Оптимальный механизм оперативного управления производством с применением компьютерных и информационных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оптимальный механизм оперативного управления производством с применением компьютерных и информационных технологий

УДК 004.78.33

22.11.13

Аннотация

Разработан оптимальный механизм системы поддержки принятия решений на операционном уровне управления машиностроительным предприятием, позволяющий с помощью предложенного оптимизационного метода принять наилучшее управленческое решение в реальных заводских условиях. В процедуре оперативного управления производством интегрированы процессы планирования, учета, контроля и анализа производства, максимально учтена роль человеческого фактора. Для реализации данного механизма на практике предложена информационная модель.

Ключевые слова: метод, механизм, критерий оптимальности, машиностроительное предприятие, оперативное управление производством, информационная модель.

В настоящее время происходит активное развитие теории управления в социально-экономических системах. Особое внимание в ней уделяется важному направлению - разработке методологии и механизмов внутрифирменного управления. Основные задачи управления современным предприятием, кроме задач, связанных с переоснащением, модернизацией производства и повышением качества продукции, лежат в плоскости оперативного реагирования и принятия оптимального решения, т. е. требуют наличия адекватной системы оперативного управления производством [2]. На операционном уровне осуществляется управление производственной деятельностью, в процессе которой создается добавочная стоимость, осуществляются основные затраты, а также работают многие факторы, определяющие эффективность и рентабельность предприятия.

В процедуре оперативного управления производством на машиностроительном предприятии в едином комплексе рассматриваются планирование, учет, контроль и анализ производства. Планирование заключается в формировании оперативного планового задания рабочему (производственной бригаде) на смену и более короткие отрезки времени для осуществления конкретных действий над предметами труда. Оперативный производственный учет предназначен для формирования в масштабе реального времени сведений о количестве деталей, обработанных на технологических операциях; сведений о количестве деталей, переданных в цеха-потребители по технологическому маршруту; сведений об укомплектовании производства деталями в днях и номерах изделий.

Кроме того, требуется выделить функции и состав сотрудников, участвующих в реализации этой процедуры. Необходимо также определить цели сотрудников, согласованные с целями цеха в целом, сценарий действий и взаимодействие между собой.

И наконец, необходимо разработать оптимизационный метод оперативного управления производством на машиностроительном предприятии.

Схема соответствия процедуры функционирования, функций работников и метода оперативного управления производством показана на рис.1. В процедуре функционирования «Оперативное управление производством» решаются следующие основные задачи:

1. Оценка планируемого состояния производства на текущий момент времени.

2. Оценка фактического состояния производства на текущий момент времени.

3. Оценка отклонения фактического состояния производства от планируемого на текущий момент времени.

Основными функциями работников являются:

1. Составление оперативного планового задания производственной бригаде на смену.

2. Выполнение оперативного планового задания.

3. Учет количества деталей, обработанных на технологических операциях и переданных в цеха-потребители.

4. Определение и анализ отклонения фактического состояния производства от планируемого на текущий момент времени.

Рис.1. Схема соответствия процедуры функционирования, функций работников и метода оперативного управления производством

Задача составления оперативного планового задания бригаде на смену рассматривается как оптимизационная задача, которая сформулирована следующим образом. При выполнении условий ; i=1,2, … , m; x_j > 0; j=1,2, … , n необходимо найти такую совокупность плановых заданий X={x_1, x_2, … , x_n} , при которой целевая функция стремится к единице. Значения этой целевой функции определяются по формуле , где b, c - заданные параметры. Целевой функцией в задаче оптимизации является плановый коэффициент комплектности незавершенного производства (K) на данный рабочий день, ограничением - полезный фонд времени работы оборудования на смену [4].

В качестве инструмента для составления оперативного планового задания бригаде используется очередь выполнения технологических операций [5]. Этот поход отличается от традиционного подхода, широко рекомендуемого в научной литературе и учебниках [1]. В традиционном подходе предлагается составлять расписание запуска-выпуска деталей, для построения которого в реальном производстве требуется много времени. К тому же при этом не учитывается влияние многочисленных дестабилизирующих факторов на ход производственного процесса. На практике получается следующее: еще не закончено составление первого варианта расписания, как уже изменилась производственная ситуация, т.е. требуется составление второго варианта расписания. По этой причине данный подход не нашел применения в многономенклатурном и динамичном производстве, которое имеет место на машиностроительных предприятиях.

Алгоритм составления оперативного планового задания (рис.2) состоит из десяти шагов:

Шаг 1. Ввод исходных данных. В качестве исходных параметров используются следующие характеристики: ритм запуска партии деталей в производство в днях; длительность цикла обработки партии деталей; фактический день обеспеченности производства деталями на операции; плановая дата.

Шаг 2. Проверка номера операции в технологическом процессе. Если номер операции равняется единице, то выполняется шаг 3, иначе - шаг 4.

Шаг 3. Определение партии и срока запуска деталей в производство. В качестве инструмента для определения партии запуска деталей в производство используются графики планирования выполнения деталеопераций. Партия запуска деталей в производство в штуках определяется по формуле t - продолжительность планируемого отрезка времени; d - дневная потребность в деталях. Срок запуска партии деталей в производство равен , где фактический день обеспеченности - длительность цикла обработки партии деталей.

Шаг 4. Определение партии обработки деталей на второй и следующих операциях. Партия обработки деталей на f-й операции равна

,

где - количество деталей с начала года, обработанных на f-й операции.

Шаг 5. Сравнение срока запуска деталей в производство и плановой даты. Если срок запуска меньше плановой даты, то выполняется шаг 7, в противном случае - шаг 8.

Шаг 6. Сравнение фактического дня обеспеченности и плановой даты. Если фактический день обеспеченности меньше плановой даты, то выполняется шаг 7, если равен или больше плановой даты - шаг 8.

Шаг 7. Формирование очереди операций, находящихся в отставании от плановой даты. Операции ставятся в очередь выполнения по номеру приоритета (в порядке возрастания) и величине отставания (в порядке убывания). Первый номер приоритета присваивается операциям под номером 2 и более (ранее запущенным в производство). Второй номер приоритета дается операциям под номером 1 (ожидающим запуска в производство). Отставание операции от плановой даты определяется по формуле

. (1)

Шаг 8. Формирование очереди операций, находящихся в превышении от плановой даты. Операции ставятся в очередь выполнения по номеру приоритета (в порядке возрастания) и величине превышения (в порядке возрастания). Третий номер приоритета присваивается операциям под номером 2 и более (ранее запущенным в производство). Четвертый номер приоритета дается операциям под номером 1 (ожидающим запуска в производство). Превышение первой операции от номера планового рабочего дня определяется по формуле. Превышение второй и следующих операций определяется по формуле

П. (2)

Шаг 9. Планирование операций по станкам. Планирование ведется параллельно по всем станкам в данной группе оборудования с учетом фонда времени работы каждого из них. Для этого станкам внутри группы оборудования присваиваются условные номера. Сначала из очереди выбирается столько операций, сколько станков в группе взаимозаменяемого оборудования. По ним рассчитываются время, необходимое для обработки партии деталей, и оставшийся фонд времени работы. Каждая следующая операция в очереди распределяется на тот станок в группе оборудования, который высвобождается первым.

Рис. 2. Блок-схема алгоритма составления оперативного планового задания

Шаг 10. Вывод оперативного планового задания. Оперативное плановое задание выводится либо на печать, либо на другие носители информации.

Следующей функцией в системе оперативного управления производством является оперативный производственный учет. В качестве искомых параметров в вычислительной процедуре выступают следующие показатели: количество годных деталей с начала года, обработанных на операциях и переданных в цеха-потребители; день обеспеченности производства на операции и в цехе-потребителе; номер укомплектованного изделия; несоответствие в количестве деталей на смежных стадиях производства; отставание (превышение) в укомплектовании производства деталями в днях.

Алгоритм ведения оперативного производственного учета (рис.3) состоит из восьми шагов:

Шаг 1. Ввод исходных данных. В качестве исходных данных используются следующие оперативные сведения: количество годных деталей, обработанных на операциях и переданных в цеха-потребители; количество бракованных деталей; количество потерянных деталей; количество деталей для исправления ошибок в учете.

Шаг 2. Учет количества деталей с начала года и укомплектования производства в днях на операции технологического процесса. Количество годных деталей с начала года на операции определяется по формуле

, (3)

где В^?_НГ - количество годных деталей с начала года на операции до учета очередной партии деталей; В - количество годных деталей, обработанных на операции; В_ш - количество деталей на операции по шифру учета качества.

Фактический день обеспеченности производства деталями l-го наименования определяется по формуле

, (4)

где В_фl ? количество деталей l-го наименования на начало периода.

Шаг 3. Учет количества деталей с начала года и укомплектования производства в днях и изделиях в цехе-потребителе. Количество годных деталей с начала года в цехе-потребителе определяется по формуле (3). День обеспеченности производства деталями в цехе-потребителе рассчитывается по формуле (4). управление работник машиностроительный

Фактический номер изделия с начала года определяется по формуле

,

где Н_фjl - фактический день обеспеченности деталями l-го наименования по j-му изделию.

Шаг 4. Контроль баланса количества деталей на смежных стадиях в производственном процессе. Контроль баланса количества деталей на смежных стадиях в производственном процессе осуществляется путем сравнения количеств годных деталей с начала года. Так, количество деталей, полученных из цеха-поставщика (k-1), должно быть равно или больше количества деталей, обработанных на первой операции (f=1) в цехе-изготовителе (k). Количество деталей на каждой следующей операции (f+1)должно быть меньше или равно количеству деталей на предыдущей операции (f). Количество деталей, переданных цеху-потребителю (k+1), должно быть меньше или равно количеству деталей, обработанных на последней операции (F) в цехе-изготовителе. Эти зависимости можно выразить в виде следующих условий: , ,.

Рис.3. Блок-схема алгоритма ведения оперативного производственного учета

Шаг 5. Проверка технологических цепочек на предмет нарушения баланса количества деталей. Если баланс количества деталей нарушен, то выполняется шаг 6, в противном случае - шаг 7.

Шаг 6. Визуализация технологических цепочек, у которых нарушен баланс количества деталей.

Шаг 7. Вывод перечня деталей для принятия решения об изменении данных в оперативном учете. Перечень деталей выводится на носители информации по форме, в которой указано количество деталей с начала года, полученное от цеха-поставщика, обработанное на операциях технологического процесса и переданное в цех-потребитель.

Шаг 8. Расчет отставания (превышения) деталей в днях и визуализация производственного процесса. Отставание деталей в днях определяется по формуле (1), превышение - по формуле (2). Для визуализации частичных производственных процессов относительно плановой даты используются продолжительности планируемых отрезков времени и дневные потребности деталей.

Схема взаимодействия активных элементов (агентов) в процедуре функционирования «Оперативное управление производством» показана на рис. 4.

Рис. 4. Схема взаимодействия активных элементов (агентов)

В процедуре «Оперативное управление производством» цех - это среда, а плановик, мастер, рабочий, диспетчер - совокупность агентов в этой среде. У каждого агента есть свои цели, согласованные с целями цеха, сценарий действий и взаимодействие с другими агентами [6 ].

Система моделирования деятельности работников в цехе показана на рис. 5.

Рис. 5. Система моделирования деятельности работников в цехе

Ядром в системе являются программы управления производственным процессом, обеспечивающие выработку информации для поддержки принятия оптимальных решений и достижения целей агентов. В качестве агента 1 в данной процедуре выбран плановик. Целевой функцией у плановика является коэффициент комплектности незавершенного производства (К), значение которого стремится к единице. Сценарий действий плановика заключается в соблюдении технологии формирования оперативного планового задания.

Под агентом 2 выступает мастер производственного участка. Целевой функцией у мастера является коэффициент расхода материальных ресурсов (К₁ ), значение которого стремится к единице. Сценарий действий мастера заключается в организации своевременной подачи материалов на производственный участок и организации выполнения оперативного планового задания на смену. В качестве агента 3 выбран диспетчер. Целевой функцией у диспетчера является время транспортирования предметов труда (, значение которого стремится к минимуму. Сценарий действий диспетчера заключается в ведении оперативного производственного учета, а также в организации транспортирования предметов труда к рабочим местам и в цеха-потребители. Под агентом 4 выступает рабочий. Целевой функцией у рабочего является время перерывов между операциями технологического процесса (, значение которого стремится к минимуму. Сценарий действий рабочего заключается в осуществлении действий над предметами труда, обеспечении качества и выполнении оперативного планового задания на смену.

Рис. 6. Модель информационной системы оперативного управления производством

Для выполнения вычислительных процедур оперативного планирования и учета производства используется информационная система, модель которой показана на рис.6.

Модель информационной системы для оперативного управления производством представляет собой совокупность взаимосвязанных сущностей, названия и свойства которых указаны на схеме [3]. Предложенная информационная модель может использоваться не только для оперативного планирования и учета производства, но и для начисления сдельной заработной платы рабочим. Совмещение этих задач в едином информационном пространстве способствует повышению достоверности оперативного производственного учета через систему контроля со стороны рабочих. управление работник машиностроительный

Итак, предложен оптимизационный метод оперативного управления производством на машиностроительном предприятии, основанный на комплексной количественной оценке фактического и планируемого состояния производства с учетом имеющихся материальных, трудовых и технических ресурсов. Разработан алгоритм составления оперативного планового задания рабочему (производственной бригаде), позволяющий принимать своевременные решения в быстро меняющейся производственной ситуации. Создан оптимальный механизм согласования деятельности работников цеха для поддержания темпа и направления движения процесса производства к стратегическим целям.

Изложенный подход могут использовать руководители машиностроительных предприятий и специалисты по автоматизированным системам управления производством.

Список литературы

1. Загидуллин, Р.Р. Управление машиностроительным производством с помощью систем MES, APS, ERP: монография / Р.Р. Загидуллин. - Старый Оскол: ТНТ, 2011. - 372 с.

2. Заложнев, А.Ю. Оптимизационные методы внутрифирменного управления и оптимизация механизмов функционирования /А.Ю. Заложнев. // Управление большими системами. / общ. ред. Д.А. Новикова. - М.: ИПУ РАН, 2003.- Вып.5.

3. Информационные технологии / под ред. В.В. Трофимова. - М.: Юрайт, 2011. - 634с.

4. Коновалова, Г.И. Оптимизационная модель управления производством и практический подход к ее реализации / Г.И. Коновалова // Менеджмент в России и за рубежом. - М., 2011. - №1. - С. 100-106.

5. Коновалова, Г.И. Деятельность предприятий в рыночных условиях и подходы к созданию сбалансированной системы управления / Г.И. Коновалова // Вестн. Брян. гос. техн. ун-та. - 2009. - №4. - С. 113-117.

6. Новиков, Д.А. Теория управления организационными системами /Д.А. Новиков. - 2-е изд. - М.: Физматлит, 2007. - 347с.

Размещено на Allbest.ru