Розробка гнучкої виробничої системи для підвищення рентабельності підприємства

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Ми отримали замовлення на розробку проекту одного з підприємств, що спеціалізується на виробництві товарів масового споживання з автоматизованим виробництвом масової продукції.

Підприємство є нерентабельним, тому що прибутки не компенсують видатки на закупівлю сировини, обслуговування верстатів, заробітну плату та інше. Це сталося через неправильне використання прибутку підприємства. В минулому не була проведена модернізація, продукція не змогла конкурувати з іноземною за якістю і за собівартістю.

У проекті розглядається реалізація підвищення рентабельності підприємства і отримання максимального прибутку від діяльності. Ми маємо розглянути новітні технології, що пов'язані з автоматизацією виробництва, з використанням обчислювальної техніки та програмного забезпечення, що допоможе скоротити використання людської праці і цим зменшити витрати на заробітну платню. Новітні технології допоможуть підняти якість продукції і вона зможе конкурувати з іноземною. Модернізація зможе дозволити зменшити собівартість продукції, що привабить покупців і збільшить прибутки підприємства. Необхідно устаткувати складські приміщення для сировини і готової продукції, забезпечити підприємство високоякісною і недорогою продукцією. Все це складає базу, для утворення гнучких виробничих комплексів.

1. Аналіз предметної області і постановка задачі

1.1 Опис діяльності

У цій роботі ми маємо розглянути підприємство, що спеціалізується на випуску продукції масового споживання.

Проблемою підприємства, яке ми розглядаємо, є його нерентабельність в умовах ринкової економіки, тому нам потрібно визначити ряд питань, що й призвели до нерентабельності.

Розглядаючи діяльність ми бачимо, що проблеми починаються з сировини, тому що зберігати сировину дорого, вона не завжди буває якісною і дорого коштує. До того ж постачальники сировини знаходяться не близько, через це додатково витрачаються кошти на транспорт.

По-друге, обладнання застаріле, часто виходить з ладу і потребує застосування великої кількості людської праці. Тому потрібна модернізація підприємства. Модернізація, а саме заміна старого обладнання новим, допоможе вирішити більшість проблем. Зараз новітні технології можуть запропонувати нам нові верстати та системи обслуговування цих верстатів. Завдяки сучасним розробкам нових приладів, що ми маємо на цей час, ми можемо оптимізувати виробництво за допомогою автоматизації та використання обчислювальної техніки та програмного забезпечення. Ще одним плюсом модернізації стане вирішення проблеми якості. Сучасна технологія виробництва дозволить підвищити якість до світових стандартів. Також можна використовувати нову сировину та інші матеріали, що забезпечують виробництво.

Зберігання готової продукції є найдорожчим, тому що склад дорого коштує, часто переповнюється. Продаж продукту підприємства залежить часу: у будні дні він продається набагато гірше, ніж у свята, тому залежується на складі, а термін придатності до вживання обмежений, що призводить до втрат.

Характеристики підприємства, що ми вивчаємо, є наступними:

1) інтенсивність потоку заготівок за годину (л=10 заг /год);

2) середній час обробки однієї заготівки на верстаті (tср=0,15 год);

3) прибуток від обробки однієї заготовки (d=10 грн) ;

4) витрати на обслуговування одного верстата за годину (Vв=8 грн/год);

5) витрати на обслуговування одного накопичувача за годину (Vн=1 грн/год);

6) стандартна ємність накопичувача (L=10).

Це нам потрібно, щоб з'ясувати кількість верстатів і накопичувачів, які необхідні для оптимальної роботи модернізованого підприємства, причому випадок виходу каналу із ладу розглядати не будемо. Система є найпростішою багатоканальною з обмеженою чергою.

1.2 Огляд існуючих рішень

Найголовніша ціль нашого підприємства - отримання найбільшого прибутку, забезпечення найкращої роботи ГВС, тобто забезпечення ринку збуту для продукції підприємства та отримання найбільшого прибутку через впровадження новітніх технологій та вивчення нових галузей знань. Для цього ми повинні, по-перше, провести модернізацію підприємства. Для проведення модернізації потрібно залучити інвесторів, це дуже прибуткова сфера бізнесу, особливо під час свят, коли продаж вина максимальний. Але потрібно раціонально використовувати грошові надходження і прибутки.

Також ми можемо відправити робітників у відпуску, щоб не платити за використання електроенергію та інші послуги. Є потреба розширити склад і удосконалити зберігання продукції, щоб якомога довше воно зберігалося для подальшого продажу.

Ми повинні звернутися до різних галузей знань, що вивчають цю проблему або торкалися її у дослідах. Ми можемо використовувати нове програмне забезпечення, розроблене саме для підприємств , що займаються випуском цієї продукції, повинні використовувати математичні формули і розрахунки.

Наше підприємство є складною системою, що включає декілька простих підсистем, тому ми можемо використовувати системний аналіз. Будь-який об'єкт у системному аналізі розглядається не як єдине ціле, а як система взаємозалежних елементів, їхніх властивостей і якостей.

Виробнича система повинна добре адаптуватися до нових умов для того, щоб параметри функціонування виробничого процесу були постійно на потрібному рівні. Цю властивість називають гнучкістю.

Гнучка виробнича автоматизована система (ГВС) - це виробнича система зі складною структурою, що у свою чергу має складну функцію і взаємозв'язки між підсистемами. Робота усіх компонентів такої системи координується як єдине ціле системою керування, що забезпечує швидку зміну програми функціонування технічних способів системи, при зміні об'єкту виробництва.

ГВС складається із таких підсистем: технологічної, транспортної, забезпечення інструменту, контролю якості, складської та управління.

Під технологічною підсистемою розуміють сукупність взаємопов'язаних технічних машин (верстатів, автоматів), які здійснюють формоутворення деталі в автоматичному режимі (верстати).

Транспортна підсистема складається з транспортних і накопичуваних пристроїв, які виконують проміжне зберігання й доставку заготівок, деталей до головної технологічної системи, або до складу. Також вона виконує орієнтацію і установку заготівок в необхідний момент часу на робочій позиції, знімання оброблених заготівок (деталей) та їх наступне транспортування в накопичувач.

Складська підсистема забезпечує постачання для технологічної системи заготівок, деталей та їх зберігання. Складування включає в себе прийом вантажів, їх розміщення, зберігання, накопичування й видачу.

Підсистема інструментального забезпечення відповідає за оперативну підготовку та зберігання виробничого інструменту, а також за його контроль й доставку до головного технологічного обладнання.

Підсистема контролю забезпечує зберігання інформації про виготовлені вироби, налагодження вимірювальних пристроїв, своєчасне виявлення браку, операційний або приймальний контроль якості, видача результатів.

Підсистема управління виготовляє оптимальне управління технологічною системою, організацію виробничого процесу, управління підсистемами, інформаційними потоками. Вона також розроблює оперативні завдання для верстатів і систем обслуговування, надає контроль виконання виробничого процесу і впливає на нього в разі відхилення від запланованого ходу виробництва, підготовлює технологічну й планову документацію. Система управління складається з управляючого обчислювального комплексу з відповідним програмним забезпеченням.

Розбивши підприємство на підсистеми, ми можемо більш досконально вивчити проблему і знайти найкраще рішення.

1.3 Постановка задачі

Головна задача нашого підприємства - отримання найбільшого прибутку. Для цього ми маємо виявити оптимальний режим роботи ГВС. Дана ціль обумовлює побудову ефективного виробництва, орієнтованого на випуск продукції з попитом, що забезпечує максимальний економічний інтерес, тобто виробництво, яке дає прибуток бажано максимально можливий при даному технічному стані виробничих потужностей. За допомогою системного аналізу розв'яжемо поставлену задачу, тому що підприємство - складна система, вивчення якої повністю не приведе до бажаного результату. Необхідно знайти кількість верстатів і ємкість накопичувачів даної виробничої системи з наступними початковими умовами. Ми маємо залучити інвесторів і провести модернізацію підприємства, також знайти постачальників, які розташовані ближче, що допоможе заощадити кошти. Також потрібно звернутися до провідних наук, що допоможуть досягнути головної цілі - найбільшого прибутку, а саме до математики і провідних фірм, що надають програмне забезпечення.

2. Декомпозиція і агрегування ГВС

Для того, щоб дослідити, спроектувати або побудувати систему необхідно її описати. Зазвичай системи описуються за допомогою декомпозиції і агрегації.

Декомпозиція - операція ділення цілого на частки зі зберіганням признаку підлеглості. Основою будь-якої декомпозиції є модель системи.

Модель системи - це деяка інша система, яка зберігає істотні якості оригіналу та припускає дослідження фізичним і математичними методами.

Процедура декомпозиції складається з блоків:

1. Блок визначення об'єкту аналізу.

2. Блок визначення цільової системи.

3. Блок вибору формальної моделі або фреймів.

4. Блок визначення моделі основ.

5. Блок операції декомпозиції.

6. Блок вибору фрагменту (елемента).

7. Блок перевірки фрагмента на елементарність.

8. Блок перевірки чи всі основи та фрейми розглянуті.

Технологічна система на даному підприємстві являє собою паралельну конвеєрну систему, тобто деякий транспортний конвеєр паралельно обслуговує визначену кількість верстатів. Структуру цієї системи можна показати за допомогою схеми на рисункі 3. Але ця структурна схема буде загальної, оскільки ми не знаємо кількісного складу даної технологічної системи. Отже, визначивши кількість елементів, що складають технологічну систему, ми зможемо побудувати схему взаємодії і саму систему в цілому.

Агрегування - операція, яка є протилежною декомпозиції - операція поєднання часток в агрегат. Іншими словами це операція перетворення багатовимірної моделі у модель меншої розмірності. При агрегуванні проявляється властивість внутрішньої цілісності системи.

Агрегування в загальному виді можна визначити як встановлене відношення на заданій множині елементів. Види агрегування : конфігуратор, оператор та агрегування структур.

Конфігуратор - агрегат, що складається з якісно різних мов опису системи і має таку властивість, що кількість цих мов мінімальна, але необхідна для заданої цілі.

Оператор - деяка функція (функціонал), що перетворює множину одних елементів в множину інших елементів (якщо агрегуємі признаки фіксуються на числових шкалах).

Агрегат структур - поєднання перших двох агрегатів.

При розгляданні поняття агрегування треба розглядати поняття властивості сумісності внутрішньої системи.

Емерджентність полягає у тому, що властивості системи не зводяться тільки до сукупності властивості її частин і не виводяться із неї.

З результатів аналізу системи можна зробити висновок, що деякі елементи технологічної підсистеми можна об'єднати в окремі агрегати. Об'єднуючи транспортний конвеєр та накопичувач, отримуємо агрегат, який поставляє заготівку та зберігає її в накопичувачі. Об'єднуючи маніпулятор N1, верстат N, маніпулятор N2, отримуємо агрегат, здатний самостійно подати заготовку на верстат, обробити її, перевезти готову продукцію до проміжного складу. Отже, замість сукупності різних підсистем, ми отримали сукупність агрегатів.

3. Побудова моделі системи

Критерієм якості даної виробничої системи є одержання максимального прибутку а для цього треба визначити оптимальну кількість верстатів та ємності накопичувача.

Дану ГВС у нашій роботі представляється за допомогою СМО(системи масового обслуговування).

СМО - будь-яка система, призначена для обробки заявок (вимог), що надходять до неї випадкові моменти часу. Будь-який пристрій, що обслуговує заявки, називається каналом обслуговування або просто каналом.

СМО є найпростішою, коли її потоки найпростіші.

Найпростіші потоки подій - таки потоки, в яких інтервали часу між цими подіями у потоках мають показний (експанційний) розподіл з параметром, що дорівнює інтенсивності відповідного потоку.

За кількістю каналів СМО може бути одноканальною і багатоканальною. Також СМО можуть мати черги, а тому вони ще поділяються на СМО з відмовами і СМО з чергою.

При першому наближенні ми вважаємо, що потоки є експенціальними, тому наша система найпростіша СМО з обмеженою чергою.

Дана СМО буде мати такі стани системи (S):

S0 - початковий стан, система не працює.

S1 - працює один верстат.

Sn - усі n верстатів працюють.

Sn+1 - усі n верстатів працюють, одна заявка стоїть у черзі.

Sn+m - усі n верстатів працюють, m заявок стоїть у черзі.

Для подальшої розробки треба визначитись із задачею вибору.

Задача вибору - це операція, яка пов'язана зі зменшенням кількості альтернатив (зазвичай до 1). Вибір - процес прийняття рішення. Задача вибору може бути сформульована за допомогою таких мов, як критеріальна, мова бінарних відношень і мова функцій вибору.

Критеріальна мова - найбільш проста та розвинена. Назва її пов'язана з тим припущенням, що кожну окрему альтернативу можна оцінити певним числом (значенням певного критерію). Порівняння альтернатив зводиться до порівняння відповідних їм числам.

Нехай х - деяка альтернатива із множини Х (хєХ). Вважається, що для усіх х може бути задана функція q(x), яка називається цільовою функцією. Функція q(x) має таку властивість, що якщо альтернатива x1>x2 (х1 краща), то q(x1)> q(x2).

4. Побудова цільової функції

Враховуючи те, що в цій ГВС треба отримати максимальний прибуток і знайти оптимальну кількість верстатів і ємність накопичувачів в якості цільовій функції оберемо прибуток.

Прибуток визначається за формулою:

(1),

де V - витрати на обслуговування одного верстата за одиницю часу, D - загальний прибуток.

Загальний прибуток обчислюють за формулою:

(2),

де А - середня кількість заявок, які обслуговуються СМО за одиницю часу (абсолютно пропускна спроможність); dз - прибуток від обробки однієї заготовки на верстаті.

Середня кількість заявок, які обслуговуються СМО за одиницю часу обчислюють за формулою:

(3),

де - інтенсивність потоку заготівок за годину; Pn+m - ймовірність того, що система знаходиться у стані n+m (n заявок обслуговуються, m- у черзі).

Ймовірність обчислюють за формулою:

(4),

де m - довжина черги, n - кількість верстатів, P0 - ймовірність того, що система знаходиться в стані 0 (СМО вільна), обчислюють за формулою:

(5),

де: - коефіцієнт відношення, причому

(6),

де - інтенсивність потоку обслуговування:

(7),

де t - час обробки однієї заготовки на верстаті.

Довжина черги обчислюється за формулою:

(8),

де k - кількість накопичувачів; - стандартна ємність накопичувача.

Витрати на обслуговування одного верстата обчислюємо як:

(9),

де - витрати на обслуговування одного верстата, - витрати на обслуговування одного накопичувача

Підставивши формули (2) - (9) в формулу (1) ми отримали цільову функцію (10), яка зв'язала прибуток з кількістю верстатів та накопичувачів:

(10)

5. Вибір оптимальних параметрів системи

Визначальним критерієм у даній ГВС є прибуток, який вона приносить за одну годину (П). Прибутковість даної системи буде залежати від кількості верстатів (n) та кількості заготівок в обробляємій черзі (k).

Якщо це врахувати, то формула (10) зазнає деяких змін, і ми отримаємо цільову функцію, яка залежить від двох параметрів (n, k):

Запрограмувавши дану цільову функцію, ми зможемо отримувати її значення при різних кількостях верстатів та деталей у черзі, тобто оптимізацію даної цільової функції ми виконуємо шляхом перебору цих двох параметрів.

Дані оптимізації наведені у таблиці 1.

Таблиця 1 - Таблиця значень цільової функції

Найефективніше система працює:

n = 3.

k = 1.

П = 74.99.

Висновок

декомпозиція виробничий цільовий прибуток

Ми розробили ГВС для підприємства, що було не рентабельним. У даній роботі ми побудували ефективну ГВС. Система приносить найбільший прибуток при кількості верстатів 3 та ємності накопичувача 1 заготівка. Він є додатнім і дорівнює 74.99 грн/годину, що свідчить про прибутковість системи.

Список використаної літератури

1. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ: Учебное пособие для вузов - М.: Высшая школа, 1989.

2. Соломенцева Ю.М., Технологические основы ГПС - М. :Высшая школа, 2000.

3. Тимченко А.А., Основи системного аналізу та системного проектування - Київ, „Либідь”, 2003.

Размещено на Allbest.ru