.А. Мироносецкого, В.А. Петрова.та некоторые другие [1,2,3,4]. Создание каждого из этих алгоритмов - шаг в развитии теории и практики КП. По этому поводу В.А.Петров писал: "Следует отметить, что создание приближенного алгоритма решения задачи календарного планирования - алгоритма, генерирующего календарные графики, которые согласно терминологии исследования операций можно назвать" хорошими "- сложная и трудоемкая задача. Для построения эффективного эвристического алгоритма и его внедрение в практику планирования нужна напругонят исследовательская работа по несколько человеко-лет ".. [3]. Из литературы известно, что свой первый алгоритм А-И В.А.Петров опубликовал и 1951 году, а самый А-6М в 1979 году. Первый вариант алгоритма М. Б. Мироносецкого и И.П. Шубкин был опубликован в 1966 году, а последние соответственно в 1973 и 1976 годах. Можно проследить долгую историю создания и других алгоритмов. Надо также заметить, что эвристические методы составления КПГ используются и зарубежными производителями. Об этом, например, пишет один из разработчиков системы «точно в срок» Я, Монден. [7]. И что уже интересно, сами алгоритмы нигде не приводится, видимо, потому, что является предметом интеллектуальной собственности.

Эвристические функции (правила) приоритета (преимущества) является базой как аналитико приоритетных, так и эвристических методов.

Основные типы функций преимущества:

- операционные, то есть такие, в которых аргументами выступают только параметры операций, участвующих в конфликте. Примеры - правило SIO "shortest internal operation" - короткой операции или LIO "longest internal operation" - самой длинной операции;

- партионни- функции, аргументами которых являются параметры более чем одной операции над партией деталей или параметрам партии в целом. Например, функция, реализующая «правило наибольшей продолжительности цикла изготовления". Ги модификация- функция LRT ( "longest remaining time" - крупнейший время изготовления, остался);

- ресурсные - функции, аргументами которых являются те или иные параметры оборудования. К ним можно отнести функцию, реализует решения конфликтной ситуации в К-й группе оборудования в пользу той операции qjk, для которой следующая по технологии операция

должна выполняться на одном из станков группы оборудования, наименее обеспеченные фронтом операций.

Способ применения функций преимущества может зависеть также от динамики развития процесса решения. С этой точки зрения можно выделить следующие функции преимущества:

- статические, значение которых исчисляется только на основе выхадной информации и не зависят от варианта развития процесса решения;

- динамические, значения аргументов которых зависят от полученного на момент времени ts конфликта варианта частичного решения;

- прогнозные, при исчислении которых принимается во внимание и информация о возможных вариантах развития процесса решения после момента принятия решения.

Следует также отличать элементарный и комбинированный способы применения функций предпочтения. Элементарной называется построение алгоритмов, когда в процессе поиска одного варианта решения аналитическое выражение функции предпочтения неизменной и одинаково применяемый ко всем элементам модели, участвующих в конфликтной ситуации. Комбинированный способ применения предполагает наличие нескольких различных аналитических выражений функций преимущества, применение которых в данной конкретной конфликтной ситуации регламентируется выполнением определенных условий. Комбинированные функции преимущества базируются на элементарных.

Эффективности применения различных функций предпочтения посвящено много работ. Среди всех исследованных функций выделяются более или менее эффективны в различных производственных ситуациях для достижения той или иной цели. Однако, как справедливо отмечал профессор В.М. Португал, "универсальных" функций приоритета нет: "Общим недостатком всех предложенных функций предпочтения, как простых, так и сложных, является следующее. Экспериментальная проверка функций предпочтения показывает, что для каждой функции существуют как задачи, для которых данная функция предпочтения приводит к решению, близкого к оптимальному, так и задачи, для которых применение данной функции приводит к плохим результатам. »[3].

В связи с этим особое внимание было уделено в осложненных функций предпочтения и к комбинированному средства их применения. Это позволило существенно сгладить недостатки, присущие отдельно взятым функциям.

Эта проблема подробно освещена в [3]. Авторы делают следующие выводы: "... с эффективностью эвристических функций предпочтения целесообразно сопоставить другую их весьливу характеристику - затраты на применение.

Осложнения функции предпочтения не всегда вызывает адекватное или хотя бы заметное повышение ее эффективности. Часто результат бывает обратным ". И далее:" ... не следует абсолютизировать тот или иной способ применения функций предпочтения. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Для обоснования их выбора в каждой конкретной ситуации, а точнее, в классе ситуаций, следует подробнее проанализировать их сравнительные преимущества ".

Алгоритм В.А. Петрова А-6М можно отнести к эвристических алгоритмов с динамически партионный функцией преимущества и комбинированным средством ее применения в соответствии с приведенной выше классификации. Однако класс аналитико-приоритетных алгоритмов, по нашему мнению, представляет наибольший интерес для исследования. Целью нашего исследования было сравнение лучших моделирующих алгоритмов - В.А.Петрова, Е.Г.Иоффе, и М.Б.Мироносецького - путем экспериментов с имитационными моделями, построенными на их базе. В результате экспериментов установлено, что найкращиммоделюючим алгоритмом для многих случаев является именно алгоритм В.А.Петрова, который и предлагается применять для генерации графиков загрузки работы участков в пределах функционирования экономических информационных систем. На данный момент создано большое количество экономических информационных систем как отечественного, так и зарубежного производства. Лучшие из них, например, ВЛЛК (применяется на кировоградском предприятии "Гидросила") генерируют оптимизированные по определенному критерию графики загрузки работы оборудования. Проблема заключается в том, что такие системы стоят очень дорого - от 150 000 до нескольких миллионов долларов, длительным является срок их внедрения на предприятии. Внедрение таких дорогих систем не под силу, да и нецелесообразно для средних машиностроительных предприятий, как, например, НПФ "Астра". Это предприятие производит около 45 видов сложного деревообрабатывающего оборудование. Сложность конструкции машин иллюстрирует такой факт: предприятие самостоятельно производит болье 11000 наименований деталей. В докризисных условиях предприятие достаточно успешно работало, несмотря на значительный налоговое давление. На данном этапе, когда спрос на продукцию резко сократился, предприятию необходимо перестраивать свою работу по организации выполнения имеющихся заказов. Составной частью механосборочного цеха является механическая участок с разнопрофильных машиностроительным оборудованием. Организация согласованной работы такой участка является сложной задачей, так как надо выполнять одновременно несколько несовпадающих требований

а) жестко придерживаться последовательности технологических процессов;

б) предоставлять изготовленную продукцию в запланированные сроки для сокращения срока выполнения заказа и высвобождение оборотных средств;

в) обеспечивать загруженность оборудования;

г) обеспечивать загруженность рабочих.

В докризисных условиях загруженности работы оборудования и рабочих достигалась за счет увеличения объемов незавершенного производства, значительные объемы которого покрывали объективные сложности в системе планирования загрузки оборудования. Такая ситуация была приемлемой, потому что хороший спрос на качественную и по приемлемым ценам продукцию давал уверенность в том, что продукция в виде незавершенного производства (НЗП) будет рано или поздно востребованной. На данный момент ситуация значительно усложнилась, как и на большинстве машиностроительных предприятий. Объемы заказов сократились, держать большие объемы НЗП является непрпустимим расточительством. Поэтому темой нашего исследования была возможность организации экономной работы по выполнению заказов в условиях использования ограниченных средств с помощью построения оптимизированных КПГ в условиях ограниченного применения средств автоматизации управления. Для этого была использована имитационная модель алгоритма В.А.Петрова с использованием языка имитационного моделирования дискретных процессов GPSS World. [8] Эксперименты проводились для двух случаев.

1-й случай. На участке вигтовляеться 12 партий деталей на 5-ех группах оборие, в каждой группе по второму единицы оборудования. В исходном варианте продолжительность календарного плана-графика (КПГ) работы оборудования, оптимизированном по критерию минимальной продолжительности совокупного производственного цикла, составляет 54 рабочих години.якщо уменьшать количество оборудования, абсолютно реально в условиях трудного положения на предприятиях в настоящее время, то продолжительность производственного цикла увеличится. Казалось, что тут удивительного или нового? Можно было бы также заметить, что чем больше заватажено группа оборудование, в которой уменьшается количество оборудования, тем более длительным будет новый график загрузки оборудования. Наспрвди это не совсем так. В проведенных нами имитационных экспериментах последовательно уменьшалось количество оборудования в группах оборудования с 2-х до единицы. При этом были получены следующие продолжительности совокупных производственных циклов.

Как видно из этой таблицы ,, тесной связи между параметрам не иснуе.Так, если попытатся определить между этими параметрами корреляционная зависимость, то величина достоверности аппроксимации при линейной зависимости составляет R2 = 0.73. при полиномиальной зависимости (в подавляющем большинстве случаев эта зависимость дает максимально высокую достоверность аппроксимации) R = 0.8. что говорит об отсутствии тесноты связи и невозможность достоверного прогнозирования. То есть нельзя быть уверенным, что уменьшив количество оборудования, меньше загружено, можно сократить длительность производственного цикла в наибольшей степени, хорошо загрузить оборудование и обеспечить выполнение задач в короткие сроки при экономном использовании ресурсов. Чтобы достичь такого результата, нужно построить несколько графиков загрузки оборудования с помощью ПЭВМ соответствующего программного и математического обеспечения. Почему надо использовать ПЭВМ? Дело в том, чтобы построить вручную график загрузки оборудования, оптимизированный по любому, даже самому простому критерию, надо потратить несколько часов работы. Понятно, что тратить столько времени в момент, когда маеЕБА загружать оборудования, нет возможности. С помощью же ЭВТ изменении условий эксперимента (введение новых данных) составляет считанные минуты (при наличии соответствующей квалификации), время генерации планов на ПЭВМ занимает менее одной секунды. Таким образом, проведя несколько машинных экспериментов за несколько минут, можно выбрать лучший вариант загрузки оборудования при данной численности рабочих и оборудования, или определить, какое оборудование, сколько и каких работников нужно задействовать при выполнении плана работ и как они будут загружены.

2-й случай. Строился КПГ работы оборудования для 6 партий деталей (исходя из того, что в условиях кризиса объемы заказов сильно сокращаются). Если строить КПГ работы оборудования по правилу "первый прийщов-первый обслужен" (в теории расписаний это правило известно как FIFO - first in. First on)

есть не оптимизировать расписание, то его продолжительность составляла в рассматриваемом примере 55 роб.годин. Если же использовать оптимизирующие алгоритмы, то расписание можно сократить без привлечения дополнительных ресурсов до 47 рабочих часов.

И в первом, и во втором случаях, сокращение длительности производственного цикла означает уменьшение затрат на оборудование, на зарплату и минимизацию оборотных средств. По приблизительным оценкам, экономия только на зарплаты за год может составлять до 10-15 тыс. гривень.економия на приобретении устаткуання может быть значительно больше.

Вывод. В условиях незавершенной или непостроенного экономической информационной системы зостосування ограниченных средств автоматизации управления (персонального компьютера с набором программ, может стоить не более 5 тыс. Гривен), может дать возможность существенно сократить расходы на функционирование средних и малых машиностроительных предприятий.

Список литературы

1. Золотарев А.Н. Календарно-плановые расчеты серийного производства. М .: Наукова думка, 1975.-199 с.

2. Петров В.А., Масленников А. Н., Осипов Л.А. Планирование гибких производственных систем. - Л.: Машиностронение, 1985.-182 с.

3. Подчасова Т.П., Португал В.М., Шкурба В.И. Эвристические методы календарного планирования. .- К.: Техника, 1980.- 140 с.

4. В.А.Козловский, Т.В. Маркина, В.М.Макаров Производственны и операционный менеджмент. Учебник. СПб.: "Специальная литература", 1998.- 366 с.

5. Чейз Р.Б.,Эквилайн Н.Дж., Якобс Р.Ф. Производственный и операционный менеджмент, 8-е издание.: Пер. с англ.: М.: Издательский дом "Вильямс", 2001. -704 с..:ил

6. Оно Т. Производственная система Тойоты.Уходя от массового производства/ Пер. с англ.2-е изд. Доп. и перераб. М.: Институт комплексных стратегических исследований ,2006.-208 с.

7. Монден Я. Система менеджмента Тойоты./ Пер. с англ.. М.: Институт комплексных стратегических исследований ,2007.-216 с.

8. GPSS World students version.

В статье приводятся способы оптимизации работы участков малых и средних машиностроительных предприятий и уменьшения затрат при выполнении заказов в кризисных условиях при ограниченном использовании средств автоматизации управления.

The article lists the ways of optimization of alloted work of small and medium machine-building plants and reduction of inputs while performing the orders under crisis circumstances with restricted application of the means of management automation.

Загрузка...