Презентация на тему "Организация и планирование машиностроительных производств"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Организация и планирование машиностроительных производств

  (С) 2014-2015 Загидуллин Р.Р. Литература: Загидуллин Р.Р. Планирование машиностроительного производства.. Старый Оскол. – Изд-во ТНТ, 2013. – 392 с. Загидуллин Р.Р. Управление машиностроительным производством с помощью систем MES, APS, ERP. Старый Оскол: ТНТ. – 2011. – 372 с.

• 
  Слайд 2
  

  Тема 1 1 Проблемы планирования работ во времени ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПЛАНИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА Транспорт Производство Расписания Планирование дня

• 
  Слайд 3
  

  Тема 1 2 Пример еженедельного расписания дел

• 
  Слайд 4
  

  Тема 1 3 Замечено, что: … 1) чем больше степень свободы назначения тех или иных работ, т.е. чем меньше зависимость назначения этих работ от некоего объективного фактора, тем больше возможность построить более эффективное расписание 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

• 
  Слайд 5
  

  Тема 1 4 Планирование как задача управления Процесс управления любым объектом всегда протекает во времени и характеризуется тем, что, зная некое состояние системы или объекта в начальный момент времени необходимо задать закон управления для перехода нашей системы в конечное состояние Задача И. Бернулли о брахистохроне

• 
  Слайд 6
  

  Тема 1 5 Основные понятия и определения в планировании Горизонт планирования, – это интервал времени , на который мы составляем план работы оборудования. 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 выпускаДСЕ называется общее количество i-х ДСЕ, выпускаемых предприятием. В ряде случае программа выпуска равна партии запуска, в других случаях – больше.

• 
  Слайд 7
  

  Тема 1 6 Простой оборудования – период времени, когда то или иное ОУ не выполняет свою основную функцию – обработку ДСЕ. 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….)

• 
  Слайд 8
  

  Характер организации производства и планирование Тема 1 7 Классификация производств по серийности Единичное производство характеризуется тем, что производится одна или несколько неповторяющихся уникальных изделий. Серийное– когда периодически производятся изделия по неизменяемым чертежам в течение определенного промежутка времени (год, квартал). При этом может быть произведено по одному или весьма малому количеству изделий (мелкосерийное). Массовоепроизводство характеризуется производством изделий в массовом количестве по неизменным чертежам в течение длительного промежутка времени. 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.

• 
  Слайд 9
  

  Тема 1 8 Чем выше уровень автоматизации производства, тем больше возможностей для построения на предприятии эффективной системы планирования. Компоновки ГПМ: 1 – станок; 2 – промышленный робот; 3 –накопитель деталей; 4 – накопитель оснастки; 5 – накопитель инструментов; i/o – доступ в ГПМ

• 
  Слайд 10
  

  Тема 1 9 Компоновка ГПС сверлильно-фрезерной группы: 1- технологическое оборудование, 2 – элементы транспортной и накопительной системы Варианты компоновок ГПС: 1 – ГПМ, 2 – транспортное средство, 3- складская система

• 
  Слайд 11
  

  Тема 1 10 Влияние разнообразия компоновочных факторов производственных систем на модели планирования

• 
  Слайд 12
  

  Основные требования к системам планирования Тема 1 11 определение оптимального объема выпускаемой продукции; составление расписания функционирования производственной системы; определение графика работы транспортных и складских систем; получение оперативной информации о выполнении плана; корректировка плана в зависимости от ситуации; планирование заказов на инструмент, оснастку и материалы; сбор информации о ходе ТП и ее классификация.

• 
  Слайд 13
  

  Тема 1 12 Классификационные признаки систем планирования

• 
  Слайд 14
  

  Классификационные признаки систем планирования (продолжение) Тема 1 13

• 
  Слайд 15
  

  Идентификация задач планирования Тема 1 14 ERP (EnterpriseResourcePlanning) APS (Advanced Planning & Scheduling Systems) MES(Manufacturing Execution Systems). SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition PDM (Product Data Management) или PLM (Product Lifecyсle Management). Концепция CALS (ComputerAidedLogisticSupport, Continuous Acquisition and Life cycle Support). Существующие решения Выбор варианта системы

• 
  Слайд 16
  

  Порядок планирования работ и принятия решений на предприятии Тема 1 15

• 
  Слайд 17
  

  Система планирования с точки зрения системного анализа Тема 1 16

• 
  Слайд 18
  

  Этапы создания АСУП и концепция CALS Тема 1 17 Этапы внедрения информационных технологий в АСУП

• 
  Слайд 19
  

  Тема 1 18 Структура производственной системы с точки зрения CALS

• 
  Слайд 20
  

  Тема 1 19 Жизненный цикл продукции на предприятии

• 
  Слайд 21
  

  Тема 1 20 История систем планирования производства 1.Порядок, в котором должна выполняться работа, теперь определяется в офисе «белым воротничком», а не красильщиком. 2. Точная запись лучшего метода крашения в любой оттенок хранится в офисе, соблюдается мастером и более не зависит от записной книжки красильщика или его памяти. 3. Все красильщики и машинисты поощряются материально, когда следуют инструкциям или, наоборот, наказываются, когда они не делают этого. Г. Л. Гантт Генри Гантт (1861 – 1919) Л. В. Канторович (1912 – 1986)

• 
  Слайд 22
  

  Тема 2 21 СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ПЛАНИРОВАНИЯ Планирование производства с помощью аппарата математического программирования Оптимальное решение – это решение для объекта или системы, выбранное из всего множества допустимых решений и удовлетворяющее какому-либо критерию оптимальности. Задача ЛП в стандартной форме с m ограничениями и n переменными имеет вид: Требуется максимизировать или минимизировать линейную форму при наличии системы ограничений

• 
  Слайд 23
  

  Тема 2 22 Задача о загрузке оборудования (задача 1) Имеется парк оборудования , на котором необходимо выпустить продукцию – множество . Каждая единица продукции по ходу ТП, для простоты примера, имеет только одну операцию – . Пусть каждая единица продукции может быть обработана на любом из n станков – известно время обработки на любом k-ом станке – . Кроме того, известна себестоимость изготовления – , а также стоимость продукции на рынке – (для упрощения будем считать прибылью разницу между стоимостью и себестоимостью). Продукция должна выпускаться в течении определенного времени, т.е. известен фонд времени оборудования – . Кроме того, рынок продукции, как известно, не безграничен и по каждому виду продукции имеется ограничение на количество – . Требуется так составить план производства, чтобы максимизировать прибыль предприятия. Математическая модель имеет следующий вид. (2.3) (2.4) (2.5) (2.6)

• 
  Слайд 24
  

  Тема 2 23 Образ программы линейного программирования

• 
  Слайд 25
  

  Тема 2 24 Задача о строительстве домов (задача 2) В кратчайшие сроки, которые можно задать как определенную длительность, необходимо расселить n жителей временного поселка, для чего необходимо собрать сборные домики, которых имеется несколько типов – множество . Домики различаются: вместимостью, стоимостью и сроками сборки. Домики собирает m строительных бригад и каждая бригада собирает каждый тип домика за время, соответствующее своей квалификации. Кроме того, для каждой бригады стоимость сборки каждого типа домиков – различная. Общую длительность всего проекта обозначим через T. Соответственно, фонд времени каждой бригады равен длительности всего проекта, т.е. (2.6) Длительность сборки каждого i-го типа домиков каждой j-й бригадой определяется величиной . Вместительность каждого i-го типа домиков обозначим через . Стоимость каждого i-го типа домиков, собранных j-й бригадой обозначим через . Количество домиков каждого типа обозначим через , но поскольку каждый тип домика, как мы условились ранее, может собирать любая j-я бригада, то количество домиков, каждого i-го типа, собранного j-й бригадой уже будем учитывать как . Тогда математическая модель задачи в терминах ЛП будет иметь следующий вид: (2.7) (2.8) (2.9) (2.10)

• 
  Слайд 26
  

  Тема 2 25 Задача загрузки мощностей предприятия (задача 4) (2.30) (2.31) матрица возможности обработки возможность обработки Математическая модель предварительного объемного планирования имеет следующий вид: (2.32) (2.33) (2.34) (2.35) (2.36) (2.37) (2.38) (2.39)

• 
  Слайд 27
  

  Тема 2 26 Критерии планирования задачи загрузки мощностей

• 
  Слайд 28
  

  Тема 2 27 Решение задачи загрузки мощностей в MES PolyPlan

• 
  Слайд 29
  

  Тема 2 28 Сетевое планирование В задачах сетевого планирования каждый проект может быть представлен множеством работ, от 1 до n. В свою очередь каждая работа может быть представлена несколькими стадиями, от 1 до . Все эти стадии в каждом проекте должны быть упорядочены относительно друг друга, т.е. между ними должно соблюдаться отношение предшествования. 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.

• 
  Слайд 30
  

  Сети, с помощью которых строятся модели, должны обладать следующими свойствами. Тема 2 29 1. Каждая вершина означает некое событие, которое свершилось благодаря одной или нескольким работам-дугам, которые входят в эту вершину 2. Каждая дуга сети должна иметь строго определенную ориентацию (указывается стрелочкой). 3. Каждой дуге соответствует вес, равный длительности работы. 4. Сеть должна быть бесконтурной. 5. В сети не допускается вероятностное ветвление из вершин. 6. Никакая работа не может начинаться раньше, чем будут завершены все предыдущие ей работы. 7. Работы надо помечать так, чтобы ее ориентированная дуга начиналась в узле, имеющем меньший номер, чем узел, в котором она заканчивается. Пример с фиктивной вершиной в сети 1) 1  2  4  5 : 10 2) 1  2  3  5 : 6 3) 1  3  5 : 8.

• 
  Слайд 31
  

  Резервы времени и сроки появления событий Тема 2 30 Таблица работ

• 
  Слайд 32
  

  Тема 2 31 - наиболее ранний возможный срок завершения всех работ, подходящих к j-му узлу. 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

• 
  Слайд 33
  

  Далее рассчитаем наиболее поздний допустимый срок наступления каждого события в нашей сети, т.е. срок наступления события, который не влияет на время завершения всего проекта, который обозначим как Тема 2 32 (2.44) (2.43) Для нашего примера

• 
  Слайд 34
  

  Тема 2 33 Когда мы вычислили наиболее ранние и поздние сроки наступления событий, вычислим резервы времени для этих событий. Резерв времени для любого i-го события, который обозначим через , представляет собою максимальное время, на которое можно задержать наступление данного события без соответствующей задержки срока завершения всего проекта. Резерв времени определяется как разность между наиболее поздним и наиболее ранним моментами наступления события, т.е. (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)

• 
  Слайд 35
  

  Тема 2 34 Некоторые особенности построения сетевых моделей 1. Большие проекты удобнее представлять в виде агрегированных моделей, где та или иная отдельная работа может быть на нижнем более детализированном уровне представлена в виде собственной сетевой модели 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.

• 
  Слайд 36
  

  Агрегатно-модульный способ имитационного моделирования расписаний работы производственных процессов с помощью сетей Петри Тема 2 34 Сеть Петри – это разновидность ориентированных графов, позволяющая описывать последовательные и параллельные процессы, которые протекают одновременно в разных местах, и их динамику. Имеется два типа вершин: позиции и переходы Фрагменты сетей Петри

• 
  Слайд 37
  

  Тема 2 36 Пример для сетей Петри Имеется два пневмоцилиндра. Оба поршня одновременно должны выдвинуться из исходного положения, а потом задвинуться. Дальше должен выдвинуться шток первого цилиндра, и после этого – шток второго цилиндра. Затем должно выполняться два варианта действий в зависимости от положения тумблера. Необходимо наличие кнопки «пуск», которая запускает этот агрегат в работу. 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

• 
  Слайд 38
  

  Тема 2 37 Моделирование расписания работы цеха с помощью сетей Петри Сеть Петри технологического процесса - единица планирования - маркер начала - маркер окончания - переход - функциональные подсети Петри

• 
  Слайд 39
  

  Тема 2 38 Содержание функции перехода

• 
  Слайд 40
  

  Тема 2 39

• 
  Слайд 41
  

  Тема 2 40 Макропроцедуры имитационной модели

• 
  Слайд 42
  

  Тема 2 41 Подсети Петри

• 
  Слайд 43
  

  Тема 2 42 Синтез сети Петри в имитационной модели

• 
  Слайд 44
  

  Модели планирования производственных систем как систем массового обслуживания Тема 2 43 приведенные интенсивности потоков заявок для процедур обслуживания ГПМ транспортными средствами и складом транспортных средств: основное условие:

• 
  Слайд 45
  

  Тема 2 44 Исходя из определения очереди для n-канальной СМО: СМО в нашем случае должна удовлетворять следующему условию: Окончательно: условия существования финальных вероятностей: выполнение системы условий: может быть найдено допустимое множество решений. Иными словами, план-график работы ГПС в большинстве случаев может быть выполнен.

• 
  Слайд 46
  

  Тема 2 45 Поиск оптимальных параметров расписаний на модели СМО

• 
  Слайд 47
  

  Тема 3 46 ПЛАНИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА С ПОМОЩЬЮ КОРПОРАТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КЛАССОВ ERP, APS, MES От автоматизированных систем управления предприятием к корпоративным информационным системам Типовая структура АСУП конца 70-г.г.

• 
  Слайд 48
  

  Тема 3 47 Порядок планирования работ на предприятии

• 
  Слайд 49
  

  Тема 3 48 Коэффициент альтернативности назначения Поясняющий пример: Парк оборудования: Номенклатура по операциям (множество M): Все варианты выполнения: тогда коэффициент альтернативности всего нашего множества M

• 
  Слайд 50
  

  Управление и планирование в системах класса ERP Тема 3 49 ERP (Enterprise resource planning) MRP  MRP-II  ERP Хронология развития: Функции MRP II

• 
  Слайд 51
  

  Тема 3 50 Перечень функций типовой ERP-системы

• 
  Слайд 52
  

  Тема 3 50 Основные проблемы планирования в ERP вызваны устаревшим стандартом MRP II Принцип планирования загрузки на РЦ на основе MRP II

• 
  Слайд 53
  

  Тема 3 52 Принцип выравнивания загрузки РЦ Определение длительности технологического процесса

• 
  Слайд 54
  

  Тема 3 53 Временная диаграмма загрузки оборудования Планирование в MRPII

• 
  Слайд 55
  

  Тема 3 54 Системы планирования класса APS APS (Advanced Planning & Scheduling Systems). Целью данных систем является выполнение укрупненных директив со стороны ERP-систем на цеховом уровне для предприятия в целом, т.е. должно быть составлено детализированное расписание работы всего парка оборудования на всем портфеле заказов на длительный период, например, на два-три месяца. Основной целью для систем планирования нового поколения – APS являлось решение задач автоматизации управления цепочками поставок (SCM – SupplyChainManagement)

• 
  Слайд 56
  

  Анализ систем APS с точки зрения цепочки поставок Тема 3 55 Пример: некое предприятие P0, представляющее собой торговую организацию, на основе спроса со стороны потребителей на продукцию A, решило заказать ее выпуск в определенном количестве производственному предприятию P1. После получения заказа на продукцию вида A, предприятие P1, после анализа выяснило, что продукция A с точки зрения выполнения может быть представлена как A=A1+A2, где A1 – часть объема работ, которую может выполнить непосредственно само предприятие P1, а A2 – часть объема работ, которую лучше всего выполнит предприятие P2, имеющее определенный опыт именно в такого рода работах. Механизм SCM

• 
  Слайд 57
  

  Тема 3 56 Общая структура цикла изготовления продукции

• 
  Слайд 58
  

  Тема 3 57 Задачи межцехового планирования в APS Межцеховые модели Общие обслуживающие устройства можно разделить на три типа – локальные обслуживающие устройства (ЛОУ), выделенные обслуживающие устройства (ВОУ) и совместные обслуживающие устройства (СОУ). ЛОУ – это устройства, принадлежащие только конкретному цеху и они не обслуживают заявки, принадлежащие другим производственным структурам. ВОУ – это устройства, которые не принадлежат конкретно данному цеху, но придаются ему на тот или иной период планирования. Данные устройства обслуживают заявки только того цеха, которому они приданы на момент выполнения задания на горизонте планирования. СОУ – это устройства, которые обслуживают заявки с различных цехов на расчетном плане. В качестве СОУ могут служить: уникальное и дорогостояще оборудование – контрольно-измерительные машины (КИМ), станции мойки, сушки и снятия заусенцев), которое не может быть придано какому-либо цеху ввиду малого коэффициента загрузки СОУ данным цехом или высокой стоимости СОУ; технологическое и вспомогательное оборудование (транспортные средства и пр.), которые имеют низкий коэффициент загрузки; участки и комплексы оборудования, через которые проходят детали в процессе обработки – цеха и участки термообработки, гальванообработки, сварки и т.п.; устройства совместного использования – общие склады деталей, заготовок, оснастки и инструмента.

• 
  Слайд 59
  

  Тема 3 58 Расписания для моделей с ЛОУ

• 
  Слайд 60
  

  Тема 3 59 Расписания с ВОУ

• 
  Слайд 61
  

  Тема 3 60 Диаграммы расписаний цехов с совместными ОУ

• 
  Слайд 62
  

  Тема 3 61 Диаграмма расписания цехов с несколькими совместными ОУ Межцеховые расписания

• 
  Слайд 63
  

  Тема 3 62 Алгоритмы планирования в APS Алгоритм построения расписаний в системах APS, в силу большого количества назначаемых операций и ОУ, достаточно прост 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

• 
  Слайд 64
  

  Тема 3 63 Остаточный метод построения расписания

• 
  Слайд 65
  

  Тема 3 64 Данные для APS-систем

• 
  Слайд 66
  

  Тема 3 65 Данные для APS-систем (продолжение)

• 
  Слайд 67
  

  Тема 3 66 Системы планирования класса MES(Manufacturing Execution Systems) Функции MES-систем

• 
  Слайд 68
  

  Тема 3 67 Состав и структура MES-систем Структура системы ОКП в MES

• 
  Слайд 69
  

  Тема 3 68 Функциональная структура MES-системы

• 
  Слайд 70
  

  Тема 3 69 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 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

• 
  Слайд 71
  

  Тема 3 70 Система справочников и БД в MES-системе PolyPlan Матрица возможности обработки

• 
  Слайд 72
  

  Тема 3 71 Системные решения на базе систем ERP, APS и MES Взаимосвязь функций и систем управления

• 
  Слайд 73
  

  Тема 3 72 Четырехзвенная схема системы планирования на предприятии

• 
  Слайд 74
  

  Тема 3 73 Решение объемной задачи в MES-системе PolyPlan

• 
  Слайд 75
  

  Тема 3 74 Составление расписания в MES-системе PolyPlan

• 
  Слайд 76
  

  Тема 3 75 Системное функциональное решение

• 
  Слайд 77
  

  Тема 3 76 Некоторые возможные системные решения

• 
  Слайд 78
  

  Тема 3 77 Планирование и производственная система фирмы Тойота Основные составляющие системы TPS Toyota Production Systems (TPS)

• 
  Слайд 79
  

  Тема 3 78 Концепция JIT (Just In Time) Групповая расстановка оборудования

• 
  Слайд 80
  

  Тема 3 79 Расстановка оборудования в виде предметно-замкнутого участка

• 
  Слайд 81
  

  Тема 3 80 Расстановка оборудования в виде предметно-замкнутого участка по принципу типового ТП

• 
  Слайд 82
  

  Тема 3 81 Принципиальная схема функционирования системы Канбан

• 
  Слайд 83
  

  Тема 3 82 Структура карточки Канбан

• 
  Слайд 84
  

  Тема 4 83 МОДЕЛИ ПЛАНИРОВАНИЯ В MES Пример расписания работы цеха Основной задачей оперативно-календарного планирования в MES-системах является построение четкой последовательности выполнения технологических и вспомогательных операций на заданном интервале времени в пределах производственного цеха, участка или иного комплекса оборудования. Такая последовательность называется расписанием работы оборудования. - единица планирования (ЕП) , где i – номер детали, j – номер операции, k – номер РЦ, на котором будет выполняться данная ЕП - количество операций для любой ЕП

• 
  Слайд 85
  

  Тема 4 84 Математическая модель ОКП в MES Диаграмма произвольного расписания

• 
  Слайд 86
  

  Тема 4 85 Обобщенная математическая модель задачи ОКП для цеха II III IV V

• 
  Слайд 87
  

  Тема 4 86 Планирование с увеличенным фондом времени

• 
  Слайд 88
  

  Тема 4 87 Длительность операций обработки - нормируемая величина. Величина партии запуска Величина партии запуска ДСЕчасто представляется как величина постоянная на всех операциях - общая программа запуска той или иной ДСЕ В крупносерийных и среднесерийных производствах существует альтернатива – либо , либо Дробление величины партии запуска

• 
  Слайд 89
  

  Тема 4 88 Длительность операций переналадки оборудования Единицу планирования, а также деталь и всю номенклатуру можно представить в виде следующего множества технических и технологических характеристик: 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:

• 
  Слайд 90
  

  Тема 4 89 Варианты состава процесса переналадок в РЦ Варианты выполнения комплекса переналадок

• 
  Слайд 91
  

  Тема 4 90 Математическая модель задачи определения длительности процесса переналадок

• 
  Слайд 92
  

  Определение времени обслуживания транспортных средств в транспортно-накопительной системе Тема 4 91 Для определения времени транспортной операции обычно, в качестве упрощения, используют матрицу времен перемещения ТС между объектами обслуживания – Система с различными вариантами топологии путевода

• 
  Слайд 93
  

  Тема 4 92 Система с сетевой топологией путевода, разбитого на участки Выбор кратчайшего маршрута производится с помощью алгоритма Дейкстры с критерием Матрица занятости участков путевода

• 
  Слайд 94
  

  Тема 4 93 Использование волнового алгоритма Ли при определении времени транспортирования ТС в производственной системе Критерий поиска кратчайшего пути имеет вид Данные о ячейках представлены временной матрицей

• 
  Слайд 95
  

  Тема 4 94 Увеличение пропускной способности ТНС

• 
  Слайд 96
  

  Тема 4 95 Критерии планирования В большинстве случаев в различных системах используется такой популярный критерий планирования, как минимум календарной длительности выполнения всего комплекса работ (расписания). или Особенности использования данного критерия минимизации

• 
  Слайд 97
  

  Тема 4 96 Особенности использования эвристического критерия

• 
  Слайд 98
  

  Состав критериев планирования в моделях MES (фрагмент таблицы) Тема 4 97

• 
  Слайд 99
  

  Тема 4 98 Графический смысл критерия минимизации НЗП Под НЗП в большинстве случаев понимается объем продукции, который пролеживает в цеху по причине того, что сборка узла, в который входят те или иные ЕП, невозможна вследствие неготовности хотя бы одной ЕП, входящей в данный узел или машину.

• 
  Слайд 100
  

  Особенности планирования единичного производства Тема 4 99 Соотношение машинных времен для видов производств Варианты формирования нерегулярных партий запуска

• 
  Слайд 101
  

  Учет различных классов обслуживающих устройств Тема 4 100 Метод проекций при определении количества ОУ

• 
  Слайд 102
  

  Тема 4 101 Диаграмма расписания, построенного методом проекций

• 
  Слайд 103
  

  Тема 4 102 Диаграмма расписания, построенного с учетом ТС (комбинаторный метод)

• 
  Слайд 104
  

  Тема 4 103 Сравнение методов построения расписаний для вспомогательных ОУ: А – существующие методы; B – предлагаемая комплексная модель; P – Парето-распределение

• 
  Слайд 105
  

  Вопросы пересчета расписаний в ОКП Тема 4 104 Контур диспетчеризации в производственной системе Пересчет расписания при отказе ОУ

• 
  Слайд 106
  

  Тема 4 105 Механизм пересчета расписаний в ОКП момент начала нового расписания для любого РЦ момент начала нового расписания для всего множества РЦ

• 
  Слайд 107
  

  Тема 5 106 Особенности построения алгоритмов планирования Проблема NP-сложности Математическая модель в том случае является эффективной и интересной для практического применения, если она может быть реализована с помощью какого-либо алгоритма за приемлемое время для решения поставленной задачи. 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.

• 
  Слайд 108
  

  Тема 5 107 Пояснение к понятию сходимости алгоритма - начальная точка поиска - точка оптимума Насколько оптимальны алгоритмы расписаний в системах Процесс принятия решения на графе поиска Варианты возврата в процедурах оптимизации

• 
  Слайд 109
  

  Тема 5 108 Варианты оптимизации расписаний с переносом работ

• 
  Слайд 110
  

  Тема 5 109 Алгоритмы планирования без процедур принятия решения

• 
  Слайд 111
  

  Тема 5 110 Пример использования эвристических правил плотной упаковки

• 
  Слайд 112
  

  Тема 5 111 Напряженность заказа Общая длительность работ - фактический момент окончания выполнения заказа Тогда напряженность заказа для любого i-го изделия можно представить в виде следующего коэффициента: - момент начала выполнения заказа где

• 
  Слайд 113
  

  Алгоритмы планирования с процедурами принятия решения Тема 5 112

• 
  Слайд 114
  

  Тема 5 113 Выбор вершины ветвления на графе поиска Комбинация правил выбора работ в процедуре Select

• 
  Слайд 115
  

  Тема 5 114 Алгоритмы планирования с процедурами оптимизации Последовательности вершин разных вариантов Анализ диаграммы Гантта при поиске вершины возврата Изменения значения целевой функции в процессе решения

• 
  Слайд 116
  

  Тема 5 115 Решение задач оптимизации с несколькими критериями выбора Методы оптимизации с помощью весовых коэффициентов Безразмерная величина критерия: Пример ранжирования критериев

• 
  Слайд 117
  

  Тема 5 116 матрица оценок предпочтения между критериями функционирования: Метод целочисленного ранжирования оценок предпочтения необходимо выстроить все частные критерии из вектора по принципу перечисления и каждый частный критерий будет иметь какую-либо целочисленную оценку, равную значимости в силу отношений 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:

• 
  Слайд 118
  

  Тема 5 117 Решение задачи с помощью пакета символьной математики 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]; > LPSolve(MyF,MyCon, assume={nonnegative, integer}); При этом результате значения коэффициентов определяются как:

• 
  Слайд 119
  

  Тема 5 118 Проверка несовместности при составлении системы неравенств Вариант а Вариант б Вариант в Неверный вариант

• 
  Слайд 120
  

  Тема 5 119

• 
  Слайд 121
  

  Тема 5 120

• 
  Слайд 122
  

  Тема 5 121 Многокритериальная оптимизация на множестве Парето Оптимум векторного критерия для идеального случая Область компромиссов для частных критериев По определению, оптимальным па Парето называется такой вектор, для которого хотя бы по одному k-му критерию выполняется строгое неравенство и по остальным критериям могут быть справедливы нестрогие неравенства типа

• 
  Слайд 123
  

  Тема 5 122 Частные решения задачи поиска паретооптимального вектора Вариант графического представления области компромисса Типовой вариант настройки задачи выбора решения

• 
  Слайд 124
  

  Тема 5 123 Матрица совместимости критериев

• 
  Слайд 125
  

  Тема 5 124 Алгоритм выбора векторного критерия

• 
  Слайд 126
  

  ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ПРЕДПРИЯТИЯ Тема 6 125 Описание процессов в нотациях IDEF0 и IDEF3

• 
  Слайд 127
  

  Тема 6 126 Управление и планирование процессами на базе концепции CALS Состав процессов, требуемых для определения

• 
  Слайд 128
  

  Тема 6 127 Идея сокращения этапов ЖЦП на предприятии Варианты выполнения этапов ЖЦПП во времени Различные точки входа заказов в процессы жизненного цикла на предприятии

• 
  Слайд 129
  

  Тема 6 128 Взаимосвязь расписаний работы различных этапов ЖЦПП Все множество операций по каждой единице продукции

• 
  Слайд 130
  

  Основная классификация процессов Тема 6 129 Базовая классификация процессов

• 
  Слайд 131
  

  Тема 6 130 Анализ жизненного цикла заказа

• 
  Слайд 132
  

  Тема 6 131 Процесс комплектации ДСЕ

• 
  Слайд 133
  

  Тема 6 132 Общая диаграмма Гантта для планирования процессов предприятия

• 
  Слайд 134
  

  Тема 6 133 Определение множества вспомогательных процессов Иерархия порождаемых процессов различной вложенности

• 
  Слайд 135
  

  Тема 6 134 Таблица анализа вспомогательных процессов

• 
  Слайд 136
  

  Тема 6 135 Если выполнимость операции: Тогда выполнимость i-й детали Если для какой-либо операции для любого r-го требуемого ресурса выполнимость равна нулю, то это порождает требование на некий по порядку возникновения вспомогательный процесс который необходимо выполнить, чтобы обеспечить выполнимость операции, т.е. Все множество вспомогательных процессов

• 
  Слайд 137
  

  Тема 6 136 Базы данных процессов предприятия

• 
  Слайд 138
  

  Тема 6 137 Каждый процесс в БД формально должен быть представлен таким же образом, как основной ТП, с помощью перечисления операций, например Тогда все множество процессов можно представить как множество связанных процессов:

• 
  Слайд 139
  

  Тема 6 138 Учет сторонних процессов Диаграмма Гантта для случая планирования сторонних процессов

• 
  Слайд 140
  

  Учет процессов жизнеобеспечения Тема 6 139 Учет различных процессов

• 
  Слайд 141
  

  Тема 6 140 Учет процессов восстановления Определение множества процессов восстановления Момент восстановления ресурса

• 
  Слайд 142
  

  Тема 6 141 Общий алгоритм планирования работ на предприятии