15.3. Оптимизация расписаний
Правило Джонсона (1956 г.) для работ на двух станках. Это простейший вариант – главное, чтобы не было простоя второго станка. Добиться этого можно, если на каждом шаге построения графика учитывать следующее правило: на первом (на втором) станке в первую очередь (в последнюю очередь) фиксируется работа с наименьшей длительностью операции.
1
работы по операциям
станки
2
Для ситуаций с тремя и более станками оптимальное расписание построить не удается, доказанного алгоритма нет. Данная задача календарного планирования, как задача исследования операций остается алгоритмически нерешенной до сих пор, хотя имеется много приближенных алгоритмов, а самый простой – перебор.
Впервые постановка задачи календарного планирования осуществлена С.А. Соколицыным (Соколицын С.А. Организация движения деталей на замкнутых в технологическом отношении участках механических цехов. Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. – Л.: ЛПИ им. М.И. Калинина, 1950.).
Алгоритм Петрова В.А., Соколицина С.А. Построение плана-графика движения деталей с одинаковыми маршрутами.
Правило 1. Детали обрабатываются в порядке уменьшения суммарной трудоемкости в обработке от 2-ой операции до последней.
Правило 2. Детали обрабатываются в порядке увеличения суммарной трудоемкости обработки от 1 до предпоследней операции.
Как видим, в этом алгоритме используется принцип решения задачи для 2-х станков.
На практике же все сложнее. В чистом виде задачи календарного планирования нет. Происходит, например на участке производства, непрерывное изменение условий – появляются каждую смену новые партии деталей (новые работы), график пересматривается и т. д. Систему оперативного управления производством рассмотрим в дальнейшем.
Экспертные системы составления расписания (ЭС), или системы искусственного интеллекта, являются компьютерными программами. Объединение ЭС в 1984 г. под названием ISIS – интеллект расписания и информационной системы, 1986 г. – OPIS – удобного составителя расписаний – заводская система. MARS – управление анализом расписания ресурсов, используемая для создания космической системы «Челнок» NASA.
Программа General Electric выдает расписание с назначением работ по рабочим местам по дням, часам и рабочим, загрузку оборудования с указанием простоев.
Две компьютерные системы работают достаточно эффективно, и известны под названием «оптимизированные производственные технологии» (ОРТ) и «Q - контроль». Обе системы закрыты (их программное обеспечение).
ОРТ выявляет «узкие места», используя загрузочные расписания для всех групп оборудования (рабочих центров). Используется математическое программирование и сетевое планирование, моделирующие алгоритмы расписывают производственный процесс на узких местах рабочих центров. Узкие места – это операции, лимитирующие ход производственного процесса. Используются алгоритмы расшифровки узких мест. Интересны 10 заповедей данной системы:
Использование ресурсов рабочих мест, не являющихся узкими, не повлияет на использование мощности участка, цеха.
Задействование ресурса не является синонимом использования ресурсов.
Час, потерянный в «узком месте», есть час потерянный во всей системе.
Час, съэкономленный не в «узком месте» есть мираж.
Процесс перемещения партии деталей не есть процесс обработки.
Процесс обработки партии деталей должен быть изменяем.
Мощность рабочего центра и приоритет работы необходимо рассматривать одновременно.
Случайное воздействие не известно, но оно может быть изолировано и минимизировано.
Заводская мощность не должна балансироваться.
Сумма локальных оптимумов не есть глобальный оптимум.
«Q – контроль» аналогичен «ОРТ» и дает хорошие результаты для сложных производственных условий. Разработчики изучили работу 600 цехов. Работа цеха моделируется каждый вечер, определяются узкие места, затем составляется расписание через узкие места. Эффект – вдвое уменьшилась ДПЦ и простои оборудования.
Составление расписаний для серийного производства аналогично рассмотренному для единичного и мелкосерийного. Но в производственном процессе рассматривается длительности обработки не деталей, а партий деталей оптимального, экономического размера. В массовом производстве система «Канбан» уменьшает партии до минимума, а подача материалов и полуфабрикатов «точно вовремя» приводит к минимуму уровни запасов и незавершенного производства.