книги из ГПНТБ / Голенко Д.И. Статистические модели в управлении производством

Назовем точками контроля моменты текущего вре­ мени, в которые на основании поступающей информации принимается решение о продолжении работы по приня­ тому ранее плану или производится корректировка пла­ на. Предполагается, что информация образуется на ста­ дии сбора и обработки информации. Поскольку процесс сбора информации растянут во времени, точки контроля

не совпадают с моментами сбора информации о ходе вы­ полнения работ. Следует также заметить, что введенные ранее точки опроса [1.8—1.9] имеют тот же смысл, что и точки контроля, если предположить совпадение во вре­ мени функции опроса и контроля. Такие ситуации могут наблюдаться в массовом и крупносерийном производстве при использовании автоматических датчиков на стадии сбора и обработки информации. Назовем пороговыми

[1.21] состояния системы в моменты времени, когда об­

ществляется органом управления путем принятия кон­ кретных решений и последующего воздействия на произ­ водственную систему. Поскольку между моментом сбора

управления производственного комплекса. Главной фун­ кцией системы управления является переработка инфор­ мации о ходе производственных процессов и выдача оп­ тимальной управляющей информации для корректирова­ ния хода производства. Поэтому схема отражает основ-

ные функциональные и информационные связи между отдельными стадиями системы управления и управляе­ мым объектом — мелкосерийным производством. Основ» ная информация о ходе производственного процесса по­ ступает от ответственных исполнителей — начальников цехов, начальников участков, старших мастеров, плани­ ровщиков участков, начальников бюро подготовки произ­ водства (БПП), начальников планово-диспетчерских бю­ ро (ПДБ) и других, поэтому их функции в схеме отражены прямоугольником с надписью «ответственные исполнители». Часть информации может быть получена из цехов через специальные регистрационные датчики, расположенные на рабочих местах. Такая информация поступает непосредственно в систему в процессе работы на стадии сбора и обработки информации. Ответствен­ ные исполнители осуществляют воздействия на процесс производства, отображаемые на схеме информационны­ ми и управляющими связями.

В процессе производства система управления непре­ рывно функционирует только на стадии сбора и обработ­ ки информации; на остальных стадиях система функци­ онирует периодически в моменты вывода ее из порого­ вых состояний (например, на стадиях оперативного управления и материально-технического снабжения), либо циклически в моменты составления и утверждения планов на новый отчетный период (например, на стади­ ях годового планирования и перспективного планиро­ вания)-

Перечислим основные функции системы управления серийным производством и опишем функциональные связи в системе.

Перспективное планирование. Основная задача си­ стемы управления производством на этой стадии состо­ ит в выборе варианта развития производства исходя из установленных темпов выпуска продукции на несколько

не реже одного раза в пять-десять лет. На основе зада­ ния директивного органа по дальнейшему росту произ­ водства и увеличению номенклатуры изделий в ближай­ шие годы строится сводная математическая модель раз­ вития предприятия, как правило, имитационная, в кото­ рой формализованы основные характеристики и дииа-

мйка производства. Модель Должна отражать произ­ водственную структуру, связи и случайные возмущения, возникающие в процессе производства. Выбор модели зависит от степени детализации основных характерис­ тик производства, которые нужно получить при реали­ зации имитационной модели на ЭВМ.

К основным задачам перспективного развития

по годам при заданном потреблении ресурсов. Решение первой из них позволяет определить динамику роста производственных мощностей, загрузку оборудования, потребности в ресурсах и ряд других характеристик производства. В результате решения второй задачи определяются максимальные объемы выполняемых ра­ бот при заданном росте производственных мощностей и расходовании потребляемых ресурсов. Важной функцией системы управления на стадии перспективного планиро­ вания является оценка эффективности построения различ­ ных технологических процессов. В перспективном планиро­ вании, по нашему мнению, основными математическими моделями распределения объемов производства явля­ ются статистические имитационные модели, которые также могут быть использованы и в текущем планиро­ вании (определение наилучшей загрузки оборудования, выбор размеров партий, обучение персонала методам управления и т. п.). Полученные на стадии перспектив­ ного планирования результаты, относящиеся к ближай­ шему плановому периоду (году), используются на ста­

Годовое планирование. Целью годового планирования является разработка оптимальных годовых календар­ ных планов выпуска продукции для всех производст­ венных подразделений заводаПланирование на год осуществляется на основе планового задания, утверж­ денного высшим директивным органом. В качестве ма­ тематических моделей годового планирования на выс­ шем уровне управления можно использовать имитаци­ онные модели завода, а также сводные модели много­ целевого сетевого планирования (для единичного

сбора и обработки информации для осуществления коптроля за ходом производства, па стадии материальнотехнического снабжения — для заказов оборудования и материалов.

Оперативное управление. Основной задачей опера­ тивного управления производством является корректи­ ровка хода производства в случаях выхода параметров системы за допустимые пределы. На стадии оператив­ ного управления система управления функционирует только в моменты пороговых состояний производствен­ ного комплекса. Поскольку пороговое состояние харак­ теризуется величинами отклонения от плановых харак­ теристик, для устранения таких состояний требуются воздействия различных уровней управленияОператив­ ное управление охватывает оба принятых нами уровня управления и допускает обращение к высшему дирек­ тивному органу (ВДО).

В случае, если система из порогового состояния мо­ жет быть выведена силами низшего уровня, то решение этой задачи производится без выхода на высший уро­ вень. Зачастую эта задача решается путем перераспре­

управления. На стадии оперативного управления в от­ личие от стадии годового планирования процесс опти­ мизации корректируемых планов идет снизу вверх. Ос­ новой для такой оптимизации может также служить сетевая либо имитационная модель производства. На низшем уровне эти модели строятся для участка или цеха, а на высшем — «сшиваются» в сводную мо­ дель завода. Варьируемыми параметрами для этих мо­ делей могут служить ресурсы, объемы работ разных подразделений, приоритетность заказов, степень ин­ тенсификации отдельных работ и т. д.

Обращение к ВДО допускается только при невоз­ можности выхода из порогового состояния силами заво­ да, причем необходимость данной процедуры должна подтверждаться также результатами решения оптималь­ ной задачи.

Процедуры оперативного управления производством связаны с деятельностью ответственных исполнителей, а также с процедурами на стадиях годового плапирова-

пия, управления материально-техническим снабжением, сбора и обработки информации.

Сбор и обработка информации. Основной задачей системы управления производством на данной стадии является сбор информации о ходе производства в мо­

Информация о ходе производства непрерывно посту­ пает от ответственных исполнителей и непосредственно от датчиков, установленных на участках цеха. Инфор­ мация о плановых объемах работ поступает периоди­ чески в результате функционирования системы на ста­ дии годового планирования, а в случае коррекции годо­

помощи специального алгоритма (например, [1,8—1,9]) определяется последующая точка контроля. Дополни­ тельной задачей алгоритма является оптимизация ко­ личества контрольных точек. Такая оптимизация необ­

роговых состоянии: когда нарушение хода производства достигает таких размеров, что требуется вмешательство высшего уровня системы управления производством, и когда нарушения производственных планов могут быть устранены силами низшего уровня системы. На наш взгляд, приведенные выше два типа пороговых состоя­ ний позволяют построить достаточно адекватную ими­ тационную модель каждого уровня и соответствующий алгоритм управления производством.

В случае превышения установленного уровня ДУ0 , если AV>AVo, управление передается подсистеме оперативно­ го управления. Если ДУ^АУо, подсистема сбора и обра­ ботки информации продолжает свою работу до наступ-

ления следующей точки контроля и, таким образом, цикл повторяется.

Практически только на данной стадии комплекс процедур сбора и обработки информации выполняется непрерывно. Д а ж е в периоды выполнения процедуры оперативного управления сбор информации должен продолжаться. Если же в момент наступления новой точки контроля на стадии оперативного управления не выработаны управляющие воздействия на основании предыдущего порогового состояния, то подготовленные решения аннулируются, и решение принимается на осно­ вании новых данных. Следует заметить, что быстро­ действие оперативного управления должно быть доста­ точно высоким, чтобы указанная ситуация происходила как можно реже.

Управление (планирование) материально-техничес­ ким снабжением. На данной стадии в условиях серийно­ го производства решаются следующие два класса задач.

На этапе годового планирования определяются пот­ ребности в различных материалах на основе данных о потребностях в ресурсах и остатках ресурсов от преды­ дущего года, оптимизируются сроки и количества пос­ тавляемых материалов с учетом норм загрузки тран­ спортных средств и времени хранения материалов на складах до момента фактического потребления, выби­ раются поставщики с учетом минимизации транспорт­ ных расходов. Таким образом, на этой стадии решаются в основном задачи, типичные для теории управления запасами.

вов в будущем. Возможно возникновение потребности в материалах, отсутствующих на складах завода. Поэто­ му важными функциями подсистемы управления матери­ ально-техническим снабжением являются расчеты обоснованных минимальных запасов остродефицит­ ных материалов, а также методы обнаружения и прог­ нозирования срывов поставок. Такие методы должны базироваться на статистических данных о срывах пос­ тавок и календарных потребностях в различных матери­ алах на протяжении длительного времени, а также по-

задачи может служить имитационная модель функцио­ нирования производственного подразделения. Для еди­ ничного или мелкосерийного производства, по нашему мнению, наиболее полные данные могут быть получены при использовании многосетевой модели, методы пост­ роения которой описаны в 5.24. Общая модель собирается из унифицированных подмоделей, отражающих произ­ водство отдельных изделий. По каждой работе сетевых подмоделей заданы интенсивности основных видов ре­ сурсов. Параметры многосетевых моделей могут быть рассчитаны для нескольких вариантов оценок ресурсов с целью проведения работ в каждой подмодели, напри­ мер, вариантов для нормального и интенсивного темпа

те с рекомендациями по вариации параметров переда­ ются в ИВЦ для расчета. Обработка полученных вари­ антов проводится на этапе 5 на основе известных мето­ дов расчета многоцелевых сетевых моделей с определе­ нием оптимального распределения ресурсов [2,10, 2.26, 5.24]. Вариации распределения ресурсов достигаются за счет изменения сроков выпуска некоторых изделий в заданных пределах, а также за счет использования подмоделей с различной интенсивностью работ. Следует заметить, что построение каждой унифицированной подмодели должно быть проведено до проектирования изделия. Такое построение включает оптимизацию мо­ дели по времени, выравнивание загрузки производства

го воздействия на загрузку оборудования и ход произ­ водственного процесса. Для оптимизации многоцелевой

локального критерия оптимальности позволяет опреде­ лить методами направленного случайного поиска [1,17]