Особенности управления выпуском продукции на основе применения имитационной модели производственного процесса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Орловский государственный технический университет

Особенности управления выпуском продукции на основе применения имитационной модели производственного процесса

Лазарев Сергей Александрович

Из наиболее важных функций управления выпуском продукции можно выделить следующие: формирование портфеля заказов; планирование производства продукции в групповой и специфицированной номенклатуре на различные временные периоды; планирование и регулирование себестоимости продукции; анализ расхода сырья и материалов; определение потребности и обеспеченности сырьем и материалами; корректировка объёмов и ассортимента продукции; комплектование партий отгрузки продукции с учётом маршрута; контроль за выполнением производственной программы предприятия и реализацией продукции.

Одной из важнейших и наиболее сложных частей общей системы управления предприятием является системой оперативного управления производством. Объектами ее деятельности являются цеха основного и вспомогательного производства.

Управление производством представляет собой совокупность двух процессов: информационного и материально-технического. Информационный процесс является основным и включает в себя техническую подготовку производства, оперативный учет и контроль за ходом производства и анализ выполнения плановых заданий. Материально-технический процесс на входе имеет трудовые и производственные ресурсы, которые в процессе производства преобразуются в готовую продукцию на выходе [1].

Оперативное управление осуществляется на основе реализации основных функций управления: оперативного планирования, контроля (учета, контроля, анализа) и диспетчерского регулирования производства. Главными из них являются функции оперативного планирования и диспетчерского регулирования, в процессе реализации которых принимаются решения по управлению производством.

Любой оперативный план представляет собой некоторый компромисс в достижении следующих целей:

выполнить все заказы вовремя;

минимизировать затраты

обеспечить непрерывность производства;

добиться равномерной загрузки оборудования.

В процессе планирования для каждого заказа определяется, какое оборудование будет занято его выполнением в различные моменты времени. Для крупного производства с разветвленным технологическим процессом этот этап составления плана наиболее сложен. Нерациональное распределение ресурсов может привести к длинным очередям работ на отдельных участках, а в это время другое оборудование будет простаивать, что в конечном итоге исключает возможность выполнения в срок некоторых заказов. Это наиболее актуально при выпуске сложных изделий, состоящих из большого количества деталей, узлов, сборок, из-за чего невозможно точно спланировать во времени выпуск всех компонентов изделия и срок выполнения заказа. Поэтому качество разработки планов, с современных условиях возможно только на основе использования ЭВМ и экономико-математических методов.

Применение вычислительной техники существенно изменяет характер деятельности управленческого персонала предприятия и изменяет роль лица, принимающего решение. Практика принятия решений показывает, что большинство ответственных решений принимается не по классической схеме, а в результате диалога. Этой цели служат интерактивные процедуры, позволяющие лицу, принимающему решение, активно воздействовать на подготовку и выбор управленческих решений, а также проводить имитацию реальных экономических и производственных процессов при различных вариантах решений.

Информационная система моделирования производственного процесса разработана на основе принципа интерактивного диалога пользователя с системой. Моделирование представляет собой опосредствованное через интерфейс взаимодействие лица принимающего решение и имитационной модели хода производства. Это позволяет ему в любой момент времени вмешиваться в процесс моделирования, изменять параметры моделирования, добавлять и исключать используемые ресурсы, отменять выполняемые и планировать новые заказы, оценивать текущую информацию о ходе моделирования и состоянии системы.

Начальным этапом в работе системы является ввод исходных параметров функционирования модели и информации поступление пакетов заказов на изготовление тех или иных изделий. Далее определяется состав каждого изделия, и формируются технологические маршруты для каждой детали, узла или сборки, входящей в изделие, с использованием информации и структуре изделия и этапах технологического процесса, хранящейся в информационной базе. Следующим этапом является генерация динамических объектов (транзактов) для имитационной модели. Каждый транзакт представляет собой деталь, сборку или изделие и имеет уникальный номер, используемый в модели для идентификации каждого компонента изделия. Транзакты, относящиеся к определенному изделию, находятся в иерархической подчиненности между собой согласно принципу вхождения деталей в сборки, сборок в узлы, узлов в изделие. Следовательно, завершение обработки транзакта, представляющего собой изделие, невозможно, пока не будут обработаны все транзакты, представляющие детали, сборки и узлы, входящие в изделие. На этом принципе основана логика функционирования модели - восхождение от основания иерархической структуры изделия к ее вершине. Поиск же оптимального с точки зрения производства пути и времени прохождения данного этапа и составляет основную задачу имитационного моделирования.

В модели транзакты приходят в движение (подвергаются обработке), способствуя накоплению информации о моделировании хода производственного процесса. Полученная информация подвергается обработке, группировке и обобщению с целью представления ее в доступном виде для лица, ответственного за принятие решения.

Модель производственного процесса разработана в соответствии с принципами событийного моделирования, согласно которым моделирование представляет собой непрерывный процесс обработки событий, наступающих в системе. Динамические процессы в имитационной модели предприятия представлены в виде взаимодействия ряда составляющих - устройств, рабочих, очередей, и событий. Время в событийной имитационной модели изменяется скачком при переходе от текущего события к последующему.

Механизм действия имитационной модели заключается в следующем. События распределены во времени и выполнение одних вызывает выполнение последующих. Реализация событий во времени напоминает цепную реакцию. Каждое событие выполняется мгновенно во времени, модельное время затрачивается только на переход от события к событию. Пополнение списка будущих событий осуществляется во время обработки текущего события. Система управления модели обращается к списку запланированных событий, упорядоченному по времени наступления, и выбирает первый элемент. Модельное время становится равным времени наступления события. После выполнения действий, связанных с текущим событием, системой осуществляет переход к следующему событию и т.д.

Описанный выше алгоритм позволяет учесть в процессе моделирования все основные факторы производства:

Потребление материальных ресурсов;

Наличие необходимых трудовых ресурсов;

Структура производственного процесса;

Наличие необходимого оборудования и сбои в его работе;

Появление производственного брака;

Временные задержки на переналадку оборудования;

Затраты времени на транспортировку обработанных деталей.

Главным критерием успешного функционирования любой информационной системы является адекватность информационного отображения в ней соответствующей реальной системы: входящих в нее элементов, их свойств и взаимоотношений.

Имитационное моделирование, как и любой другой подход к построению моделей производственных систем имеет свои условности и принципы, используемы для формального описания реальных систем.

На предприятии впускается несколько видов изделий, каждое из которых характеризуется: размером партии заказа, интенсивностью и дисперсией их поступления, а также приоритетом, определяющим значимость того или иного изделия в общей производственной программе предприятия. оперативный планирование диспетчерский производственный

Выпускаемые изделия состоят из множества комплектующих, имеющих следующие характеристики: код данного узла или детали, их общее количество в изделии, положение в иерархической структуре изделия и количество используемого при его производстве материала.

В имитационной модели предприятие рассматривается как совокупность цехов - элементарных производственных единиц, каждая из которых характеризуется: производственным оборудованием различных типов, используемыми в производственном процессе материалами и численностью работающих различных профессий.

Технологический процесс изготовления изделия представляет собой последовательность операций, для каждой из которых указан цех, в котором она выполняется, тип необходимого оборудования, код профессии рабочего и его разряд, время выполнения и стоимость работ.

Технологическое оборудование имеет следующие характеристики: инвентарный номер, код данного оборудования, цех в котором оно находится, балансовую стоимость и процент изношенности.

Производственные рабочие характеризуются: табельным номером, цехом в котором они работают, квалификацией, определяемой их разрядом, и также перечнем профессий обуславливающим выполняемые ими работы.

Имитационная модель производственного процесса реализована с использованием объектно-ориентированного языка имитационного моделирования EML событийного типа [2]. Она ориентирована, прежде всего, на дискретные производственные системы с единичным и мелкосерийным характером производства. Данных тип производства, в частности, характерен для целого ряда предприятий аналитического приборостроения расположенных в Орловской области, где и были апробированы и частично внедрены данные авторские разработки.

Сама же модель производственного процесса является основой информационной системы поддержки принятия решений, реализованной в качестве законченного программного продукта [3] с использованием системы визуального программирования Borland Delphi. Она ориентирована, прежде всего, на дискретные производственные системы с единичным и мелкосерийным характером производства.

Имитационная модель имеет ряд входных параметров, определяющих особенности ее работы. Их условно можно разбить на две группы:

Параметры, определяющие поступление заказов на производство каждого вида изделий;

Параметры, учитывающие определенные характеристики производственного процесса и определяющие особенности функционирования модели.

Использование имитационного моделирования в процессе управления производством позволяет спрогнозировать поведение и будущее состояние производственной системы, что существенно повышает точность разрабатываемых планов производства. С другой стороны модель дает возможность оценить альтернативные варианты управленческих воздействий, тем самым, повышая качественный уровень принимаемых управленческих решений.

Это становится возможным благодаря информации, получаемой в процессе моделирования лицом, принимающее решение: о ходе производственного процесса, сроках выполнения заказов, загруженности оборудования и производственных рабочих, времени производства и необходимых финансовых затратах, объеме незавершенного производства, себестоимости выпускаемой продукции, объеме потребления материалов и комплектующих, трудозатратах по видам работ и т.д. На этой основе становится возможным детальное предсказание и анализ последствий принимаемых управленческих решений.

Литература

1. Имитационное моделирование в оперативном управлении производством / Н.А. Саломатин, Г.И. Беляев, В.Ф. Петроченко, Е.В. Прошлякова. - М.: Машиностроение, 1984. - 208 с.

2. Язык имитационного моделирования EML (Event Modeling Language). // Сборник научных трудов ученых Орловской области. Вып. 5. Т. 2. - Орел: ОрелГТУ, 1999. - С.232-238.

3. Савина О.А., Лазарев С.А. Автоматизированная информационная система моделирования производственного процесса "Производственных аналитик"®. Свидетельство РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2000610258. - 2000.

Аннотация

This article deals with special features of the management in releasing production on the basis of perfecting the methods of management, based on a wide use of modern calculating machines and automated information systems for the analysis of the decisions made and the prognosis of the production development. The base component of these systems are simulation models of the production system.

Размещено на Allbest.ru