Тема 2.3 Подсистема технической подготовки производства Лекция 2.3.1 Характеристика и основные задачи подсистемы технической подготовки производства

1. Назначение, характеристика и основные задачи подсистемы

Под технической подготовкой производства ТПП понимается комплекс взаимосвязанных научно-исследовательских, конструкторских, технологических, экспериментальных и инструментальных работ по подготовке к производству новой продукции, а также мероприятия, направленные на повышение качества, надежности, долговечности изделий, находящихся в производстве.

Типовой процесс разработки нового изделия в машиностроении включает в себя обычно следующие этапы:

• научно-исследовательская работа;

• конструкторская подготовка производства;

• технологическая подготовка производства;

• изготовление и испытание опытных образцов разрабатываемого изделия;

• освоение производства новых изделий;

Все эти работы выполняются однократно. Но, кроме того, в состав ТПП включается также организационная подготовка производства, охватывающая циклически повторяющийся комплекс мероприятий, связанных с регулярным обеспечением и обслуживанием действующего производства.

Управление этими работами и составляет содержание подсистемы ТПП АСУП.

Так как техническая подготовка производства представляет собой длительный процесс сложной структуры, состоящий из множества взаимосвязанных и взаимозависимых работ, требующих своевременного использования многообразных ресурсов, то наиболее удобной математической моделью этого процесса являются сетевые модели. Изучению сетевых моделей и будут посвящены последующие лекции. Однако необходимо отметить, что такие модели составляют лишь основу подсистемы. Сетевую модель дополняют большим числом различных сервисных, информационных и других алгоритмов и программ, образующих вместе весьма сложный комплекс.

2. Основные понятия и определения сетевого планирования

Сетевая модель представляет собой ориентированный граф G(X,U), где задано множество вершин – событий: {1,2,i,...,j,...}X, каждая из которых соответствует началуiили завершениюjработыu_ij, и множество дуг, соответствующих отдельным работамu_ij. Каждая работаu_ijєUхарактеризуется длительностьюτ_ij, стоимостью выполненияc_ij, интенсивностью потребления ресурсовr_ijmили требуемым объемом ресурсаR_ijm, гдеm=1,...,M– виды потребляемых ресурсов. К ресурсам относятся рабочая сила, материалы, полуфабрикаты, оборудование, деньги и т.д.

На практике техническая подготовка производства ведется обычно не по одному, а по нескольким взаимосвязанным изделиям k=1,...,N. В этом случае в качестве математической модели процесса удобно использовать многосетевой графG, состоящий из автономных подграфовG₁,G₂,...,G_N. Известно, что множество автономных подграфов с помощью фиктивных дуг, не усложняя постановки задачи, можно преобразовать в односвязный граф. При описании работ такого графа к описанию его параметров добавляется индексk, соответствующий номеру нового изделия.

Задача оптимального управления техническим процессом подготовки ставится обычно в одной из следующих разновидностей. Найти

1. минимальный срок выполнения комплекса мероприятий ТПП при ограничениях на уровень наличных ресурсов;

2. минимальную стоимость выполнения комплекса мероприятий подготовки производства при ограничениях на сроки его выполнения и на уровень наличных ресурсов;

3. минимальный уровень потребления ресурсов или дефицитных ресурсов при ограничениях на стоимость и на сроки выполнения мероприятий технической подготовки производства.

В значительной степени осложняет решение этой задачи вероятностный характер значений таких основных параметров модели, как длительность выполнения работ и интенсивность потребления ресурсов.

Перед рассмотрением некоторых задач сетевого планирования введем основные понятия и определения.

Графическое изображение сетевой модели в виде ориентированного графа называется сетевым графиком.

Любой процесс, происходящий во времени, называется работой. Все работы могут быть разделены на действительные работы, ожидания, фиктивные работы (зависимости).

Под действительными работамипонимают трудовой процесс, требующий ресурсов и имеющий некоторую продолжительность. Основной характеристикой действительной работы является объем работы, который может быть выражен трудоемкостью в человеко-днях, физическим объемом, стоимостью и т.д.

Ожидание – это некоторый процесс, не требующий ресурсов, но имеющий некоторую продолжительность.

Фиктивные работы(зависимости) не требуют ресурсов и имеют нулевую продолжительность. Они используются для обозначения логических связей между действительными работами. На графике они обозначаются штриховыми линиями.

Событие– это результат выполнения работ, оно не имеет продолжительности и не потребляет ресурсов. На сетевом графике выделяют исходное, промежуточные и завершающее события.

Исходное событиеуказывает на факт начала выполнения всего комплекса работ, описываемого сетевой моделью. Оно не имеет предшествующих работ.

Промежуточное событие представляет собой результат окончания одной или нескольких работ, который обеспечивает возможность начать одну или несколько последующих.

Завершающее событиеуказывает на факт окончания всего комплекса работ. Оно не имеет следующих за ним работ.

u₁₄

u₀₁ u₂₄ u₄₆

u₀₂ u₂₆

u₀₃ u₅₆

u₁₅

Рис. 2.5 Сетевой график

В сетевой модели может быть одно или несколько целевых событий, означающих достижение целей, основных или промежуточных. Число целевых событий характеризует комплекс либо как одноцелевой, либо как многоцелевой. Кроме того, в целевой модели могут быть выделены контрольные события, выполнение которых является существенным для задач планирования. Для этих событий может планироваться и дата свершения.

Любая последовательность работ u₁₂,u₂₃,...,u_n-1n, в которой конечное событие предыдущей работы является начальным событием последующей работы, называетсяпутеми обозначаетсяLс перечислением всех событий, входящих в данный путьL(1,2,3,...,n). Различают:

• полный путь;

• путь, предшествующий событию;

• путь, следующий за событием;

• путь между событиями;

Полный путь– это последовательность работ, соединяющих исходное и завершающее события. На рис. 2.5 полные путиL(0,1,4,6),L(0,2,4,6),L(0,2,6),L(0,3,5,6).Путь, предшествующий событию– это последовательность работ, соединяющих исходное и рассматриваемое события. Так у события 4 два предшествующих пути:L(0,1,4) иL(0,2,4).Путь, следующий за событием– это последовательность работ, соединяющих рассматриваемое и завершающее события. У события 2 два следующих за событием пути:L(2,4,6) иL(2,6).Путь между событиями– это последовательность работ, соединяющих два события, из которых ни одно не является ни исходным, ни завершающим. На рис. 2.5 пути между событиями:L(1,4),L(2,4),L(3,5).

При построении сетевой модели необходимо пользоваться некоторыми правилами. Приведем наиболее нетривиальные.

1. Если работы A₁,A₂,...,A_nначинаются и заканчиваются одними и теми же событиями, то для установления однозначного соответствия между работами и их обозначениями вводитсяn-1 фиктивная работа.

A₁

A₂

A₁

A₃ A₂

A₃

Рис. 2.6 Исключение неоднозначности работ

2. Если работа Cследует за двумя параллельно ведущимися работамиAиB, а работаDтолько за работой В, то вводится одна фиктивная работа.

A C

B D

Рис. 2.7 Логическое следование работ

3. В сетевых моделях не должно быть «хвостов», «тупиков» и «контуров».

B D A B

? E E ?

A C C D

? ?

Рис. 2.8 Ошибки в построении сетевых графиков

4. В сетевых моделях следует соблюдать определенную последовательность в нумерации событий от исходного к завершающему. Наибольшее распространение при этом получил алгоритм введения порядковой функции на графе.