MES-системы и эффективное управление производством

img1

Корпоративный семинар 2016 г.
В.В. Чапкин (НПО Стрела): "...Эффективное военное предприятие - не фантастика, а наше будущее, мы этому учимся и к этому идём..."

 

Серия "Классика операционного менеджмента"

Книга: "Динамические расписания для гибких производств: 12 компьютерных программ"

Выходные данные книги

Мауэргауз Ю.Е. Динамические расписания для гибких производств: 12 компьютерных программ. М.: НГСС, 312 стр. с илл.

ISBN: 978-5-9906448-1-6
Тираж: 300 экз.
Формат: 235x165 мм.

Рецензенты: Д.т.н., профессор Бурков В.Н., Д.ф.-м.н., профессор Лазарев А.А. (Институт проблем управления РАН)

Дата выхода книги: сентябрь 2018 года.

Приобрести книгу можно на нашем сайте, выписав и оплатив счёт. Книга будет Вам доставлена бандеролью почты России.

Аннотация

В книге описывается набор из двенадцати компьютерных программ, имеющих общий алгоритм, основанный на двух критериях: суммарной функции полезности заказов и стоимости переналадки гибкого производства, причем функция полезности каждого заказа вычисляется по его производственной напряженности.

Во всех программах учитывается календарный график работы цеха, в различных программах используются отдельные ограничения, указанные выше. Программы охватывают большинство используемых цеховых машинных структур: одиночные машины различных типов; не одинаковые параллельные машины с работой «под заказ» и «на склад»; гибкие поточные линии как в дискретном, а так и в процессном производстве; универсальное производство; планирование работы производственных бригад.

Программы выполнены в виде макросов MS Excel на языке VBA, которые обрабатывают данные, расположенные на листах MS Excel. Результаты выводятся как к виде текстовых записей, так и виде диаграмм в векторной графике.

Тексты программ являются доступными для чтения. Исходные тексты программ распространяются вместе с книгой.

Содержание книги

Предисловие рецензентов

Предисловие автора

Глава 1. Базовые сведения о производственных расписаниях

1.1 Место производственных расписаний в процессе планировании
1.2 Масштаб и стратегия производства
1.3 Календарно-плановые нормативы
1.4 Критерии качества планирования
1.5 Стандартная классификация оптимизационных моделей планирования
1.6 Гибкое производство

Глава 2. Ежедневное планирование

2.1 Групповые методы при составлении расписаний
2.2 Правила приоритета
2.3 Динамические расписания
2.4 Алгоритмы динамического планирования
2.5 Составление расписаний при нескольких критериях выбора

Глава 3. Построение многокритериальных динамических расписаний

3.1 Понятие производственной напряженности
3.2 Функция текущей полезности заказа
3.3 Построение дерева расписания
3.4 Критерии отсечения ветвей
3.5 Типовый алгоритм построения расписания
3.6 Вычисление интегралов напряженности заказов

Глава 4. Стандартные функции для расчета расписаний

4.1 Функции расчета интегралов напряженности
4.2 Функция вызова интегралов напряженности
4.3 Функции расчета критериев
4.4 Функция пересчета трудоемкости работы к календарным часам
4.5 Функция поступления работ на машину в рабочее время
4.6 Функция числа рабочих часов в заданном календарном сроке
4.7 Функция определения возможности начала непрерывного процесса
4.8 Вспомогательные функции
4.9 Функции графического отображения результатов планирования

Глава 5. Построение расписания для одиночной машины с последовательным выполнением работ

5.1 Введение
5.2 Исходные данные для группового последовательного выполнения работ на одиночной машине
5.3 Работа с программой
5.4 Анализ результатов планирования
5.5 Блок-схема программы
5.6 Листинг основной части программы
5.7 Перепланирование расписания
5.8 Моделирование расписания
5.9 График загрузки и критический горизонт планирования
5.10 Планирование и перепланирование при выполнении работ с большой длительностью

Глава 6. Расписание для одиночной машины с группами одновременно выполняемых работ

6.1 Введение
6.2 Исходные данные для группового выполнения работ на одиночной машине
6.3 Работа с программой
6.4 Анализ результатов планирования
6.5 Блок-схема программы
6.6 Листинг основной части программы
6.7 Перепланирование расписания
6.8 Моделирование расписания

Глава 7. Построение расписания для обрабатывающего центра

7.1 Введение
7.2 Исходные данные для группового выполнения работ на одиночном обрабатывающем центре
7.3 Работа с программой
7.4 Анализ результатов планирования
7.5 Блок-схема программы
7.6 Листинг основной части программы
7.7 Перепланирование расписания
7.8 Моделирование расписания

Глава 8. Расписания для параллельных машин

8.1 Введение
8.2 Расписания для параллельных машин с последовательным выполнением работ
8.3 Расписания для параллельных машин с работой «на склад»
8.4 Расписания для параллельных машин с переналаживаемым формоизменяющим инструментом

Глава 9. Расписания для гибких поточных линий

9.1 Введение
9.2 Расписания для гибких линий с заданными и постоянными размерами партий
9.3 Расписания для гибких линий с ограниченными размерами партий
9.4 Расписания для гибких линий процессного производства с позаказным планированием

Глава 10. Расписания для универсального производства

10.1 Введение
10.2 Расписания при заданном наборе работ
10.3 Расписания при выпуске комплектов деталей на склад

Глава 11. Расписания для производственных бригад

11.1 Введение
11.2 Исходные данные задачи
11.3 Работа с программой
11.4 Анализ результатов планирования
11.5 Листинг основной части программы
11.6 Коррекция расписания

Заключение

Список литературы

Приложения

Приложение 1. Список условных обозначений
Приложение 2. Пример планирования производства в информационной системе

Предисловие автора

Обычно полагают [Pinedo, 1995], что предметом составления расписания является распределение ограниченных ресурсов по предстоящим задачам. Это определение, вообще говоря, относится к расписаниям в любой сфере деятельности: производство, транспорт, обучение, сервис и т.д. Однако, по некоторым параметрам расписания по этим направлениям сильно отличаются. Прежде всего, такие отличия заключаются в степени повторяемости основных плановых событий, которые характеризуются моментами поступления заданий для планирования, моментами поступления ресурсов и моментами планового и фактического выполнения расписания.

В ряде видов бизнес-процессов расписания характеризуются прогнозированием плановых событий с очень высокой вероятностью. Именно такие расписания используются для междугороднего пассажирского транспорта, проведения учебных занятий, зрелищных мероприятий и т.п. Циклическая повторяемость событий также имеет место в массовом производстве.

При составлении расписания используются два возможных метода: статический и динамический. Статический метод базируется на распределении ресурсов, которое фиксируется до начала функционирования расписания и в дальнейшем не изменяется. При динамическом подходе некоторые (или даже все) параметры расписания могут изменяться по мере его выполнения. Разумеется, использование статического расписания существенно проще, чем динамического, хотя составление статического расписания большого размера может быть достаточно сложным. Очевидно, что статическое расписание может использоваться только при высокой вероятности его осуществления. Во всех тех случаях, когда события, влияющие на выполнение расписания, либо являются случайными, либо имеют значительную случайную составляющую, удовлетворительным может быть только динамическое расписание.

Динамичность цехового планирования обусловливается всей совокупностью событий, происходящих в производственном подразделении за некоторый плановый период. Последовательность работ в расписании существенно зависит не только от длительности и срока их выполнения, но также от стоимости переналадки машин, их первоначальной настройки, календарного графика работы цеха, обеспеченности операторами, от износа инструментов, графика обслуживания машин, графика поставки материалов и других необходимых ресурсов.

Наличие расписания не всегда означает его полного и соответствующего выполнения, но чрезвычайно полезно с точки зрения подготовки и организации производственного процесса. Качество расписания обычно оценивается с нескольких точек зрения. Прежде всего, расписание должно предусматривать выполнение работ согласно срокам в действующих производственных заданиях. С другой стороны, расписание должно способствовать достаточно высокому уровню экономической эффективности производства.

Еще одним фактором оценки динамического расписания является его устойчивость. Т.к. в процессе выполнения производственного расписания очень велика возможность возникновения разнообразных «помех», корректировка расписания, как правило, необходима, но она должна быть не очень значительной.

Динамичность производственных расписаний в рыночной экономике определяется не только, и даже не столько, возможными оперативными сбоями, сколько необходимостью частой перестройки производства исходя из требований заказчиков. Расписания должны отражать требованиям гибкости современного производства, от которой существенно зависит положение предприятия на рынке. В настоящей книге, так же, как и в предыдущей книге автора [Мауэргауз, 2012], последовательно приводятся примеры т.н. «группового» многокритериального планирования. Для этого разрабатываются динамические расписания с двумя критериями одновременно: первым критерием является своевременность выполнения заказов, вторым критерием — стоимость обработки и переналадки изготовляемых объектов.

В первой и второй главах приводятся необходимые для дальнейшего известные сведения в области планирования. В третьей главе излагаются основные понятия о производственной напряженности и функциях полезности заказов. Начиная с четвертой главы, в книге описываются программные модули для различных задач производственных расписаний. Здесь существенную часть занимают программы установления соответствия календарных часов расписания и рабочих часов функционирования машин с учетом рабочего календаря.

Изложение всех задач в книге проводится единообразно, что способствует более простому ознакомлению с ними. Каждая задача решается на числовом примере, данные для которого подробно описываются, а полученное решение анализируется с помощью таблиц и графиков. Кроме того, рассматривается применение каждой задачи в динамике при пересчете в новых условиях — с новой датой планирования и новым заданием. Следует отметить, что подготовка для пересчета расписания подробно описывается в соответствующих разделах и в ряде случаев является довольно трудоемкой. Автоматизация этой подготовки возможна, но выходит за пределы данной книги.

Основой для всех дальнейших задач является приведенная в главе 5 задача о планировании для одиночной машины при последовательном выполнении работ. Эта задача рассматривается достаточно подробно, описываются возможности моделирования расписания при различных условиях, определяется понятие критического горизонта, приводятся примеры перепланирования расписания. В главах 6 и 7 рассматриваются еще две задачи для одиночных машин — для машины (печи) с параллельной обработкой и для планирования работы обрабатывающего центра с программным управлением.

В главе 8 приведены три задачи построения расписания для параллельных машин, в главе 9 — три задачи для гибких поточных линий, а в главе 10 — две задачи для универсального производства. Наконец, в главе 11 описана задача составления расписаний для производственных бригад. Во всех главах подробно описываются алгоритмы и программные листинги соответствующих задач. Каждая из двенадцати задач снабжена макросом на языке VBA Excel с открытым текстом. Исходные данные для каждой задачи записываются на листе Excel, и там же помещаются результаты планирования. Почти все задачи иллюстрируются с помощью диаграмм Ганта, а также различных других диаграмм.

В некоторых задачах в книге используется позаказное планирование, в других — планирование «на склад»; часть задач характерна для дискретного производства, другая — для процессного. Несмотря на столь широкий охват, для всех этих задач оказалось возможным применить общий подход с использованием упомянутых выше функций полезности.

Цель книги состоит в том, чтобы, во-первых, продемонстрировать возможности излагаемого метода, а, во-вторых, снабдить разработчиков производственных расписаний конкретными программными решениями, применимыми для большинства из промышленных отраслей. Необходимо учесть, что на практике весьма редко можно применить какую-нибудь задачу из описанных в этой книге непосредственно и без доработок. Как правило, на каждом предприятии (и даже в каждом цехе) есть свои отличия при составлении расписаний. Наличие открытых текстов, пояснений в книге и многочисленных комментариев к программам, дает возможность сотрудникам предприятий самостоятельно доводить программы до практического использования. Более того, при необходимости такие доработки, а также переход к другим программным средствам, возможны с помощью автора и работающих вместе с ним специалистов.

Приведенные в книге решения, строго говоря, не являются оптимальными. Они являются только рациональными с точки зрения предложенных автором критериев. Вообще, при наличии нескольких одновременно действующих критериев, можно говорить только о Парето-оптимальных решениях на соответствующей компромиссной кривой (или поверхности). Однако, при составлении производственного расписания на конкретный период, у пользователя часто имеется только несколько расплывчатое представление об имеющихся у него приоритетах. Поэтому, с точки зрения автора, весьма важно суметь быстро построить возможное расписание, не противоречащее в целом представлениям пользователя. Конечно, в ряде случаев имеет смысл это расписание улучшить при помощи других методов (например, генетических), если существуют критерии для этой цели.

Выражаю свою благодарность С.В.Портному за помощь в разработке векторной графики в MS Excel.

Контактная информация

По вопросам сотрудничества в распространении книги, передачи книги библиотекам и учебным учреждениям, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Решетников Игорь

e-mail i.reshetnikov@mescenter.ru
Тел. +7 (916) 671-19-74

Вы находитесь: Издательство :: Наши книги :: Ю.Е. Мауэргауз. Динамические расписания для гибких производств