Индустрия 4.0

Автоматизация процедуры планирования производства с использованием математической модели процесса изготовления

Борис ГОЛЕМЕНЦЕВ, заместитель генерального директора, генерального конструктора ОКБ «Новатор», заслуженный конструктор России, к.э.н. Выступление на Втором Всероссийском Форуме «Умное производство-2011» Качество планирования производства позволяет своевременно исполнить контрактные обязательства предприятия, а также уменьшить себестоимость продукции за счет сокращения непроизводственных простоев оборудования и обслуживающего персонала.
11 января 2012

Особо актуальна рассматриваемая проблемадля опытно-серийных производств, где часто сменяемая номенклатура серийной и экспериментальной продукции изготавливается на единой производственной базе. В этом случае к системе планирования (СП) предъявляются требования по быстродействию – с момента получения задания до разработки плана его изготовления интервал должен быть по возможности минимальным.

С другой стороны, поскольку система планирования по своему назначению является элементом обслуживания, которая не является непосредственным производителем материальных ценностей, необходимо затраты на ее содержание сделать минимальными.

Традиционно в основу работы СП закладывались нормы времени, необходимые для выполнения конкретной операции. Этот способ дает достаточно приемлемые результаты при планировании выпуска продукции на рабочем месте (оборудование и рабочий, обслуживающий его). Однако он не дает достоверных результатов при составлении плана выпуска продукции, требующей последовательного использования нескольких рабочих мест, поскольку не учитывает различного вида простои между операциями.

Избежать указанных проблем позволит применение математических моделей (ММ) процесса изготовления составных частей и изделий.

Математическая модель представляет собой функционально законченный виртуальный блок, соединяющий технологические операции, длительности циклов их выполнения и рабочее место, на котором они выполняются.

По назначению ММ изготовления делится на три типа:

  • изделия;
  • сборочные единицы;
  • детали.

Порядок выполнения операций, положенный в основу построения ММ, определяется технологическим процессом на изготавливаемую позицию. Конкретные значения параметров ММ приводятся в актах отладки технологии (составляются по результатам изготовления первых образцов) или рассчитываются на основании экспериментальных и теоретических данных.

ММ на различные позиции «соединяются» между собой через потребные времена – времена окончания выполнения предыдущей процедуры, позволяющие переход к выполнению последующей. Поскольку срок окончания изготовления продукции является определяющим во всей системе взаимодействия «заказчик – исполнитель», возьмем его за базовый параметр и начнем «раскручивать» историю от конца к началу, благо это только планирование, а не изготовление продукции.

«Раскручивая историю» в обратном направлении, последовательно определяем времена поставки сборочных единиц, деталей для их изготовления и заготовок для них. Поскольку структура ММ всех типов весьма схожи, рассмотрим ее типовое графическое изображение (рис. 1).

Дополним временную циклограмму таблицей (рис. 2), которая фактически является математической моделью процесса изготовления.

Основное соотношение, положенное в основу создания расчетов параметров ММ.

Где:

Тн – время начала процедуры изготовления;

То – время окончания процедуры изготовления;

i – количество циклов, входящих в процедуру изготовления;

– длительность цикла.

Приведенная в таблице ММ справедлива для процесса изготовления детали, сборочной единицы или законченного изделия. В зависимости от специфики продукции могут возникать иные технические переделы, но суть от этого не изменится, поскольку в любом случае они будут характеризоваться теми же величинами, а именно: Тн; То и. Приведенная ММ действует как в пределах одной административной единицы производства, так и в случае изготовления позиции несколькими подразделениями.

ПРОЦЕДУРА ПЛАНИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

Математическая модель процесса изготовления изделия (рис. 3) представляет собой вертикально-горизонтальную интегрированную структуру. Входным воздействием на ММ считаем момент окончания процесса изготовления изделия. Далее обратным отсчетом доходим вплоть до графика выполнения работ на каждом рабочем месте. Траекторию перемещения продукции по рабочим местам определяет маршрутная технология изготовления изделия.

Характерные точки на рис. 3 обозначают:

То – потребный срок окончание процесса изготовления определяется исходя из контрактных обязательств предприятия;

Т сб.- потребные срок поставки сборочных единиц на рабочее место сборки изделия. Определяется по ММ процесса изготовления изделия;

Тдсб1 – ТдсбХ – потребные срок поставки деталей на рабочее место изготовления сборочных единиц. Определяется по ММ процесса изготовления сборочной единицы. См. на рис. 3, где:

Х – число позиций, подлежащих изготовлению;

К – лимит рабочего времени единицы оборудования на плановый период.

Выполнение процедуры автоматизированного планирования с использованием математической модели заключается в выборе точки (То) окончания процесса изготовления изделия и вводе ее в компьютерный пакет автоматизированного проектирования.

На основании этой информации программа автоматически выдаст график работы каждого рабочего места на плановый период, что и требуется от системы планирования.

В заключение отметим, что предлагаемая система планирования с использованием математической модели соответствует требованиям, предъявляемым к ней по быстродействию, а также требует минимальных затрат на ее эксплуатацию.