автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация процесса планирования производственного цикла шоколадного производства

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Описание объекта исследования.

1.2 Содержательная постановка задачи.

1.3 Анализ известных разработок, связанных с поставленными задачами.

Пищевая промышленность в период перехода к открытым рыночным отношениям кроме сложностей, связанных с чисто экономическими показателями, столкнулась еще с одним, не менее важным, требованием рынка, а именно - с производством готовой продукции стабильно заданного качества.

Учитывая то, что продукция, поставляемая на российский рынок западными производителями, отличается очень высоким уровнем качества и хорошим внешним оформлением, упаковкой, она поначалу получила широкий спрос у отечественного потребителя. Однако постепенно интерес к ней со стороны российского покупателя начал падать, и соответственно возрос спрос на продукцию, производимую в России. Для стабилизации и дальнейшего роста спроса необходимо, так же как и на зарубежных производствах поддерживать постоянный уровень показателей качества готовой продукции, особенно в условиях, когда отдельные партии сырья имеют различные характеристики, что вызывает необходимость проведения корректировки технологического процесса на имеющемся технологическом оборудовании.

При этом возникает ряд задач планирования производственного цикла технологических процессов, что является одной из основных обязанностей руководителей производственных цехов предприятий.

Применение методик, основанных на проведении расчета вручную, делает этот процесс очень трудоемким и придает рассчитанным производственным планам субъективный и не оптимальный характер, а несистематизированный учет различных факторов неопределенности при формировании графиков работы приводит к снижению их надежности. Это приводит к снижению эффективности производства и, как следствие, к снижению конкурентоспособности производимой продукции в условиях рыночных отношений. Поэтому все большее место в оперативном управлении производством отводится автоматизированным системам управления.

Автоматизация планирования производственного цикла технологического процесса - это именно то направление развития предприятия, реализация которого позволит справиться с целым комплексом задач среднего уровня управления, т.е. задач управления производственными процессами.

Правильное и своевременное применение управляющих воздействий на всех этапах производственного цикла позволит обеспечить необходимый уровень качества готовой продукции. Поэтому в дальнейшем речь пойдет о возможности создания и использования такой системы управления.

Развитие новых технологий управления, в частности технологий автоматизированного управления во многом упростило решение подобных задач. Применение автоматизированных систем управления обеспечивает достаточно высокий уровень качества, но в основном такие системы разрабатываются для решения локальных задач управления на отдельных участках производства и предназначены для регулирования конкретных параметров технологического цикла, что является их существенным недостатком, так как они не дают полной картины производства.

Основная цель данной работы - повышение эффективности управления производственным процессом по приготовлению шоколада на основе совершенствования системы планирования.

Одной из основных особенностей шоколадного производства является его многовариантность, что создает условия для принятия оптимальных решений при рассмотрении различных производственных ситуаций. Это особенно важно при составлении производственных планов различного уровня, так как позволяет из множества возможных вариантов выбрать оптимальный по некоторым критериям план.

Все вышесказанное обуславливает актуальность темы данной диссертационной работы.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

В первой главе анализируются существующие схемы технологического процесса производства шоколада и проводится их типизация. Раскрываются особенности процесса шоколадного производства. Проведен критический анализ работ посвященных проблемам календарного и сетевого планирования и автоматизированных систем разработанным для этой сферы управления. Сформулированы цель работы и задачи исследования.

В главе 2 проведен структурно-функциональный анализ объекта исследования и функций управления, на основании которого сформулированы исходные данные и разработана математическая постановка задачи расчета оптимального календарного плана выполнения производственного задания и расчета потребности сырья и упаковочных материалов. Решена задача выбора и обоснования значимых показателей качества основного сырья шоколадного производства. Аналитическим путем выводится критерий возможности формирования оптимального производственного плана. Раскрывается сущность метода расчета календарного плана и выбора оптимального решения и приводится алгоритм решения поставленных задач управления.

В главе 3 приведена постановка задачи имитационного моделирования, как одного из средств определения устойчивости рассчитанного оптимального плана производства, проводится объектно-ориентированный анализ, проектирование имитационной модели шоколадного цеха кондитерского предприятия и оценка адекватности разработанной модели реальному производственному процессу.

В четвертой главе произведено обоснование и разработка стурктуры автоматизированной системы шоколадного производства с описанием состава и назначения подсистем. На основании данных структурно-функционального анализа технологического процесса осуществлено построение инфологической модели и описание технологического процесса обработки информации. В этой главе анализируются результаты автоматизированного и ручного расчетов производственного плана выполнения производственного задания. Приводится

В приложениях приводятся таблицы с образцами результатов машинных экспериментов, схемы технологических процессов производства шоколада, структурно-функциональные диаграммы и их спецификации, прилагается документальное подтверждение полезности выполненной работы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- произведен структурно-функциональный анализ технологического процесса производства шоколада;

- произведен анализ и формализованное описание функций управления;

- разработана методика выбора и обоснования значимых показателей качества сырья, влияющих на стабилизацию качества готовой продукции;

- разработана математическая постановка задач планирования выпуска готовой продукции;

- предложен критерий, позволяющий определить эффективность производственного плана;

- разработан алгоритм расчета оптимального производственного плана;

- произведен объектно-ориентированный анализ и построена имитационная модель для исследования алгоритма расчета оптимально производственного плана и его устойчивости к случайным воздействиям;

- проведена экспериментальная проверка адекватности имитационной модели.

Практическую ценность имеют разработанные в диссертационной работе пакет программного обеспечения по экспертному оцениванию, программные средства автоматизации управления предприятием по производству кондитерских изделий в составе следующих подсистем:

- подсистема информационного обеспечения; 8

- подсистема технического обеспечения;

- подсистема календарного планирования;

- подсистема имитационного моделирования;

- подсистема учета и контроля.

Применение разработанной методики в шоколадном цехе ОАО «Рот Фронт» позволило:

- оптимизировать на 10-15% использование основных средств и соответственно снизить трудо и энергозатраты на производство единицы готовой продукции;

- гибко регулировать ход производственного процесса с целью своевременного и качественного выполнения производственного задания в требуемом ассортименте;

- снизить до минимально-необходимого уровня запасы сырья и упаковочных материалов в цеху.

Ожидаемое снижение затрат на производство 1 т готовой продукции по итогам года до 5 %. 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными результатами данной работы являются:

1. Проведен структурно-функциональный анализ технологического процесса производства шоколада и анализ функций управления автоматизированной системы.

2. Разработана методика выбора и обоснования значимых показателей качества готовой продукции с использованием методов экспертных оценок.

3. Поставлена задача составления оптимального плана производственного цикла технологического процесса производства шоколада. Предложен критерий максимального потребления, определяющий равномерность использования во времени производственных ресурсов.

4. Разработан алгоритм расчета оптимального плана.

5. Произведен объектно-ориентированный анализ и построена имитационная модель для исследования эффективности функционирования технологического процесса при заданном плане производства.

6. Разработано программное обеспечение, позволяющее определять значимость показателей качества сырья шоколадного производства и их влияние на качество готового продукта, рассчитывать варианты планов выполнения производственных заданий и моделировать технологический процесс производства.

7. В результате имитационных экспериментов доказана адекватность системы имитационного моделирования реальному объекту управления, установлена эффективность рассчитанных планов для различных вариантов производственного задания.

115

8. Предложен вариант реализации автоматизированной системы управления производством шоколада с использованием современных технологий проектирования.

9. Разработана информационно-логическая модель автоматизированной системы управления шоколадным производством, приведено описание технологического процесса обработки информации в АСУ.

116

1. Маршалкин Г.А.«Производство кондитерских изделий», М.: «Колос», 1994 г.

2. Маршалкин Г.А. «Технологическое оборудование кондитерских фабрик», 3-е издание, переработанное и дополненное М.: Легкая промышленность,1984.-448 с.

3. Назаров Н.И., Гинзбург А.С., Гребенюк С.М., Маршалкин Г.А., Мачихин Ю.А., Нечаев А.П., Трегубов Н.Н., Флауменбаум Б.Л., Щербаков В.Г., Яровенко В.Л. «Общая технология пищевых производств», М.: Легкая и пищевая промышленность, 1998 г., 360 с.

4. Кокашинский Г.Р. «Оборудование для формования шоколадных изделий», М.: Агропромиздат, 1985 г. 240 с.

5. Международный стандарт * 2292. Какао-бобы. Отборы проб. Первое издание 1973-02-15. Per. № 2292-73 (А). Издательство стандартов. М.: Д-22, Новопресненский пер., 3.

6. Кондитерские изделия. Сборник. М.: Государственный комитет СССР по стандартам.

7. Харламова О.А. Химический состав, свойства и вкусовые качества бобов какао. М.: Пищевая промышленность, 1974.

8. Щербаков В.Г. Основы управления качеством продукции и технохимический контроль жиров и жирозаменителей. М.: Агропромиздат,1985.

9. Автоматизация технологических процессов пищевых производств. Под ред. Д-ра техн. наук проф. Карпина Е.Б. М.: Пищевая промышленность, 1977.

10. Трегуб В.Г., Ладанюк А.П. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматизации пищевых производств. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.

11. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в пищевой промышленности. Под общ. Ред. канд. техн. наук, доц. Широкова Л.А. М.: агропромиздат, 1986.

12. Панфилов В.А. Научные основы развития технологических линий пищевых произвдоств. М.: Агропромиздат, 1986.

13. Зубченко А.В. Влияние физико-химических процессов на качество кондитерских изделий. М.: Агропромиздат, 1986.

14. Панфилов В.А., Ураков О.А. Технологические линии пищевых производств: создание технологического потока. М.: Пищевая промышленность, 1996. -472 е.: ил.

15. Д.А. Марка, К. МакГоуэн «Методология структурного анализа и проектирования», пер. с англ. -М.: 1993, 240 е., ил.19. «Bpwin описание особенностей», пер. с англ. Logic works inc., 1997 г. 85 с.

16. Маклаков С.В., Bpwin и Erwin. CASE-средства разработки информационных систем. -М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999г.

17. Публикации в сети Интернет: www.idef.com

18. Карпов В.И., Мышенков К.С., Путинцев А.В. «Сравнительный анализ автоматизированных информационных систем управления предприятием на российском рынке программных продуктов», «Промышленные АСУ и контроллеры», №3 2000 г.

19. Публикация в сети Интернет: www.galaktika.ru

20. Публикация в сети Интернет: www.telecom.grodno.bv/asuip/

21. Публикация в сети Интернет: www.inist.ru

22. Логинова А. «Опыт разработки и внедрения российской автоматизированной системы управления для крупных предприятий», АйТи, www.citforum.ru/koi/ofis/ofis96/144.shtml.

23. Г. Коробкин, «Продукты ПАРУС с использованием СУБД Raima DataBase Manager», корпорация Парус, www.parus.ru.

24. Е.Б. Фролов, Лили Чанг, С.В. Высочин, «Интегрированная система оперативного планирования и диспетчерского контроля цехом механообработки», www.citforum.ru

25. Е.Б. Фролов, «Фобос система технологической подготовки, оперативного планирования и диспетчерского контроля», CadMaster №3, www.cadmaster.ru

26. Г. Буч. «Объектно-ориентированный анализ и проектирование», 2-е издание, Москва, «Издательство Бином», 1999 год, 560 с.

27. Гайсарян С.С. «Объектно-ориентированные технологии проектирования прикладных программных систем», Статья опубликована на сервере фирмы «Центр информационных технологий», www.citforum.ru

28. Карпов В. И. «Оптимизация реконструкций элеваторов», М.: ЦНИИТЭИ Министерства хлебопродуктов СССР, 1987. 16 с.

29. Карпов В. И., Евсеев А. В., Добровинский В. М., Кулаковский В. А. «Оценка эффективности работы участков приема зерна из автомобилей методом имитационного моделирования», М.: ЦНИИТЭИ Министерства заготовок СССР, 1983. 15 с.

30. Брукс Ф. Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы. Санкт-Петербург. Издательство «Символ-Плюс», 1999, 304 с.

31. Гамма Э. И др. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования. Санкт-Петербург., Издательство «Питер», 2001, 368 с.

32. Коуд П., Норт Д., Мейнфилд М. Объектные модели. Стратегии, шаблоны и приложения. Москва, Издательство «Лори», 1999, 440 с.

33. Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А., Язык UML. Руководство пользователя. Москва, Издательство «ДМК», 2000, 432 с.

34. Ларман К. Применение UML и шаблонов проектирования. Москва, Издательство «Вильяме», 2001, 496 с.

35. Емельянов В.В., Ясиновский С. И. «Введение в интеллектуальное имитационное моделирование сложных дискретных систем и процессов. Язык РДО», Москва «АНВИК», 1998, 427 с.

36. Фаулер М., Скотт К., UML в кратком изложении. Применение стандартного языка объектного моделирования. Москва, Издательство «Мир», 2000, 191 с.

37. Боггс У., Боггс М. UML и Rational Rose. Москва, Издательство «Лори», 2001, 590 с.

38. С.Д. Бешелев, Ф.Г. Гурвич «Математико-статистические методы экспертных оценок», Москва, «Статистика», 1974.43. «Экспертные оценки в управлении», Часть 1, Москва, ИУНХ, 1977г.

39. Материалы газеты «Новости полиграфии», 2001 г.

40. А. Кофман, Г. Дебазей «Сетевые методы планирования и их применение», Москва, издательство «Прогресс». Пер. с франц. 1968 180 с.

41. Бусленко Н.П. «Моделирование сложных систем» М.: Наука, 1978. - 400с.

42. Шеннон Р. «Имитационное моделирование систем искусство и наука» -М.: Мир, 1978.-418 с.

43. Материалы выставок «SofTool' 99» и «Управление' 99», сентябрь, октябрь 1999 г.

44. Д. Глямшин «Выживание предприятия главная задача руководителя в сегодняшней России» в журнале «Автоматизация бухгалтерского учета» №1, апреля 1999 г.

45. Материалы конференции «Современные информационные технологии и системы для отраслей АПК», октябрь 1999 г.

46. И. Аглицкий «Критерии выбора информационной системы предприятия»

47. Питере Т., Уотермен Р., «В поисках эффективного управления», пер. с англ., «Прогресс», -М.:, 1986.

48. Ивашко В.Г., Финн В.К., «Экспертные системы и некоторые проблемы интеллектуализации», Семиотика и информатика, Вып. 27, -М., ВИНИТЦ, 1986.

49. А.А. Первознанский. Математические модели в управлении производством. Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», М., 1975, 616 стр.

50. В.Н. Волкова, А.А. Денисов. Основы теории систем и системного анализа. -СПб.: Издательство СПбГТУ, 1997. 510 с.

51. В.С. Петрищев, Н.Н. Колесник, Ю.В. Филонов, «Автоматизированная система календарного планирования непрерывно-дискретного производства», Новые промышленные технологии. -М., 1995. Вып. 2, С. 30-36.

52. Бурлаков М.В., «Методология и инструментальная программная система ОСПЛАН оптимизации сетевого и календарного планирования», Управляющие система и машины. Киев, 1995 - ISSN 0130-5395. -N4/5, С. 21-32.

53. Корн Г., Корн Т., Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1978. - 832 с.

54. Статистическая обработка результатов экспериментов на микроЭВМ и программируемых калькуляторах./ А.А. Костылев, П.В. Миляев, Ю.Д. Дорский и др., Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1991 304 с.

55. Автоматизация технологических процессов пищевых производств./ Под ред. Е.Б. Карпина. М.: Агропромиздат, 1985. - 531 с.

56. Гмурман В.Е. Теория вероятности и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1972. 368 с.

57. Рудин У. Основы математического анализа. Пер. с англ. -М.: Мир, 1976. -319с.

58. Шейх-Заде И.К. Разработка моделей и алгоритмов оперативно-календарного планирования лакокрасочного производства. Дис. канд. техн. наук. Ташкент: 1991. 166 с.

59. Щербатенко О.В. Методы дискретной оптимизации в автоматизированной системы планирования и управления предприятием. Дис. канд. техн. наук. Киев: 1991-146 с.

60. Шкурба В.В. Задача трех станков. М.: Наука. 1976 96 с.

61. Майерс Г., "Надежность программного обеспечения", пер. с англ., -М.:, изд. "МИР", 1980.

62. Пойа Г., "Как решить задачу?", Учпедгиз, -М.:, 1959.

63. Нильсон Н., "Искусственный интеллект. Методы поиска решений", пер. с англ., "МИР", -М.: 1973, 270 с.

64. Пойа JI. "Математическое открытие", -М.: Наука, 1970.

65. Герасимов Н.Г. Структура научного исследования (Философский анализ познавательной деятельности в науке). М.: Мысль, 1985. 215 с.

66. Акоф Р., Саспени М. Методы исследования операций. М.: Мир. 1982 г.

67. Кенделл М. Ранговые корреляции. М. Статистика 1975 г.

68. Техническая документация и проспекты на оборудование фирмы Buhler (Швейцария).

69. Техническая документация и проспекты на оборудование фирмы Petzhold Heidenauer (Германия).

70. JI. Н. Болыпев, Н. В. Смирнов. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1965.

71. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Анализ данных на компьютере. Москва "Финансы и статисти-ка", 1995г., 384 с.

72. Семенов А.И., Португал В.М. Задачи теории расписаний в календарном планировании мелкосерийного производства. -М.: Наука, 1972. — 183 с.

73. Конвей Р.В., Максвелл B.JL, Миллер JI.B. Теория расписаний. М.: Наука, 1975.-359 с.

74. Сотсков Ю.Н., Струсевич В.А., Танаев B.C. Математические модели и методы календарного планирования. Минск: Университетское, 1994. 232 с.

75. Бурлаков М.В. Инструментальные средства знаний оптимизации управления дискретными процессами обслуживания // УсиМ. 19994. - №3. - с. 22 - 30.122

76. Джонсон Н., Лион Ф., Статистика и планирование эксперимента в науке и технике: Методы планирования эксперимента. Пер. с англ. -М.: Мир, 1981. 520 с.

77. Шечков А.В., Оптимизация системы управления процессом комбинационного дозирования продуктов кондитерского производства. Дис канд. техн. наук. М.: 1994 146 с.