книги из ГПНТБ / Мироносецкий Н.Б. Экономико-математические методы календарного планирования

Г л а в а 1

КАЛЕНДАРНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ НА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ЗАВОДЕ

§1. ВНУТРИЗАВОДСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

ИЗ А Д А Ч А КАЛЕНДАРНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ

Успешное функционирование предприятия зависит от чет­ кой координации деятельности всех его составных частей

заданий на квартал, месяц, декаду, смену для цеха, участка, исполнителя, в непрерывном контроле и регулировании их выполнения для достижения заданных целей. Следовательно, оперативно-производственное планирование включает два этапа.

Первый этап — разработка на основе техпромфинплана оперативных планов-графиков изготовления и выпуска про­ дукции. Этот этап называется оперативно-календарным пла­ нированием или, просто, календарным планированием. В на­

непосредственном составлении календарных планов-графиков загрузки оборудования или проведения операций над каждой деталью производственной программы.

и регулировании выполнения планов посредством оператив^ ного устранения возникающих в процессе производства откло­ нений от заданного режима.

Оперативно-календарное планирование на машинострои­ тельном предприятии подразделяется на межцеховое (завод­ ское) и внутрицеховое оперативно-календарное планирование.

Межцеховое оперативно-календарное планирование уста­ навливает на основе техпромфинплана квартальные, месяч­ ные и внутримесячные оперативные задания для отдельных цехов, разрабатывает калеидарно-плановые нормативы и учи­ тывает выполнение оперативных программ цехами. Коротко рассмотрим вопросы межцехового оперативно-календарного

10

цессе детализации работ сетевого графика может выясниться, что между двумя событиями сетевого графика высшего уров­ ня существует связь, не отраженная в сетевом графике дан­ ного уровня.

После того, как закончено составление сетевых графиков всех уровней, установлена технология исполнения работ, определены временные оценки работ сетевых графиков и не­ обходимые ресурсы для выполнения каждой работы, произ­ водится анализ сетевых графиков. Этот анализ осуществля­ ется разными способами. Так, при использовании ЦВМ пер­ вичная информация, относящаяся к сетевым графикам низшего уровня, вводится в машину непосредственно с рабо­ чих документов без какой-либо предварительной переработки. С помощью библиотеки специальных программ производится необходимый анализ сводного сетевого графика, который образуется посредством соединения сетевых графиков всех уровней.

К числу анализируемых параметров сводного сетевого гра­ фика относятся продолжительность выполнения заказов и необходимые ресурсы для их исполнения. Потребность в ре­ сурсах может выдаваться суммарная по периодам, по каждой специальности, по каждому подразделению завода и т. д. При должной детализации работ сетевого графика можно полу­ чить и объемную загрузку каждого вида оборудования под­ разделений завода, а также оценить вероятность исполнения заказа в заданный срок. Конечно, оценку вероятности можно получить только при методике построения сетевых графиков, основанной на двух или трех оценках времени исполнения работы.

После анализа сводного сетевого графика производится выдача информации в соответствии с заданным режимом работы программы. На этой стадии планирования заказа, как правило, используется информация, относящаяся только

кукрупненному сетевому графику ПДО завода.

Спомощью одной из программ библиотеки программ анализа сетевого графика, которая называется «программой укрупнения сетевого графика», можно укрупнить сводный сетевой график до уровня сетевого графика ПДО завода (Мироносецкий, Рабинович, 1966). Причем теперь уже каж­ дая работа укрупненного сетевого графика ПДО получает

оценку времени исполнения работы, равную критическому пути сетевого графика низшего уровня, составленного на дан­ ную работу. Для всякой работы производится оценка ресур­ сов каждого вида, необходимого для ее выполнения. Опреде­ ляются и глобальные параметры укрупненного сетевого гра­ фика: критическое время выполнения всего заказа и вероят­

12

объемная загрузка различных видов ресурсов, необходимых для выполнения заказа: оборудования, сборочных и испыта­ тельных стендов, ведущих специалистов и т. д. В соответ­ ствии с моментами времени свершения событий сетевого гра­

в ряде организаций, в том числе и в ряде институтов СО АН

СССР.

Если не представляется возможным использование циф­ ровой вычислительной машины, анализ сетевых графиков можно вести и вручную. При этом вероятность ошибки в рас­ четах уменьшится, если сетевой график будет вычерчен, од­ нако можно обойтись и без чертежа. Каждый сетевой график анализируется обособленно, в результате чего определяются величина критического пути и количество необходимых ре­ сурсов. Продолжительность критического пути и ресурсы, необходимые для выполнения работы сетевого графика низ­ шего уровня, принимаются за параметры соответствующей ему работы сетевого графика высшего уровня. Сетевой гра­ фик каждого уровня с помощью полученных оценок его работ анализируется так же, и полученные результаты передаются на следующий уровень. Для простоты в этом случае необхо­ димо задавать одну оценку времени по каждой работе, хотя могут быть произведены ручные расчеты и при большем числе оценок. Методики ручного анализа сетевых графиков опи­ саны в литературе (Кофмаи, Дебазей, 1968).

После того, как определены параметры каждой работы укрупненного сетевого графика производственно-диспетчер.- ского отдела, необходим аналогичный анализ и этого сетевого

Получив одним из описанных способов параметры сете­ вого графика исполнения заказа, производственно-диспетчер­ ский отдел завода определяет срок изготовления заказа, его стоимость и отпускную цену. Срок исполнения заказа опре­ деляется не только на основе продолжительности критиче­ ского пути, но и с учетом анализа имеющихся наличных ресурсов и остальных заказов.

Определение сроков выпуска каждого заказа с учетом имеющихся ресурсов и всего портфеля заказов представляет собой задачу оптимального распределения ресурсов ненакапливаемого типа для изготовления всех изделий портфеля за­ казов. Известны различные постановки этой задачи: в форме задачи линейного и линейного целочисленного программи­ рования, а также задачи выпуклого программирования (Мо-

13

дер, Филлппс, 1966) и оптимальной задачи на графе (ФордР Фалкерсон, 1966).

Ни в одной из названных постановок задача в настоящее время не может быть решена в строгом смысле слова: в одних случаях причина этого — огромные размеры сконструирован­ ной модели, в других — отсутствие точных методов решения. Мы будем говорить о задаче оптимального распределения ресурсов ненакапливаемого типа для выполнения работ, за­ планированных сетевыми графиками заказов, как о задаче оптимизации по ресурсам многокомпонентного сетевого гра­ фика. Для этой постановки удается сконструировать прибли­ женные алгоритмы с использованием различных эвристиче­ ских приемов, которые дают хорошие результаты.

Реализация на ЦВМ этих алгоритмов очень трудоемка и заканчивается созданием библиотеки программ общим объемом в несколько тысяч команд. В настоящее время, на­ сколько нам известно, создано очень небольшое число таких библиотек. Алгоритмов приближенной оптимизации, не реа­ лизованных на ЦВМ в виде рабочей библиотеки программ, имеется, конечно, гораздо большее число.

Системы совокупного анализа нескольких сетевых графи­ ков комплекса работ, потребляющих общие ресурсы, пока не получили массового распространения в заводских усло­ виях, потому что эти системы анализа не под силу малым н даже некоторым средним цифровым вычислительным ма­ шинам. Однако на предприятиях, имеющих доступ к маши­ нам класса М-220, Минск-32, БЭСМ-6, может быть внедрена система комплексного анализа всех сетевых графиков заказов с оптимизацией по ресурсам. Упомянутые системы приме­ няются в настоящее время в основном для опытно-конструк­ торских разработок.

При составлении сетевых графиков исполнения нового заказа можно исходить из опыта выполнения заказов подоб­ ного типа. В частности, могут применяться типовые сетевые графики с оценками в виде статистически обработанных дан­ ных; графики, составленные ранее на изготовление отдель­ ных унифицированных узлов, входящих в анализируемое изделие. Использование типовых сетевых графиков и стати­ стических показателей выполненных работ намного ускоряет составление и анализ сетевого графика предполагаемого за­ каза и повышает точность оценок его параметров. После согласования сроков изготовления всех изделий производст­ венной программы с учетом имеющихся ресурсов сетевые графики исполнения заказов производственной программы становятся официальными документами.

На основании сетевых графиков осуществляется вся пла-. новая и координирующая работа по заказу. ПДО сообщает отделу снабжения конструкторской и технической службам

14

сроки выполнения всех этапов выполнения заказа, выдает необходимые задания по его подготовке, включает его в го­ довые, квартальные планы и месячные объемные и календар­ ные графики, контролирует сроки свершения каждого собы­ тия укрупненного сетевого графика. На основе конструктор­ ской и технологической подготовки ПДО разрабатывает нормативно-календарные параметры: в производстве мелкосе­ рийного типа определяются возможные размеры серий изде­ лий и величины партий деталей и узлов, с помощью пара­ метров сетевых графиков заказов определяются производст­ венные циклы и необходимые опережения с учетом страховых запасов; в производстве единичного типа с помощью сетевых графиков определяются объемно-календарные графики вы­ полнения заказа.

После анализа совокупного сетевого графика выполнения заказа составляется традиционный документ, называемый производственной спецификацией. В производственной специ­ фикации содержится перечень всех узлов и деталей, из кото­ рых состоит данное изделие; для каждого узла и детали опи­ сывается заводской маршрут с указанием цехов, в которых производится их обработка. По каждому узлу, комплекту деталей и по всему изделию в целом в производственной спе­ цификации содержатся затраты времени, необходимые для изготовления данной компоненты заказа. Они сгруппированы по основным типам оборудования.

На основе анализа совокупного сетевого графика и произ­ водственной спецификации по каждому заказу рассчитывает­ ся объемная загрузка оборудования цехов завода. Этот рас­ чет производится при составлении производственной програм­ мы, разрабатываемой для цехов на основе производственной программы завода. Объемная загрузка важнейших типов оборудования иногда рассчитывается уже при составлении годовой производственной программы завода. В соответствии с процедурой анализа сетевых графиков определяются резер­ вы времени всех событий и работ. Для каждого события се­ тевого графика, обозначающего законченное действие — ко­ нец или начало изготовления какой-либо компоненты заказа или изделия — вычисляется раннее или позднее время его свершения.

Годовая программа разбивается по кварталам. Все заказы упорядочиваются по приоритету, который определяется тем или иным образом в соответствии с важностью заказа, его стоимостью, сроком выполнения и т. д. Для заказа с наи­ большим приоритетом планируются сроки выполнения отдель­ ных его узлов и деталей, исполнение увязывается с имеющи­ мися ресурсами важнейшего оборудования. После опреде­ ления календарных дат изготовления отдельных узлов кор­ ректируются производственные ресурсы важнейшего обору-

15

дования, запланированного для работы по исполнению дан­ ного заказа. Планирование исполнения следующего по прио­ ритету заказа ведется точно так же, но на базе скорректи­ рованных ресурсов, которые, естественно, уменьшились в свя­ зи с планом исполнения предыдущего заказа.

Если выполнение какой-либо работы можно начать в ран­ нее возможное время, определенное по сетевому графику исполнения данного заказа, то работа планируется к испол­ нению, начиная с этого момента времени. На определенном этапе планирования для некоторых работ может обнару­ житься недостаток оставшихся производственных ресурсов данного вида оборудования. Если работа обладает резервом времени, необходимо сдвинуть начало ее исполнения, но не больше, чем на величину резерва времени.

Однако может случиться, что при сдвиге момента начала выполнения работы наличные ресурсы рассматриваемого вида не, позволяют выполнить данную работу. Тогда руководите­ лям соответствующего ранга придется принимать решение: либо отодвинуть срок выполнения заказа, либо принять ме­ ры для увеличения дефицитных ресурсов. При использовании резервов времени данной работы необходимо учитывать, что это повлечет за собой уменьшение ресурсов времени для последующих работ. При определении компонент изменен­ ного сетевого графика необходим некоторый дополнительный его анализ. Последовательно производя планирование каж­ дой работы укрупненных сетевых графиков всех заказов, мож­ но получить годовую производственную программу завода.

Годовая производственная программа завода, как прави­ ло, формируется с помощью ЦВМ. Предприятия, не имею­ щие такой возможности в настоящее время, вынуждены сос­ тавлять производственную программу одним из традицион­ ных методов с использованием иных средств расчета. Оче­ видно, что при этом результаты получаются достаточно гру­ быми, однако точность их несколько увеличивается при ис­ пользовании различных эвристических приемов, которыми располагают опытные специалисты из ПДО завода.

На основе годовой программы завода формируется годо­ вая программа цеха. Поскольку годовая программа завода разрабатывается на основе сетевых графиков выполнения отдельных заказов, то годовые программы всех цехов полу­ чаются взаимосвязанными. Конечно, эти взаимосвязи имеют весьма приближенный характер и подлежат уточнению по мере-.детализации планов в процессе их выполнения. Раз­ работка годовой производственной программы для каждого цеха, как правило, производится одновременно с разработкой годовой производственной программы завода.

Производственные программы для цеха выдаются в виде перечня и заданного количества изделий, узлов, комплектов

16

деталей. При этом в условиях единичного и мелкосерийного производства осуществляется группировка продукции, пред­ назначенной в товарный выпуск завода, другим цехам для последующего товарного выпуска и на запуск. Состояние незавершенного производства в годовых производственных программах не учитывается на предприятиях с традицион­ ными системами управления. На основании годовой програм­ мы цеха, разбитой по кварталам, формируется квартальная программа работы цеха. В квартальной программе, в отличие от годовой, всегда учитываются изменения незавершенного производства и планируется доведение уровня заделов до величины, принятой за норму.

Имеется несколько методик разработки квартальных цехо­ вых программ, не предусматривающих применение вычисли­ тельных машин. Однако модифицируя методы расчета с це­ лью использования вычислительной машины, можно значи­ тельно улучшить качество квартальных программ. Для со­ ставления квартальных программ может быть с успехом применена ЦВМ среднего класса типа «Минск-32» или М-222 с большим объемом оперативной памяти и гибкой внешней памятью. Следует заметить, что на некоторых предприятиях мелкосерийного и единичного типа производства на основе годовой программы составляются месячные программы цеха, однако типичной является такая система планирования, кото­ рая предусматривает составление квартальных планов.

Важнейшим вопросом межцехового планирования являет­ ся установление планово-учетной единицы продукции. В ус­ ловиях единичного и мелкосерийного типов производства в течение года изготовляются десятки, а иногда и сотни слож­ ных изделий, каждое из которых состоит, в свою очередь, из нескольких сотен наименований деталей. Выбор плановоучетной единицы продукции должен обеспечить планирование обработки всех этих многочисленных деталей и обеспечить работу цехов с учетом комплектной сдачи продукции. Следо­ вательно, объемное межцеховое планирование должно стро­ иться на основе сборочных, или групповых комплектов.

При единичном или мелкосерийном типе производства из систем комплектного планирования наиболее распространены системы комплектно-группового, комплектно-узлового и ком­ плектно-заказного планирования.

Результатами работы любой из этих систем межцехового планирования должна быть точно определенная производст­ венная программа каждого цеха на квартал, месяц, в которой для каждой детали определен срок выпуска.

Межцеховое планирование в любой из перечисленных систем и их модификаций, .применяемых в настоящее время на машиностроительных заводах, обладает рядом недостат­ ков.

2 Н. Б. Мнроносецкий Г " Г СО ПУР . ЛИЧНЛ'? 117

Крупным недостатком систем межцехового планирования является ориентация их на применение простейших вычисли­ тельных средств. Ни в одной из межцеховых систем_ЦВМ не является органической частью системы планирования. Этот недостаток вполне объясним: системы комплектного планиро­ вания были в основном созданы задолго до появления ЦВМЦифровая вычислительная машина, включенная в любую из описанных систем, облегчает межцеховое объемное планиро­ вание, ускоряет получение планов, повышает их качество. По существу такая система является простейшей АСУ.

Однако в должной мере ЦВМ зарекомендует себя в каче­ стве мощного средства внутризаводского планирования толь­ ко при создании автоматизированных систем планирования п управления, основанных на достижениях современной мате­

Внутрицеховое, или цеховое оперативно-календарное пла­ нирование, ставит своей задачей уточнение и детализацию оперативных планов-заданий, полученных цехами, составле­ ние с помощью тех пли иных средств календарных графиков загрузки оборудования и доведение конкретных заданий до рабочих мест. Органом внутрицехового оперативно-календар­ ного планирования является производственно-диспетчерское бюро (ПДБ) или — для небольших цехов — производственнодиспетчерская группа. В функции производственно-диспет­ черского бюро входит также непрерывное п бесперебойное обеспечение участков всем необходимым для выполнения установленных планов, контроль и регулирование выполнения заданий участками.

В настоящее время внутризаводское планирование осно­ вано на применении цикловых графиков изготовления изде­ лий. С точки зрения теории графов (Берж, 1962) цикловые графики представляют собой деревья, причем довольно прос­ того вида: каждая «ветвь» дерева является простой цепью. Опыт показывает, что почти всякий граф, адекватный про­ цессу выполнения заказа, не является деревом; более точно процесс выполнения заказов отражается сетевым графиком, который учитывает все существенные связи отдельных этапов работы в процессе выполнения заказа. Применение сетевых графиков вместо цикловых позволяет получить более точную картину процесса выполнения каждого заказа на стадии сборки и, следовательно, более обоснованные сроки оконча­ ния обработки комплектов в механических и других цехах.

Система внутризаводского планирования, как известно, включает несколько этапов:

а) объемный расчет загрузки оборудования при выпол­ нении отдельного заказа, распределенный во времени соглас­ но сетевому графику;

18