5.6. Программное обеспечение управления дискретными процессами в гпс

5.6.1. Модуль оперативно-календарного планирования в системе omega production

Исходные данные для планирования. Одним из резервов улучшения экономических показателей деятельности предприятия является оптимизация планирования производственных ресурсов. Особенно сложна эта задача для предприятий позаказного мелкосерийного или единичного производства, на которых нет устоявшейся, повторяющейся по календарным периодам производственной программы. В этом случае службам планирования и управления производством приходится решать задачи распределения производственных ресурсов под вновь поступающие заказы. Такое планирование обычно называют оперативно-календарным. Эффективное планирование и управление с возможностью количественной оценки полученных результатов в этом случае возможно только при использовании специализированного программного обеспечения.

модуль оперативно-календарного планирования, применяемый в корпоративной информационной системе Omega Production использует исходные данные, предоставляемые другими модулями системы, где они создаются на основе естественных бизнес-процессов работы конструкторов и технологов. В модуле решаются задачи оптимального формирования расписания работы производственных ресурсов, которое доводится до заданий по рабочим местам, расчета графиков обеспечения комплектующими и материалами в соответствии с расписанием, учета выполнения производственных заданий и формирования множества отчетов для оценки хода производства и управления им на основе информации о планировании, производственном и складском учете.

Исходные данные для оперативно-календарного планирования. Исходными данными для расчета расписания производственных ресурсов являются:

• структура и состав производимых изделий;

• нормативы или материальные карты;

• технологические процессы производства по каждому из компонентов собственного изготовления;

• данные о производственном оборудовании, в том числе с распределением по цехам и участкам;

• данные о производственном персонале с распределением по подразделениям и с указанием

• информации о профессиях и разрядах;

• режимы работы оборудования и персонала;

• планы производства;

• заказы в производство.

Система может использовать два основных подхода к созданию исходных данных. Так, в основном производстве обычно имеются структура и состав производимых изделий в электронной конструкторской документации, а также данные о маршрутах по видам работ, о заготовках и нормах расхода материалов, создаваемые технологами. Во вспомогательном производстве состав изделий по компонентам собственного изготовления, а также данные о заготовках, материальные нормы часто ведутся в технологических документах, называемых материальными картами. Поэтому используемые источники данных определяются настройками в зависимости от типов производимых объектов.

Формирование оперативного плана и расчет производственной программы. Процесс создания производственного расписания включает формирование оперативных планов производства, расчет и моделирование производственной программы с последующим включением в действующую производственную программу по результатам моделирования одного из рассчитанных вариантов производственной программы. Под производственной программой в данном случае понимается совокупность партия ― операций в соответствии с рассчитанным расписанием, которые выполняются на конкретном оборудовании в заданное время.

Формирование оперативного плана, как правило, проводят сотрудники планово-диспетчерских (производственных) служб предприятия. Одним из вариантов является создание плана на основе средне- и краткосрочных планов с дальнейшей корректировкой. На каждую позицию плана задается информация о количестве элементов, плановых сроках запуска-выпуска изделия в производство, о начальном состоянии и т.д. Добавление новых заказов в производственную программу может выполняться и без включения их в план производства.

Расчет производственной программы заключается в сборе в системе всей необходимой информации, в ее обработке и в сохранении полученных результатов в базе данных. Во время обработки данных система проводит контроль наличия исходных данных и их корректности. По окончании расчета оператору представляется полный перечень выявленных несоответствий. В качестве примера контроля наличия можно привести проверку наличия технологических процессов для всех деталей собственного изготовления из оперативного плана, а в качестве примера контроля корректности данных — проверку на ненулевые нормы времени в технологических процессах.

Моделирование производственной программы. Расчет расписания работы производственных ресурсов для размерностей реальных производственных подразделений является весьма трудоемким процессом. Из теории расписаний известно, что алгоритм составления оптимального расписания существует только для двух станков (алгоритм Джонсона). При большем количестве станков для получения оптимального расписания нужно использовать либо полный перебор вариантов (что нереально по требуемым для расчета вычислительным ресурсам), либо эвристические алгоритмы (которые не определяют строго оптимальное решение, но дают вариант расписания за приемлемое время).

В модуле оперативно-календарного планирования Omega Production также используется эвристический алгоритм формирования расписания. Управление качеством расписания при использовании эвристических алгоритмов производится через манипулирование параметрами алгоритма. Примеры таких параметров — загрузка оборудования, приоритет партий, точность определения производственных ресурсов и т.д. Для каждого параметра выделяется перечень возможных значений. Так, пример возможных значений для параметра «загрузка оборудования» — это равномерная загрузка, максимальный коэффициент загрузки и т.д.

Перед составлением расписания производственных ресурсов необходимо разбить всю номенклатуру изготавливаемых изделий на партии запуска. Существует несколько возможных вариантов определения размеров таких партий запуска, а пользователь выбирает тот вариант, который является наиболее адекватным производственной ситуации. В зависимости от вариантов разбиения изделий на партии получаемые в результате расчета расписания могут различаться. При малом размере партий подготовительно-заключительное время на партию, используемое для наладки оборудования, становится соизмеримым с временем обработки партии изделий, что приводит к неэффективному использованию оборудования, так как время тратится не на производственную операцию, а на подготовку к ней. В общем случае при формировании партий таких случаев следует избегать. Один из вариантов разбиения подетального плана на партии назовем группой партий.

Формирование партий. После того как сформирована группа (или группы) партий, можно приступать к моделированию производственной программы. Для этого определяется та часть действующей производственной программы, которую нужно использовать для моделирования с заданной группой партий или с набором групп партий. Модель производственной программы состоит из фрагмента основной производственной программы и из рассчитанного расписания для заданной группы (групп) партий. Затем система добавит в модель производственной программы группу партий, и тогда появляется возможность внести изменения в составленное расписание модели. Пользователь, изменяя различные параметры моделируемой производственной программы, получает более адекватную модель. Параметрами, на которые может влиять сотрудник планово-диспетчерской службы, являются сроки запуска/выпуска как заказов и изделий, так и определенных партий; изменение размеров партий (партия может дробиться для более динамичного хода производства, или, наоборот, несколько партий могут объединяться в одну); изменение режимов работы как конкретного производственного оборудования и персонала, так и производственного подразделения.

По результатам моделирования получается несколько вариантов производственной программы, которые нужно сравнить и выбрать наиболее соответствующий производственной ситуации вариант. Сравнение производится на основе численных оценок качества расписания. В системе используются следующие критерии оценки качества варианта расписания:

• задержка производства по расписанию по сравнению с установленными сроками выполнения заказов;

• величина времени межоперационного пролеживания изделий;

• коэффициент загрузки оборудования;

• длительность производственного цикла изделия/заказа;

• глобальный резерв времени (максимально время, на которое может изменяться время выполнения операции без изменения сроков выпуска конечного изделия).

После оценки и выбора наиболее подходящего варианта данные производственного расписания переносятся в действующую производственную программу.

Мониторинг хода производства. Контроль хода производства при оперативно-календарном планировании осуществляется обычно с точностью до технологической операции — через отслеживание закрытия нарядов сменных заданий либо через отслеживание прохождения изделия в производстве на основании данных маршрутных листов. Для реализации мониторинга хода производства необходимо формирование директивных заданий по рабочим местам (сменных заданий и/или маршрутных листов) и ведение данных о фактическом ходе производства (по закрытию нарядов сменных заданий и/или внесению данных о выполнении технологических операций в маршрутные листы).

Наряды сменных заданий формируются системой автоматически, на основании данных производственной программы. Наряду с формированием нарядов сменных заданий автоматически формируются сменные задания и маршрутные листы изделий. Исполнителем наряда сменного задания является работник из состава производственного персонала, которого предлагает система или назначает мастер.

При закрытии нарядов сменных заданий указываются фактические сроки выполнения технологических операций над партиями изделий. Эта информация используется системой для представления фактического хода производства в составе производственной программы.

Маршрутные листы, как и наряды сменных заданий, тоже формируются автоматически — на основании данных производственной программы. В них указываются плановая трудоемкость по производственным операциям и производственные ресурсы, которые задействованы при выполнении партия ― операции. Рабочие, выполняющие операции, вносят в маршрутные листы информацию о фактическом выполнении операций с указанием времени начала и окончания, а также фактически задействованных производственных ресурсов.

Цеха предприятия могут быть неоднородными по типу производства, то есть в рамках одного предприятия могут существовать цеха с массовым, серийным, мелкосерийным и единичным производством. Но это не является препятствием для оперативного учета в производстве для системы Omega Production, так как она позволяет гибко настроить систему учета для различных видов производства.

В процессе производства может возникать отставание от графика работ, определенного производственной программой. Это отставание может быть обусловлено разными причинами: не всегда удается вовремя обеспечить производство требуемыми материалами и комплектующими, инструментом, учесть человеческий фактор, сбои в работе оборудования и т.п. И если не корректировать производственную программу, то увеличение отклонения фактических сроков выполнения операций от плановых приведет к невозможности использовать составленное расписание. Поэтому в модуле оперативно-календарного планирования реализован механизм корректировки производственного расписания, то есть производственная программа приводится в соответствие с фактическим ходом производства с заданной периодичностью.

Потребность в материалах и комплектующих для производственной программы. Наряду с расписаниями работы производственных ресурсов система производит расчет необходимых для производственной программы материальных ресурсов по объему и по времени, к которому данные ресурсы должны быть поставлены в производство. Система рассчитывает и представляет графики обеспечения производственного расписания материалами и покупными комплектующими изделиями.

Расчет потребности в материалах и покупных комплектующих в зависимости от установленных настроек по типам изготавливаемых изделий может проводиться на основании структуры и состава изделий, маршрутов по видам работ и материальных норм, материальных карт изделий собственного производства, покупных изделий, твердосплавных пластин. На основании графиков потребности и данных о складских запасах материальных ресурсов формируются заявки для службы снабжения.