автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Совершенствование методов организационно-технологического управления предметно-замкнутыми механосборочными ГПС

Г; Э Я ?

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ - Э Н И М С -

На правах рукописи

Когаловский Виктор Михайлович

УДК 658.52.011.56.012.ЗГПС(043.3)

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДМЕТНО-ЗАМКНУТЫВД МЕХАНОСБОРОЧНЫМИ ГПО

Специальность - 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств (машиностроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

\

Работа выполнена в Экспериментальном научно-исбледовательском институте металлорежущих станков (ЭШМС).

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

лауреат Государственной премии СССР Черпаков Б.И.

Официальные оппоненты - доктор технических, наук, профессор

Горнев В.Ф. - кандидат технических наук Скляревская Е.И.

Ведущее предприятие - Псковский завод машин постоянного

тока (ПЗМПТ)

Защита состоится марта 1992 г. в 9 час. 30 мин. на за-

седании специализированного совета Д 125.01.01 Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (ЗНИМС) по адресу: 117926, Москва, 5-й Донской проезд, 21-0.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " февраля 1992 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

Голубев И.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Акт£§льность_исслвзования. Рентабельность эксплуатации гибких фоизводственных систем (ГПС) достигается за счет эффективного ис-юльзования оборудования, сокращения объема незавершенного производ-гтва и повышения устойчивости производственного процесса.

РЕНТАБЕЛЬНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА В ГПС

Интегральные производственные показатели

Товышение эффективности использования оборудования

сокращение

трудоемкости

переналадок

минимизация простоев оборудования

Сокращение объема незавершенного производства

- уменьшение длительности производственного цикла

- сокращение межоперационных заделов

Повышение устойчивости производственного процесса

- поддержание стабильных производственник характеристик (объем и ритм выпуска, качество, стоимость продукции, соблюдение сроков поставки) при внешних и внутренних возмущениях

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

Рис. I. Факторы, обеспечивающие рентабельность ГПС

Устойчивость производственного процесса по некоторым параметрам (например, среднему коэффициенту использования оборудования, средней продолжительности производственного цикла заказа) в течение интервала времени означает сохранение значений параметра в заданных пределах при отклонениях от планового хода производства.

Оптимизировать перечисленные на рис. I показатели одновременно не удается в силу их противоречивости. Разрешение этих противоречий -функция системы управления (СУ) ГПС, и прежде всего, ее подсистемы организационно-технологического управления, к задачам этой подсистемы

относят учет хода производства, координацию обеспэчиващих служб подсистем СУ", оперативное производственное планирование, взаимодейс вие персонала и объекта управления со смежными по вертикали и гор зонтали системами.

Оперативные планы загрузки оборудования в. условиях серийно: производства формируются на одну или несколько смен и используются качестве модели хода производства. Показатели, обеспечивающие рент бельность ГПС (рис I), рассматриваются в качестве критериев шшнир вания.

Основная цель оперативного планирования ГПС состоит в разрешен конфликта мекду внешними требованиями, связанными с выполнением про зводственной программы, и ограниченностью имеющихся для этого ресу сов: производственных мощностей, материалов, оснастки, инструмент комплектующих изделий.

Задачи оперативного планирования требуют принятия адекватных р шений при большом объеме используемой информации за ограниченное вр мя. Они являются самыми трудоемкими задачами управления автоматизм ванным серийным многономенклатурным производством.

Рассматриваемые в диссертации проблемы возникли при разработке эксплуатации систем оперативного планирования для предметно-замкнут механосборочных ГПС (ПЗ ГПС), в которые дополнительно встраиваются сравнению с ГПС механообработки сборочные стенда, оборудование терк обработки, окраски, сушки, универсальные станки с ручным уцравлеш для доделочных работ и др.

Организационно-технологический анализ ПЗ ГПС позволяет выявз следующие особенности задач оперативного планирования для систем э-го класса:

- При планировании в ПЗ ГПС задачи упорядочения работ и обеспече] ресурсами неразделимы и должны решаться одновременно. Традиционн< механообработке наличие ресурсов рассматривается только как уело] допустимости подготовленного расписания. Номенклатура учитывав! ресурсов в ПЗ ГПС существенно больше.

- Сосредоточение в рамках одного цеха (участка) большого числа еда оборудования, выполняющих ряд операций технологического маршру приводит к росту размерности задач планирования.

- В течение смены для партии деталей может выполняться несколько г нологических операций, и партия обрабатывается последовательно нескольких станках. Поэтому отклонения от планового хода прошв

ства оказывают влияние на расписания загрузки нескольких или всех единиц оборудования. Показатели качества расписания ухудшаются, а в некоторых случаях план утрачивает адекватность отражения производственной ситуации. Желательно определить уровень возмущений, при котором требуется перепланирование еще до завершения смены. С другой стороны, желательно строить устойчивые расписания, которые нечувствительны к определенному уровню возмущений.

Цвль_дассврт8Циошдй^а<^та - совершенствование методов опера-вного производственного планирования для предметно-замкнутых меха-зборочных ГПС.

В диссертации исследованы и решены следующие задачи:

1. Унификация методов формирования расписаний ПЗ ГПС для различ-к. технологических переделов (механообработки, сборки, контроля и

.) в рамках единой системы планирования.

2. Повышение устойчивости хода производственного процесса в ав-яатизированном производстве на основе организационно-технологичес-* декомпозиции задачи планирования и учета влияния декомпозиции на гегральные производственные показатели.

3. Количественная оценка устойчивости расписаний функционирова-Ч ПЗ ГПС.

4. Разработка методики проектирования и внедрения системы опера-зного производственного планирования для ГЕЗ ГПС.

Мвтоды_исслеаования^ В работе используются методы организацион--технологического анализа автоматизированных производственных сис-

инструментарий имитационного и статистического моделирования, гады дискретной оптимизации, массового обслуживания и теории распи-шй. В рамках проведенных исследований нашли применение современные зудьтаты, полученные в области управления автоматизированным произ-1ством и в информатике.

Н§2чная_новизна^ Разработана унифицированная методика планирова-1 загрузки оборудования ПЗ ГПС для различных технологических пере-юв - механообработки, сборки и др. - с использованием обобщенных югомерных) диаграмм Гантта. Разработан неитерационный метод деком-шции задач оперативного планирования, позволяющий повысить устой-юсть производственного процесса в ГПС. Предложены количественные годы оценки устойчивости расписаний загрузки оборудования ГПС.

Предложено типовое описание ГПО как объекта планирования, обеспечивающее адаптацию системы планирования к составу оборудования, организации производства и технологической специфике производственного объекта. На основе разработанной технологии планирования ПЗ ГПО создань алгоритмы и программное обеспечение для ЭВМ типа IBM PC AT и CM-I420.

Практическая_цвнность_р§<5дтыЛ_Реализация_рез^льтатов^ Результать диссертационной работы использованы при проектировании и внедренш системы оперативного планирования для предметно-замкнутой механосборочной ГПС полного изготовления якорей электродвигателей постоянногс тока в составе компьютеризированного интегрированного производства в ГО "ПСКОВЭЛЕКТРОМАШ" (Псков).

Ряд положений использовался при создании комплекса систем управления цехом механообработки и ГАУ (гибким автоматизированным участком) обработки тел вращения на заводе "Изумруд",. при разработке системы организационно-технологического управления "0FT-I" для ГПС тип! АСВ-26 на заводе "ШГВДРОМАШ" (Бердянск) и ГПС ACB-20I (Москва, заво, "Станкоконструкция"), при разработке систем организационно-технологи ческого управления и диспетчирования для участков автоматизированног завода "Красный пролетарий".

Публикации Основные положения работы и предложенные методы ис следования изложены в семи публикациях автора.

^ШР°бация_работы^ Результаты диссертационной работы докладава лись и обсуждались на научно-техническом симпозиуме "Проблемные во просы автоматизации производства" (Воронеж, 1987), Всесоюзной научно технической конференции "Проблемы комплексной автоматизации произвол стеэ в машиностроении" (Ереван, 1988), научно-технической конференци молодых ученых ЭНИМС (Москва, 1990), заседаниях акспертных советс отделов 20, 57 и отделения станочных систем ЭНИМС в 1987-1992 гг.

03ъем_оаботы^ Диссертация состоит из введения, четырех глав заключения, излаженных на 142 стр. машинописного текста, содержит £ иллюстраций, 6 графиков, 12 таблиц, 5 приложений и список использс Банной литературы из 115 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

обосновывается выбор темы исследования и ее актуал! ность, излагается структура работы.

Первая_глава посвящвна рассмотрению задач оперативного производ-■венного планирования в ГПО и методов их решения. Рассматриваются ¡обенности предметной организации производства при концентрации обо-дования для полного изготовления узлов или изделий в рамках одного 1ха (участка). В то же время алгоритмы управления и планирования ¡ложняются по сравнению с практически используемыми моделями. В пропсе планирования требуется учитывать не только ресурс оборудования, ) и другие ресурсы - материалы, инструмент, оснастку, комплектующие 5Д6ЛИЯ.

Большинство практических задач планирования ПЗ ГЛС относится к ?-трудным задачам. Трудоемкость их решения близка к полному перебо-!. Для сложных производственных объектов число вариантов анализируе-IX решений растет экспоненциально с ростом размерности задачи, что зключает полный перебор как метод формирования оптимальных расгшса-Ш загрузки оборудования.

Обычно при решении таких задач пользуются приближенными эвристи-эскими методами, которые сводятся к решающим правилам, основанным на ятуитивных соображениях и не поддающимся строгому обоснованию. Но вке в этих случаях длительность подготовки планов может не удовлет-эрять организационно-производственным ограничениям (время обеденного ерерыва, пересменок).

Радикальным способом сокращения трудоемкости оперативного плани-ования ПЗ ГПО является декомпозиция задачи. Декомпозиция состоит в ыделении независимых подзадач меньшей размерности. Общее решение поучается путем реко?люзиции, при этом качество решения ухудшается из-а пренебрежения взаимосвязями подзадач.

При декомпозиции учитываются не только математические, но и орг анизационно-технологические аспекты, связанные с описанием архитек-уры ИЮ как объекта планирования.

Методы декомпозиции широко применяются в теории расписаний. Но е влияние на качество формируемых планов обычно оценивается только рименительно к основной целевой функции планирования, хотя декомпозиция влияет практически на все производственные характеристики.

Традиционно в теории расписаний для статических задач применявг-я критерий "быстродействия расписаний". В динамических задачах пла-пфования ГШ важнейшим является критерий минимизации средней длительности производственного цикла партий деталей.

В настоящей работе (глава 2) введен новый критерий - "реати£ ность производспдеиного процесса" - отношение продолжительности те* нологического цикла к продолжительности производственного цикла закг за. Реактивность производства прямо связана и с объемом незавершенно го производства. Удобство применения этого критерия вызвано тем, чт рассчитывается безразмерная нормированная величина.

Задача планирования загрузки оборудования в условиях автоматиз! рованного производства является многокритериальной. В ряда рабе предпринимались попытки введения универсального, стоимостного крит< рия. Однако они не увенчались успехом из-за сложности учета хода пр< изводства на уровне отдельных технологических операций в стоимости* выражении.

В качестве важнейших критериев планирования далее будут рассма1 риваться реактивность и устойчивость производства. Создание идеолог] ГШ мотивировалось стремлением к повышению устойчивости произволе венного процесса. Устойчивость расписаний - необходимое условие д стикения этой цели.

Важно обратить внимание на связь оперативного планирования другими задачами организационно-технологического управления автомат зированным производством. Первые попытки решения на ЭВМ задач оптим зации планирования загрузки оборудования были связаны с созданием а томатизированных систем управления (АСУ). Расписания для отдельн рабочих мест формировались в заводском вычислительном центре. Одна основных проблем при реализации этого подхода состояла в центражз ции принятия решений при дезинтеграции управления. Функций поддер» ния нормативной информации, учета хода производства, планирован представляли собой отдельно решаемые "задачи". Это приводило к поте точности решений и их недостаточной конкретности.

Современная концепция состоит в разработке единой системы орг низационно-технологического управления ГПС (цеха, производственно участка), выполняющей все перечисленные выше функции в режиме pвaJ ного времени и с использованием единой постоянно обновляемой б г данных. Более того, качество оперативного планирования прямо зави< от структуры и состава программного обеспечения системы управлеи методики учета хода производства, принятой организации производств; регламента эксплуатации объекта управления.

Перечисленные факторы обуславливают рассмотрение в диссертацш ной работе задач планирования' не в узком, а в широком смысле, пре,

матривающем решение этих задач в составе целого комплекса задач ор-анизационно-технологического управления.

1°^торой_главе описываются разработанные унифицированные методы ланирования операций механообработки и сборки в условиях ПЗ ГПС и этодика декомпозиции задач оперативного планирования.

При использовании эвристических решающих правил планирование ггараций механообработки отражается процессом построения диаграмм антта. В этом случае решается только задача оптимизации расхода ре-урса оборудования. Потребность в остальных ресурсах (инструменте, снасткв и пр.) рассчитывается уке после составления расписания.

Для операций сборки все ресурсы должны учитываться единообразно все в процессе планирования. В диссертации разработано обобщение диа-рамм Гантта - метод лногохерных диагралл Ганша, который предназна-эн для формирования расписаний оборудования технологических переде-ов механообработки и сборки в рамках единой системы планирования.

При формировании расписаний ПЗ ГБС предлагается использовать ре-ающие правила, основанные на многомерных диаграммах Гантта. В этом лучае на диаграмме вместо одного измерения - ресурса оборудования -оявляется несколько измерений, по числу учитываемых ресурсов. Метод редполагает единообразный учат материалов и ресурсов при формировали базы данных системы организационно-технологического управления.

Для проведения объемных расчетов при оперативном планировании в аботе обобщено используемое в теории массового обслуживания понятие узкого леста". среди групп взаимозаменяемого по технологическим воз-окностям оборудования. В теории узким местом системы называется грегат, имеющий самую низкую пропускную способность или самое боль-ов отношение интенсивности входного потока заявок (работ) к ттвн-ивности их обслуживания:

I

десь - номер группы оборудования - "узкого места" системы; т^ -уммарный фонд времени оборудования т-сй группы; т{т - трудоемкость - ой операции, выполняемой на т-ой группе оборудования по производ-твенной программе; к - интенсивность работы т-ой группы оборудована (коэффициент использования).

Предлагается обобщение этого понятия на все используемые при вы-олнении операции ресурсы, а не только на ресурс оборудования. Будем

считать, что при выполнении цепочки операций технологического маршру та в течение интервала времени удается обработать заказы, полность обеспеченные всеми требуемыми ресурсами. В качестве оценки для опре деления узкого места рассчитаем "удельную очередь на обслуживание" сумму отношений потребности к имеющемуся объему для всех ресурсов.

К =

Г Н(х)=0, X « О

-Л--------— где Г = Л— Ф 1, 4

]Гнк. - Л 1 НС*>=1- х > о

з

I НС*>=1, х > о

Здесь к - коэффициент задержки работ на ггг-ой группе оборудования

"удельная очередь"; Н iJm'- объем ресурса требуемый для операции на т-ой груше оборудования; - сущарный имеющийся объем ресурс 3, используемый на т-ой группе оборудования.

Условие, налагаемое на 3? , означает, что учитываются только 1 виды ресурсов потребность в которых превосходит имеющееся количе ство. При этом считается, что ресурсы закреплены за оборудованием, з котором они используются.

Итак, смысл определения (3) состоит в выборе группы оборудов! ния, которая потенциально задерживает большее число работ. Причин« появления узкого места может быть не только несбалансированность пр< изводственной программы по трудоемкости и ресурсам, но и неправильн; балансировка фонда времени групп оборудования или неточный расч* нормативов расхода ресурсов. В этом случае группа.оборудования явл, ется узким местом независимо от выполняемых заказов. Если балансиро: ка правильная, то в зависимости от имеющейся производственной пр граммы узким местом может быть любая группа оборудования ГПС.

Опыт планирования загрузки оборудования ПЗ ГПС показал, что с щественную роль играет проблема устойчивости хода производства, диссертации предлагается использовать для повышения устойчивости д композицию задачи формирования расписаний, основанную на анализе а хитентури ГПС ком объекта планирования.

С организационно-технологической точки зрения, любая ГПС пре ставляет собой иерархическую структуру (рис. 2, слева). Для описан архитектуры ГПС как объекта планирования введены следующие понятия.

Портфель работ■ - список работ, готовых к планированию. Позш портфеля работ соответствует операции технологического маршрута..Г

формировании портфеля работ учитывается информация о текущем состоянии производства, наличии ресурсов, производственной программе, а также о составе оборудования и персонале, о маршрутных и операционных технологиях. В результате декомпозиции портфель работ делится на независимые части.

Единит- оборудования - станок или единица технологического оборудования сборки. Ячейка - несколько единиц оборудования, составляющих рабочее место (РЫ) и выполняющих работу параллельно или связанных поточной организацией.

Технологическая группа оборудования (ТТО) - группа оборудования одной модели. В общем случае ТГО объединяет одну или несколько единиц оборудования, либо одну или несколько ячеек.

Группа вваилозалешелого оборудования (ГВО) - груша оборудования с полностью или частично совпадающими технологическими возможностями. В ПЗ ГПС обычно присутствуют ГВО и ТГО различного технологического назначения .

•Схема на рис. 2 слева иллюстрирует способ проектирования систежи планирования из заранее подготовленных или настраиваемых функциональных блоков. В зависимости от организационных и технологических особенностей решаемых задач, некоторые уровни на Рис. 2 могут отсутствовать .

В система .присутствует уровень ГВО, если при планировании решаются задачи равномерной аагрузки оборудования и распределения работ между ТГО, динамического выбора ветви многовариантных технологических маршрутов с учетом имеющихся и требуемых ресурсов, закрепления определенной номенклатуры за выделенным оборудованием для оптимизации объема переналадок.

Разработанная в диссертации методика декомпозиции заключается во введении дополнительного уровня иерархии - "Групп планирования" (ГЯ) (справа на рис 2).

Для каждой группы планирования расписание строится отдельно, и переход работ из группы в группу в течение интервала планирования запрещен. При этом повышается устойчивость хода производства, но имеют место потери качества интегральных производственных показателей.

Группы планирования могут формироваться с учетом различных производственных соображений. В частных случаях, ГПО в целом может составлять группу планирования, или группы планирования могут совпадать с ТГО.

ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ГПС I.физическая 2.функциональная з.квк объекта планирования

ГПС

гво

тго I а тго

ТГО

тго

т

рмй ]|РМ1 Бы

I 1

рм» га

•I

ГП

йгпсй

—3-

ГП

ГВО

ГВО | гво

Г1 11,

ТГО В ТГО ТГО ТГО

П П1 ГП

РМ РМ »РМЙРМВРМ 1РМ1РМ РМ

Рис. 2. Организационно-технологическая структура ГПС как объекта планирования

Предложенная автором методика декомпозиции задачи планирования состоит в следующем.

1. На основе организационно-технологического анализа ГПС формируются варианты групп планирования, повышающие'устойчивость хода производства. При этом учитываются большие дисперсии времени выполнения операций, например, ручных, выносных, контрольных, операций с перета-риванием и перебазированием деталей; наличие накопителей и межоперационных заделов; технологические ограничения длительности цикла заказа.

2. Эти варианты сравниваются по различным показателям-(в настоящей работе - по реактивности и устойчивости производственного процесса).

3. Выбирается один из вариантов декомпозиции, например, паллиативный относительно этих показателей.

Выбор конкретного варианта декомпозиции предполагает разрешение противоречия: чем больше число групп планирования, тем устойчивее расписание, меньше трудоемкость его формирования, и тем хуже такие интегральные показатели, как длительность производственного цикла заказа, реактивность производственного процесса и объем незавершенного производства. Таким образом, требуется решить оптимизационную задачу по критериям реактивности и устойчивости производства. Выбор решения из Парето-множества осуществляется методом порогового оценивания.

Для сравнения реактивности и устойчивости производственного процесса в ПЗ ГПС при различных вариантах декомпозиции задачи применяется имитационное и статистическое моделирование.

Третья_глава посвящена рассмотрению практических приложений разработанной методики декомпозиции задачи планирования. Изложена методология проектирования и внедрения системы планирования для автоматизированных производственных систем.

Описана методика имитационного и статистического моделирования процесса функционирования оборудования ГО ГПС по сформированным расписаниям. При подготовке данных для моделирования ГПС использовались результаты предпроектного обследования и материалы, подготовленные при формировании базы данных системы организационно-технологического управления.

Цель моделирования - расчет интегральных производственных показателей ГО ГПС.(коэффициента использования оборудования, реактивности и устойчивости производственного процесса, длительности цикла заказа, объема незавершенного производства) и выбор оптимальной структуры системы оперативного планирования при ее декомпозиции. Особенность моделирования состоит в том, что исследуется в первую очередь функционирование системы планирования, а не ход производства.

На основе описанной в теоретической части диссертации методики разработана типовая система оперативного планирования для ГПС на ряде предприйтий. Приводятся рекомендации по ее эксплуатации в составе системы организационно-технологического управления "ОРТ".

Предложен оптимальный вариант декомпозиции задачи оперативного •планирования для ПЗ ГПС по производству•якорей электродвигателей постоянного тока ПО "ПСКОВЭЛЕКТРОМАШ". В результате декомпозиции удалось в 2,5 раза повысить устойчивость расписаний практически без изменения реактивности .производства, и.на 21% улучшить реактивность по отношению к' варианту, обеспечивающему абсолютную устойчивость распи-

саний. При этом время формирования расписаний уменьшено втрое, с 25 до 8 мин по результатам эксперимента на ПЭВМ типа 1ВМ РС АТ (12 Мгц).

Излагаются основные решения, принятые при проектировании и реализации системы оперативного планирования для ПЗ ГШ по изготовлению якорей электродвигателей постоянного тока в ПО "ПСКОВЭЛЕКТРОМАШ".

По расчетам, повышение устойчивости производственного процесса при использовании разработанной системы планирования ПВ ГПС в составе компыотериз^ованного интегрированного производства якорей электродвигателей постоянного тока позволяет вдвое сократить норматив запасов готовых узлов перед сборкой при общем сокращении объема незавершенного производства в ГПС в 3 раза по сравнению с действующей на заводе системой (с 0,26 до 0,08 млн.руб. в- ценах 1989 года). Средняя длительность выполнения заказа на изготовление партии якорей электродвигателей уменьшается с 1-2 месяцев до 12 дней при сокращении в Е раз максимального разброса сроков выполнения заказов.

Разработанная в диссертации мэтодика оперативного производственного планирования реализована в алгоритмическом и программном обеспечении для ЭВМ-СМ-1420 и локальной сети ПЭВМ типа 1ВМ РС АТ.

§_2втвертой_главе продолжен анализ и разработка количественны? методов оценки устойчивости хода производства. Для этого предлагает« формализация понятия устойчивости расписаний загрузки оборудовать относительно возмущений производственных ситуаций в ПЗ ГПС.

После завершения формирования планового задания производственна} ситуация вчГПС меняется из-за отклонений хода производства от запланированного; оказывают влияние следующие возмущения, связанные как с техническими, так и с организационными причинами:

- отклонения времени выполнения технологической операции от нормативного;

- возникновение брака;

- отказы АТСС (автоматизированной транспортно-складской системы);

- отказы технологического оборудования;

- обнаружение недостатка ресурсов или технологически допустимая замена используемых ресурсов с изменением норм расхода;

- нарушения в работе производственного персонала.

Традиционный метод повышения устойчивости расписаний и, следовательно, хода производства, требует наличия в расписании резервов ■ "временного запаса", страховых и межоперационных заделов заготовок ] полуфабрикатов, резервных производственных мощностей. Это ведет ;

ухудшению интегральных производственных показателей - коэффициента использования оборудования, длительности производственного цикла заказа, объема незавершенного производства и др. Метод ориентирован на усредненные оценки возмущений, поэтому в некоторых случаях предусмотренные резервы могут быть избыточными,"в других случаях они оказываются малыми для сглакивания возникающих отклонений.

Предлагаемый подход связан с дальнейшей формализацией понятия устойчивости расписаний загрузки оборудования ИЗ ГПС. Рассматриваются решения, отклоняющиеся в силу изменения условий от заданного в начале интервала планирования расписания.

Особенность применяемого математического аппарата состоит в том, что устойчивость непрерывного производственного процесса оценивается о помощью характеристик дискретных расписаний.

Пусть для имеющейся производственной ситуации в ГПС строится расписание, описывающее ход производства в течение интервала tOs Г], (f = О - начала, a t = Т - момент окончания интервала планирования). Пусть в момент t = 0 расписание начинает реализовываться, а в момент 1, 1 е СО, Т1, происходит возмущение.

Будем оценивать устойчивость формируемых расписаний загрузки технологического оборудования ПЗ ГПС как сохранение состава работ и их последовательности - по структуре, или по отклонению интегральных показателей функционирования производства от планировавшихся - по функционалу.

Определение. Расписание загрузки технологического оборудования ГПС назовем сжрушурно устойчивы* относительно отклонений от планового хода производства (изменения длительности выполнения технологической операций, отказе оборудования, измеренных в единицах времени), если значения исходных параметров заданы вектором b{t) = (b;,...,bM), и существует вектор изменений параметров b(i) = (b ,...,bM), где М -параметры расписания, Ьр 2 О, р = 1,...,М, такой, что для каждого вектора Ъ \t), задающего исходные параметры расписания и удовлетворяющего условиям:

f f I

Ъ К Ъ < Ъ + Ъ , (3)

V V Р Р

после перепланирования сохраняется исходный перечень выполняемых позиций и их последовательность в расписании единицы оборудования.

Для количественной оценки структурной неустойчивости расписаний учитывается изменение порядка выполнения работ, исключение позиций из

плана, появление новых позиций. Какдое такое изменение, расписания при перепланировании в течение смены требует подготовки производства. Эта характеристика служит для сравнения алгоритмов планирования, представляет интерес прежде всего для расписаний отдельных единиц оборудования и должна предотвратить дезорганизацию подготовки производства (и в том числе комплектации) при переформировании расписаний посла возмущений.

Определение. Расписание функционально устойчиво, если V (е>0, Ф с т е [О, И) 3 5(е,Ф), такое, что V ? е И, ГС справедливо следующее условие:

М(Б(1) - Б(х)) «; е =* Р «г 8. (4)

Здесь Р^ = |Ф(з ,I) - Ф(з0 - оценка неустойчивости расписания по функции Ф; Ф(з,1) - интегральный производственный показатель, при Ф с д; $ - множество интегральных производственных показателей; а -реализуемое расписание; з0 - расписание, построенное при < = О; М(Ь) - мера различия параметров производственной ситуации, например, в единицах времени для разовых отклонений.

Оценка неустойчивости расписаний по функционалу определяет цену изменений планов после отклонений, измеряемую относительно выбранных интегральных производственных показателей. Эта характеристика представляет интерес для расписаний ГШ в целоу,- относительно удовлетворения требований систем более высокого уровня.

Предложенные характеристики устойчивости расписаний используются при проектировании и настройке системы планирования ГПС. Выбираются алгоритмы планирования, обеспечивающие повышение устойчивости хода производства при сочетании оценок по структуре и функционалу. На основе сбора статистических данных может быть определен пороговый уровень отклонений, требупцих перепланирования до завершения смены. Программный модуль анализа таких отклонений встроен в систему оперативного планирования ГО ГПС, описанную выше. Может бить рассчитан резерв времени для позиций расписания, -позволяпций сохранить устойчивость планов при определенном уровне возмущений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОМ

I. Разработана унифицированная методика планирования различных технологических переделов в автоматизированных механических, сбороч-

них и механосборочных производствах, основанная на единообразном учете производственных мощностей и ресурсов заготовок, материалов, комплектующих изделий, инструмента, оснастки. С этой целью предложен метод обобщенных (многомерных) диаграмм Гантта.

2. Разработана методика декомпозиции для задач формирования расписаний загрузки оборудования, использующая типовое описание ГПС как объекта планирования. Предложено использовать в качестве интегральных производственных показателе}! реактивность и устойчивость производственного процесса. Реактивность производственного процесса определяется как отношение продолжительности технологического цикла к продолжительности производственного цикла заказа. Устойчивость хода производства при отклонениях от запланированного графика можно количественно оценить по структуре расписаний (сохранении состава и порядка работ) и функционально, (по отклонениям значений выбранных параметров).

3. Разработан алгоритм декомпозиции задачи формирования расписаний для оборудования предметно-замкнутых механосборочных ГПС (ПЗ ГПС), основанный на выборе Парето-оптимального (паллиативного) варианта по критериям реактивности и устойчивости хода производства.

4. На основе типового описания архитектуры ГПС разработана методика проектирования систем оперативного планирования, обеспечивающих адаптацию к составу оборудования, технологической и организационной специфике различных производственных объектов.

б. Предложенная методика формирования расписаний для различных технологических переделов внедрена в эксплуатацию на ряде предприятий в составе систем организационно-технологического управления ГПС. Эффект разработанной методики состоит в повышении уровня рентабельности производства за счет его большей устойчивости, сокращения объема незавершенного производства, повышения надежности и снижения стоимости проектирования системы оперативного планирования.

6. Применение разработанной системы планирования ПЗ ГПС в составе компьютеризированного интегрированного производства якорей электродвигателей постоянного тока на ПО "ПСЖОВЭЛЕКТРОМАШ" позволяет вдвое сократить норматив запасов готовых узлов перед сборкой при общем сокращении объема незавершенного производства в ГПС в 3 раза по сравнению с существующим производством. Средняя длительность выполнения заказа на изготовление партии якорей электродвигателей уменыпает-

ся с 1-2 месяцев до 12 дней при сокращении разброса сроков выполнэни*

заказов в 5 раз.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Рыков В.В., Когаловский В.М., Чернизер И.Г. Расчет характеристик замкнутых сетей массового обслуживания.. - М.: MI4HX и ГП им. Губкина И.М., 1984.- 34 с.

2. Блехерман М.Х., Чистяков В..М., Марголин М.Д., Когаловский В.М. Система организационно-технологического управления ГПС ОРТ-I // Проблемные вопросы автомйтизации производства: Тез. докл. Всесо-юзн. науч.-технич. симп. 15-17 октября 1987 г., Воронеж. - М., 1987. - С. 37-39.

3. Когаловский В.М. Задачи сокращения межоперационных запасов в механосборочных ГПС // Молодежь и научно-технический прогресс в машиностроении: Тез. докл. Респ. науч.-технич. конф. 26-28 апреля 1988 г.- Ереван, 1988.- С. 112-113.

4. Когаловский В.М. Структура мекоперационных заделов в механосборочных ГПС // Проблемы комплексной автоматизации производства в машиностроении: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-технич. конф. 8-9 июня 1988 г., Ереван. - Ы., 1983.- С. 125-127.

5. Когаловский В.М., Мищенко A.B. Проблема устойчивости оперативно-производственного планирования в машиностроении // Экономика и

и математические методы. - 1992. •■ т. XXVIII. - вып. 3. -

6. Когаловский В.М. Влияние декомпозиции задач оперативного планирования на характеристики производственной системы // Интегрированные системы управления автоматизированными заводами: Сб. научи. трудов. - М.: ЭНИМС, 1992 (в печати).

7. Когаловский В.М. Оперативное планирование сборочных производств // Интегрированные системы управления автоматизированными заводами: Сб. научн. трудов. - М.: ЭНИМС, 1992 (в печати).

Подписано к печати 17.02.92 60x84/16 Зак.ЗйЛл 1,0 печ.л. ТирЛО

Ротапринт ОНТИ ЭНИМС