автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Разработка автоматизированного метода оценки ресурсоемкости производственного процесса в условиях мелкосерийного и единичного производства

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«СТАНКИН»

на правах рукописи

Шлаин Борис Михайлович

Разработка автоматизированного метода оценки ресурсоемкости производственного процесса в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Специальность 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств.

(промышленность)

Научный руководитель

д.т.н. Фролов Е.Б.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998 г.

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ............................................................................................................2

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................4

Глава 1. СОВРЕМЕННАЯ КОНЦЕПЦИЯ КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННОГО ИНТЕГРИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА. СОСТАВ И ФУНКЦИИ СРЕДСТВ ПРОМЫШЛЕННОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ И НАПРАВЛЕНИЯ ИХ РАЗВИТИЯ.

........................................................................................................................................9

1.1. Влияние управления на эффективность работы предприятия в условиях экономического кризиса.............................................................................................9

1.2 Состав программных средств современного компьютеризированного интегрированного производства..............................................................................11

1.3 Перспективные направления развития средств промышленной автоматизации............................................................................................................28

1.4. Особенности развития интегрированных автоматизированных систем в России...............................................................................................................33

1.5. Новые требования к отечественному программному обеспечению.............34

Глава 2. ПРОБЛЕМА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ ПРИ ОПЕРАТИВНОМ ПЛАНИРОВАНИИ В УСЛОВИЯХ

МЕЛКОСЕРИЙНОГО И ЕДИНИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА..............................36

2.1. Влияние автоматизации на процесс планирования. Моделирование задач управленческой деятельности..................................................................................36

2.2 Состав современных систем управления предприятием.................................40

2.3 Расчет производственного расписания в системе "ФОБОС"..........................42

2.4 Значение экономических критериев при построении производственного

расписания в процессе оперативного планирования.............................................46

Глава 3. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ПОТРЕБЛЕНИЯ РЕСУРСОВ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ РАСПИСАНИЯ В ХОДЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА................................................................................................................51

3.1 Задача оценки ресурсоемкости производственного процесса........................51

3.2 Связь модели стоимости и модели ресурсоемкости........................................52

3.3 Модель стоимости ресурсов...............................................................................54

3.4 Модель ресурсоемкости производственного оборудования...........................56

3.5. Методы учета накладных расходов и оценка ресурсоемкости расписания. 68

3.6. Поэтапная технология внедрения автоматизированного метода оценки ресурсоемкости..........................................................................................................77

3.7 Использование опыта проектирования систем автоматизации деловых процедур.....................................................................................................................78

3.8 Зависимость состава ресурсов, учитываемых при определении

ресурсоемкости, от методов учета...........................................................................82

Глава 4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ РЕСУРСОЕМКОСТИ И СТОИМОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО РАСПИСАНИЯ...........................................................85

4.1. Выбор формы реализации автоматизированного метода оценки ресурсоемкости и стоимости производственного расписания.............................85

4.2. Информационная модель задачи.......................................................................86

4.3. Структура базы данных подсистемы оценки ресурсоемкости......................88

4.4. Принципы организации интерфейса пользователя.........................................89

4.6 Последовательность работы пользователя при идентификации модели

ресурсоемкости производственного оборудования...............................................92

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................................94

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................................................96

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА АНАЛИЗА ИЕРАРХИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ РЕСУРСОЕМКОСТИ И СТОИМОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО

РАСПИСАНИЯ........................................................................................................103

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ НАИБОЛЕЕ ПОПУЛЯРНЫХ

систем ты.........................................................................................................из

ВВЕДЕНИЕ

Разразившийся в 1997-98гг. мировой экономический кризис наиболее сильно ударил по экономикам развивающихся стран, в первую очередь России. В то же время появилась возможность для воссоздания реального сектора российской экономики. Кризисные условия принципиально отличаются от ситуации 1996-начала 1997гг. и предъявляют новые требования к управленческим решениям: вместо стабильных цен необходимо говорить о меняющихся ценах и вариативных планах и сметах; взамен привычных схем работы с поставщиками и заказчиками возникают новые, которые должны обеспечить более устойчивое существование предприятия; большее внимание необходимо уделять потребностям конкретного клиента.

Элементы кризисного управления - это многовариантное планирование и подчинение всех управленческих решений на всех уровнях задачам выживания. Расходы со стороны промышленных предприятий на средства автоматизации будут признаны обоснованными только в том случае, если они смогут реализовать указанные выше задачи [4, 54].

Решение этих задач возможно на фундаменте накопленного опыта автоматизации производства. Вопросами оперативного планирования и управления в интегрированных машиностроительных производствах посвящены работы многих отечественных ученых: Белянкина П.Н. Митрофанова В.Г., Соломенцева Ю.М., Сосонкина В.Л., Султан-Заде Н.М., Третьякова Э.А., Чудакова А.Д. и др. Главный результат этой теоретической и практической работы - создание методологической базы построения автоматизированных систем управления, ориентированных на реальные условия отечественной промышленности.

Одна из основных функций современных систем управления производством - оперативное управление предприятиями и подразделениями. Важнейшей функцией оперативного планирования на уровне цеха является построение производственного расписания. В кризисных условиях особенно важно учитывать при расчете производственного расписания экономические

факторы, в первую очередь - затраты на реализацию расписания, и при этом не испытывать необходимость в постоянной корректировки моделей, на основе которых принимаются решения, в зависимости от меняющихся цен на ресурсы. Таким образом, на современном этапе возникла важная научная и практическая проблема разработки метода оценки ресурсоемкости и стоимости производственного процесса при реализации производственного расписания, которая позволила бы осуществлять оперативное планирование и управление с учетом требования минимизации затрат.

Цель работы состоит в повышении эффективности планирования на уровне цеха в условиях мелкосерийного и единичного производства за счет оценки стоимости и ресурсоемкости реализации производственного расписания на основе экономически и технологически обоснованных значений стоимости часа работы, простоя и ремонта технологического оборудования. Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1. Разработана и реализована методика оценки ресурсоемкости и стоимости производственного расписания, позволяющая по результатам сравнения различных вариантов производственного расписания для данного цеха с точки зрения стоимости сделать выбор по критерию минимальной себестоимости и в ходе реализации расписания осуществлять управление с учетом этого критерия.

2. Разработан комплекс методик оценки ресурсоемкости производственного оборудования на основе накопленных ранее данных об израсходованных ресурсах и выполненных производственных расписаниях.

3. На основе разработанных методик предложена технология поэтапного внедрения системы стоимостной оценки производственных расписаний на уровне цеха.

4. Разработана и внедрена в эксплуатацию подсистема, предназначенная для оценки ресурсоемкости единицы оборудования и обеспечивающая реализацию метода оценки ресурсоемкости производственного процесса.

Методы исследований, использованные в работе для достижения поставленных целей, базировались на теоретических результатах математической теории систем, численных методов, методов исследования операций и современных методов управленческого и бухгалтерского учета.

В работе решена задача разработки и реализации автоматизированного метода оценки ресурсоемкости и стоимости производственного расписания. К новым результатам, полученным в процессе проведения исследований по диссертационной работе, следует отнести следующие:

1. Проведена систематизация современных средств промышленной автоматизации на этапе их стремительного развития, выделены основные направления их совершенствования и их реализация в конкретных программных продуктах.

2. Разработана методика оценки стоимости производственного процесса на основе моделей стоимости и ресурсоемкости.

3. Разработана и реализована в форме подсистемы в рамках системы оперативного планирования "Фобос" методика и алгоритм идентификации модели ресурсоемкости производственного оборудования.

Практическая ценность состоит в том, что на основании проведенных теоретических исследований создана и внедрена в промышленную эксплуатацию подсистема оценки ресурсоемкости и стоимости производственного процесса в составе системы оперативного планирования "Фобос".

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы (68 наименований), 2 приложений.

В первой главе проведен анализ существующих программных средств промышленной автоматизации, а также проанализированы основные проблемы и перспективные направления развития компьютеризированного интегрированного производства (КИП, или CIM - Computer Integrated Manufacturing). Проведенные исследования показали, что основными направлениями совершенствования программного обеспечения являются: все

возрастающая интеграция различных задач в области управления, как в рамках самостоятельных программных продуктов, так и за счет поддержки стандартных форматов и интерфейсов; повышение гибкости программного обеспечения и возможностей его адаптации к запросам конкретного пользователя, вплоть до включения средств разработки в стандартную поставку; использование в интегрированных системах управления (ИСУ) систем управления базами данных (СУБД) и графических пакетов других фирм-разработчиков; адаптация ИСУ для использования на различных платформах [1, 32].

Во второй главе приводится общая постановка задачи планирования, и рассматриваются различные подходы к степени участия машинного и человеческого интеллекта в процессе планирования. В процессе планирования выделяются следующие этапы: определение общей цели, формулирование ограничений, генерация альтернатив и критериев, выбор одной из альтернатив. Приводится подробное описание состава типичных современных МНР-систем; приведен перечень критериев, по которым оптимизируются производственные расписания. Ни один из перечисленных критериев непосредственно не учитывает затраты на реализацию производственного расписания актуальность задачи оценки ресурсоемкости производственного процесса при реализации данного варианта производственного расписания состоит в том, что подобная методика позволяет при наличии информации о стоимости единицы каждого ресурса определить стоимость затрат при работе по данному расписанию.

В третьей главе изложена методика оценки ресурсоемкости производственного расписания в мелкосерийном и единичном производстве. Основные этапы решения этой задачи: разделение модели на модель ресурсоемкости и модель стоимости; определение перечня ресурсов, используемых в производстве, и возможности изменения ресурсоемкости каждой единицы оборудования по данному ресурсу; выбор одной из двух

возможных моделей оценки ресурсоемкости производственного оборудования и идентификация модели на основе имеющихся данных.

В четвертой главе приведено описание ряда вопросов, решенных при программной реализации методики оценки ресурсоемкости производственного процесса. При реализации была избрана форма подсистемы, получающей данные об итогах работы по данному расписанию при помощи процедуры импорта и передающей значения ресурсоемкости оборудования в ядро системы посредством экспорта.

Глава 1. СОВРЕМЕННАЯ КОНЦЕПЦИЯ КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННОГО ИНТЕГРИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА. СОСТАВ И ФУНКЦИИ СРЕДСТВ ПРОМЫШЛЕННОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ И НАПРАВЛЕНИЯ ИХ РАЗВИТИЯ.

1.1. Влияние управления на эффективность работы предприятия в условиях экономического кризиса.

Мировой экономический кризис обнажил существенные недостатки современной отечественной модели рыночной экономики. Сегодняшние условия требуют от промышленных предприятий повышения гибкости производства для быстрой реакции на изменяющуюся ситуацию на рынке, что, в свою очередь, может быть достигнуто за счет повышения эффективности управления производством.

В автоматизированном производстве работа всех компонентов (технологического оборудования, автоматизированной транспортно-складской системой, автоматизированной системы инструментального обеспечения, системы автоматизированного контроля, автоматизированной системы удаления отходов и др.) координируется как единое целое интегрированной автоматизированной системой управления (ИАСУ), обеспечивающей планирование и быстрое изменение программ функционирования отдельных компонентов при освоении выпуска новой продукции. В настоящий момент дальнейшее развитие автоматизации на предприятиях определено концепцией компьютеризированных интегрированных. Основу этой концепции составляет информационная технология, снабжающая производственный процесс на каждом этапе необходимыми данными. Показателем эффективности функционирования автоматизированных производств является рентабельность, которая зависит от объема, качества, себестоимости выпускаемых изделий и соответствия ассортимента спросу.

Кризисные условия принципиально изменили сам характер производственного управления:

• вместо стабильных цен необходимо учитывать постоянно меняющиеся цены, возможность прямого товарообмена (бартера), разрабатывать вариативные планы и сметы;

• возникают новые схемы работы с поставщиками и заказчиками, которые должны обеспечить более устойчивое существование предприятия как с точки зрения обеспечения ресурсами, так и обеспечения сбыта;

• в связи с сокращением спроса большее внимание уделяется потребностям конкретного клиента, в связи с чем даже в технологии массового производства на заключительных этапах возникают элементы единичного (тюнинг).

Эти требования делают актуальной проблему повышения эффективности процесса планирования. Под повышением эффективности планирования следует понимать: более быструю разработку и корректировку программы выпуска и производных от нее документов, включая производственные расписания на уровне цеха; учет на всех этапах планирования большего количества существенных факторов и ограничений, связанных с реальными условиями рынка; решение проблемы взаимосвязи планов разного уровня за счет использования одинаковой понятийной основы; использование вариативного планирования по принципу "что-если" на всех уровнях за счет применения средств автоматизации.

Общим требованием является снижение себестоимости производства и иных расходов, что может быть достигнуто за счет:

• обеспечения выполнения производственного задания к намеченному сроку;

• снижения объемов незавершенного производства;

• снижения простоев технологического оборудования;

• соблюдения плана-графика выпуска продукции.

Перечисленные выше задачи являются традиционными для современного промышленного предприятия в условиях мелкосерийного и единичного производства. Их решение достигается за счет использования современных средств промышленной автоматизации в составе КИП.

1.2 Состав программных средств современного компьютеризированного интегрированного производства.

Основой для краткого описания развития программных средств производственной автоматизации и характеристики сегодняшней ситуации на этом рынке является классификация программных средств промышленной автоматизации. Задача типологии средств промышленной автоматизации связана как с рядом про�