Презентация на тему Организация и планирование машиностроительных производств

ОПРЕДЕЛЕНИЯ.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПЛАНИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Транспорт
Производство
Расписания
Планирование дня

назначения тех или иных работ, т.е. чем меньше зависимость

2) наличие тех или иных условий, влияющих на порядок выполнения работ, приводит либо к задачам объемного характера, либо к задачам составления расписаний

Пример расписания работы оборудования

далеко не всегда мы можем планировать работы во времени так, как нам хочется. В большинстве случае те или иные интервалы времени являются уже занятыми

всегда протекает во времени и характеризуется тем, что, зная

Задача И. Бернулли о брахистохроне

– это интервал времени , на

Единицами планирования (ЕП) называют детале-сборочные единицы (ДСЕ), в определенном количестве одновременно поступающие на обработку на какое-либо рабочее место. Общая номенклатура запуска -

Незавершенное производство – весь объем ЕП, которые еще находятся на стадии обработки или ожидают её.

Обслуживающими устройствами (ОУ) называют те рабочие позиции, оснащенные или не оснащенные технологическим оборудованием, через которые, согласно технологическому процессу, проходят ЕП. Планирование ведется на множестве ОУ –

Партией запуска называют количество одновременно передаваемых ДСЕ или – партию ДСЕ которая поступает на обработку на то или иное ОУ.

Передаточной партией называют количество ДСЕ, которое меньше по величине партии запуска, одновременно поступающее на ОУ. Сумма всех передаточных партий одной и той же ДСЕ равна партии запуска.

Программой выпуска ДСЕ называется общее количество i-х ДСЕ, выпускаемых предприятием. В ряде случае программа выпуска равна партии запуска, в других случаях – больше.

или иное ОУ не выполняет свою основную функцию –

Транспортная операция – операция, в ходе которой та или иная ЕП перемещается с одного ОУ на другое согласно ТП изготовления.

Серия – общее количество изделий или машин, подлежащих изготовлению по неизменяемому чертежу.

Фонд времени ОУ – время, которое отпущено ОУ для работы на горизонте планирования. Фонд времени может быть равен или больше горизонта планирования. У различных ОУ одного множества N на одном и том горизонте планирования фонд времени может быть разным.

Переналадкой оборудования называют процесс переоснащения технологического оборудования перед поступлением на него новой ЕП.

(продолжение….)

серийности
Единичное производство характеризуется тем, что производится одна или несколько

Кроме того, по способу движения изделий различают поточное производство и непоточное. При поточном детали находятся в непрерывном движении и время пролеживания детали между операциями равно или кратно такту. При непоточном производстве заготовки и детали находятся в движении с различной продолжительностью операций и пролеживанием деталей между операциями. При этом процесс идет с меняющейся величиной такта.

возможностей для построения на предприятии эффективной системы планирования.
Компоновки

– элементы транспортной и накопительной системы
Варианты компоновок ГПС:
1

модели планирования

выпускаемой продукции;

составление расписания функционирования производственной системы;

определение графика работы транспортных

(Advanced Planning & Scheduling Systems)
MES(Manufacturing Execution Systems).
SCADA

Существующие решения

Выбор варианта системы

1
15

1
16

информационных технологий в АСУП

должна выполняться работа, теперь определяется в офисе «белым воротничком»,

Генри Гантт (1861 – 1919)

Л. В. Канторович (1912 – 1986)

математического программирования
Оптимальное решение – это решение для объекта

Задача ЛП в стандартной форме с m ограничениями и n переменными имеет вид:

Требуется максимизировать или минимизировать линейную форму

при наличии системы ограничений

оборудования , на

Требуется так составить план производства, чтобы максимизировать прибыль предприятия. Математическая модель имеет следующий вид.

(2.3)

(2.4)

(2.5)

(2.6)

сроки, которые можно задать как определенную длительность, необходимо расселить

(2.7)

(2.8)

(2.9)

(2.10)

обработки
возможность обработки
Математическая модель предварительного объемного планирования имеет

(2.32)

(2.33)

(2.34)

(2.35)

(2.36)

(2.37)

(2.38)

(2.39)

может быть представлен множеством работ, от 1 до n.

В сетевом планировании с помощью, как с помощью PERT, так и МКП, необходимо соблюдать следующие правила.
1. Должен быть определен полный состав работ и их стадий.
2. Для всех работ и их стадий должны быть определены последовательности их выполнения.
3. Должны быть определены длительности выполнения всех работ и их стадий.
4. Все работы должны выполняться без прерываний.
5. Выполнение любой i+1-й работы может быть начато несколько позже окончания i-й работы, для этого определяется соответствующий резерв времени, но никакая i+1-я работа не может начаться раньше окончания i-й работы.

Минимальная продолжительность проекта определяется последовательностью работ, составляющих самый длинный путь через сеть, который называется критическим путем, а составляющие его работы – критическими работами. Любое увеличение их продолжительности или любая задержка в их выполнении увеличивают время осуществления всего проекта.

следующими свойствами.
Тема 2
29
1. Каждая вершина означает некое событие, которое

Пример с фиктивной вершиной в сети

1) 1  2  4  5 : 10
2) 1  2  3  5 : 6
3) 1  3  5 : 8.

- наиболее ранний возможный срок завершения всех работ, подходящих

Самый длинный путь от начального узла до j-го узла определяется как

Самый ранний возможный срок наступления j-го события определяется как

(2.41)

(2.42)

Для нашего примера

Путь 1-4-6-7 имеет наибольшую оценку и является критическим для данной сети

события в нашей сети, т.е. срок наступления события, который

Тема 2

32

(2.44)

(2.43)

Для нашего примера

сроки наступления событий, вычислим резервы времени для этих событий.
Резерв

(2.45)

Результирующая таблица сетевого проекта

- наиболее ранний возможный срок начала работы (i, j).

- наиболее ранний возможный срок окончания работы (i,j)

- наиболее поздний допустимый срок окончания работы (i, j)

-наиболее поздний допустимый срок начала работы (i, j)

удобнее представлять в виде агрегированных моделей, где та или

2. Планирование с помощью сетевых моделей подразумевает незанятость ресурсов (оборудование, персонал) в процессе выполнения плана.

3. В ряде случаев возможно регулирование по времени выполнения, как отдельных работ проекта, так и всей его длительности, если для ряда работ существует некая зависимость между длительностью выполнения этих работ и также объемом используемых ресурсов при указании стоимости увеличения этих объемов на единицу времени выполнения. В этом случае можно решать задачи оптимизации, смысл постановки которых заключается в том, чтобы сократить длительность всего проекта при ограничениях на его общую стоимость.

с помощью сетей Петри
Тема 2
34
Сеть Петри – это разновидность

Фрагменты сетей Петри

поршня одновременно должны выдвинуться из исходного положения, а потом

1 – кнопка пуска, 2 – тумблер, с помощью которого выбирается нужная часть алгоритма работы; А0 – оба цилиндра в исходном положении (штоки убраны); А1 – выдвигается и отводится шток первого цилиндра; А2 – выдвигается и отводится шток второго цилиндра; А3 – выдвигается шток первого цилиндра; А4 – выдвигается шток второго цилиндра; А5 – отводится шток первого цилиндра, затем – второго цилиндра; А6 – отводится шток второго цилиндра, затем – первого цилиндра

Петри
Сеть Петри технологического процесса
- единица планирования
- маркер начала
- маркер

- переход

- функциональные подсети Петри

2
43
приведенные интенсивности потоков заявок для процедур обслуживания ГПМ транспортными

основное условие:

в нашем случае должна удовлетворять следующему условию:
Окончательно:
условия существования финальных

выполнение системы условий:

может быть найдено допустимое множество решений. Иными словами, план-график работы ГПС в большинстве случаев может быть выполнен.

КЛАССОВ ERP, APS, MES
От автоматизированных систем управления предприятием к

Типовая структура АСУП конца 70-г.г.

(множество M):
Все варианты выполнения:
тогда коэффициент альтернативности всего нашего множества

(Enterprise resource planning)
MRP  MRP-II  ERP
Хронология развития:
Функции MRP

стандартом MRP II
Принцип планирования загрузки на РЦ на основе

Scheduling Systems). Целью данных систем является выполнение укрупненных директив

Основной целью для систем планирования нового поколения – APS являлось решение задач автоматизации управления цепочками поставок (SCM – Supply Chain Management)

3
55
Пример: некое предприятие P0, представляющее собой торговую организацию, на

Механизм SCM

устройства можно разделить на три типа – локальные обслуживающие

расписания

системах APS, в силу большого количества назначаемых операций и

APS-системы имеют на своем вооружении крайне ограниченный состав критериев планирования

Длительность горизонта планирования в APS-системах – это всегда разница во времени между моментами времени выдачи наиболее дальних заказов из всего портфеля заказов предприятия и текущей датой

Принцип назначения новых работ

MES-систем

обеспечения; 2 – предварительное планирование; 3 – формирование моделей

Структурная схема системы ОКП:
1 – модуль информационного обеспечения; 2 – предварительное планирование; 3 – формирование моделей ОКП; 4 – планирование; 5 – интерфейс ОКП-САПР ТП; 6 – САПР ТП; 7 – интерфейс ОКП – СУ цехом; 8 – система управления цехом; 9 – оборудование; 10 – интерфейс диспетчирование – ОКП; 11 – диспетчирование; 12 – интерфейс оборудование – диспетчирование; 13 – система БД; 14 – система мониторинга и директивного управления

возможности обработки

и MES
Взаимосвязь функций и систем управления

системы TPS
Toyota Production Systems (TPS)

принципу типового ТП

задачей оперативно-календарного планирования в MES-системах является построение четкой последовательности

- единица планирования (ЕП) , где i – номер детали, j – номер операции, k – номер РЦ, на котором будет выполняться данная ЕП

- количество операций для любой ЕП

партии запуска ДСЕ часто представляется

- общая программа запуска той или иной ДСЕ

В крупносерийных и среднесерийных производствах существует альтернатива – либо , либо

Дробление величины партии запуска

деталь и всю номенклатуру можно представить в виде следующего

Состояние любой подсистемы характеризуется как составом постоянных характеристик и функциональных возможностей, представляющих собой неизменные параметры (возможности оборудования, силовые, скоростные, точностные и другие параметры), так и составом технологических ресурсов, которые находятся в подсистеме в какой-либо момент времени. Таким образом, для всех трех подсистем справедливо отношение:

Если постоянную и переменную части всей информации, относящейся к k-му РЦ, выразить соответственно как

то любое l-е состояние k-го РЦ при обработке ЕП, с точки зрения ресурсов, зависит от этих характеристик:

Комплекс операций переналадок в РЦ при поступлении новой ЕП , после предыдущей , т.е. при переходе РЦ из l-го состояния в l+1-е, в общем виде можно представить как

Для каждой из подсистем k-го РЦ состав операций переналадок можно описать следующим выражением:

комплекса переналадок

Тема 4
91
Для определения времени транспортной операции обычно, в качестве

Система с различными вариантами топологии путевода

участки
Выбор кратчайшего маршрута производится с помощью алгоритма Дейкстры с

Матрица занятости участков путевода

транспортирования ТС в производственной системе
Критерий поиска кратчайшего пути

Данные о ячейках представлены временной матрицей

используется такой популярный критерий планирования, как минимум календарной длительности

или

Особенности использования данного критерия минимизации

4
97

большинстве случаев понимается объем продукции, который пролеживает в цеху

видов производств
Варианты формирования нерегулярных партий запуска

определении количества ОУ

метод)

– существующие методы;
B – предлагаемая комплексная модель; P

производственной системе
Пересчет расписания при отказе ОУ

расписания для любого РЦ
момент начала нового расписания для всего

том случае является эффективной и интересной для практического применения,

Пример. Допустим, что имеется два ОУ и две двухстадийные заявки, т.е. имеем задачу с размерностью Каждая стадия каждой заявки может быть выполнена на любом ОУ, но с различной производительностью. Для простоты будем считать, что между стадиями каждой работы нет условия предшествования. Тогда любая последовательность из четырех различных работ , назначенных на любые ОУ, образует расписание. Имеем n!=8!=40320 вариантов последовательностей. На рисунке представлен граф поиска.

поиска
- точка оптимума
Насколько оптимальны алгоритмы расписаний в системах
Процесс принятия

Варианты возврата в процедурах оптимизации

выполнения заказа
Тогда напряженность заказа для любого i-го изделия можно

- момент начала выполнения заказа

где

выбора работ в процедуре Select

вариантов
Анализ диаграммы Гантта при поиске вершины возврата
Изменения значения целевой

оптимизации с помощью весовых коэффициентов
Безразмерная величина критерия:
Пример ранжирования критериев

ранжирования оценок предпочтения
необходимо выстроить все частные критерии из вектора
по

При этом какая-либо минимальная оценка соответствует критерию с минимальной значимостью и некоторые критерии могут иметь равные оценки в случае равенства их значимости в векторе.

Далее вычисляем коэффициенты:

Maple дает следующий результат:
> restart;
> with(Optimization):
> MyCon:={x[4]-x[3]>=1,x[4]-x[2]>=1,x[4]-x[1]>=1,x[3]-x[2]>=1,
x[3]-x[1]>=1,x[2]-x[1]>=1,x[4]>=1, x[3]>=1,x[2]>=1,x[1]>=1}:
> MyF:=x[1]+x[2]+x[3]+x[4];
>

При этом результате значения коэффициентов определяются как:

а
Вариант б
Вариант в
Неверный вариант

для идеального случая
Область компромиссов для частных критериев
По определению, оптимальным

и по остальным критериям могут быть справедливы нестрогие неравенства типа

представления области компромисса
Типовой вариант настройки задачи выбора решения

нотациях IDEF0 и IDEF3

CALS
Состав процессов, требуемых для определения

этапов ЖЦПП во времени
Различные точки входа заказов в процессы

операций по каждой единице продукции

вложенности

Если для какой-либо операции для любого

Все множество вспомогательных процессов

представлен таким же образом, как основной ТП, с помощью

Тогда все множество процессов можно представить как множество связанных процессов:

сторонних процессов

ресурса