CC BY
56
УДК 004.051
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ
И. В. Тихонова1, А. С. Свиридова2, С. К. Щелканов1
1АО «Красноярский машиностроительный завод»
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29
1E-mail: kras_ivz@mail.ru 2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
2E-mail: mayckova@mail.ru
Данная статья посвящена обзору функций, структурно-функциональной схемы MES - систем и возможности разработки системы собственными силами предприятия.
Ключевые слова: MES-система, производственное расписание, планирование производства, учет незавершенного производства.
AUTOMATED CONTROL SYSTEM FOR PRODUCTION
I. V. Tikhonova1, A. S. Sviridova2*, S. K. Shelkanov1
1JSC «Krasnoyarsk Machine Building Plant» 29, Krasnoyarskiy Rabochiy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
1E-mail: kras_ivz@mail.ru 2Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation 2E-mail: mayckova@mail.ru
This article is devoted to the review of functions, the structurally functional scheme MES - systems and possibility of system development by own forces of the enterprise.
Keywords: MES-system, the production schedule, production planning, the accounting of a work in progress.
Проблемы календарного планирования производства можно выделить в 4 группы основных задач:
1) объемно-календарное планирование (Master Schedule);
2) баланс производственных мощностей (Capacity Planning Problem);
3) расчет производственного расписания (Production Scheduling);
4) группирование деталей, сборочных единиц и оборудования (Group Technology).
Перечисленные задачи решаются на следующих уровнях:
Задача 1 - решается на уровне ERP. Возможно ERP+APS.
Задача 2 - это уровень ERP, но дополнительно корректируется после решения задач 3 и 4.
Задача 3- прерогатива исключительно MES и APS.
Задача 4 - исключительно MES [1].
Рассмотрим структурно-функциональную схему MES-системы для дискретного производства. MES-система получает задание на какой-либо горизонт планирования либо в виде некоего объема номенклатуры, которую тот или иной цех должен выполнить за определенное время, либо этот же объем может быть представлен в виде готового расписания для цеха. В обоих случаях на те или иные детали, узлы и готовые изделия могут быть указаны директивные сроки их выхода из цеха. В первом случае MES-система получает задание от ERP-системы, во втором случае - от APS-системы, в некоторых случаях данные могут поступать в MES-систему по цепочке ERP->APS.
В первую очередь MES-система производит анализ поступившей номенклатуры. При этом анализируются:
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1
- выполнимость номенклатуры (по оборудованию, технологии и пр.);
- комплектация (материалы, оснастка и пр.);
- необходимость опережающего изготовления специального инструмента и оснастки;
- приоритеты для деталей и узлов.
При анализе входных данных MES-система использует различные базы данных (БД) - технологические процессов, оборудования (основного и вспомогательного), персонала, материалов, нормативно-справочную информацию [2].
На следующем этапе диспетчер цеха формирует в MES-системе модель планирования в соответствии с поступившей номенклатурой, текущим состоянием производственных мощностей, необходимостью оперативного ремонта оборудования и ряда дополнительных требований. При этом диспетчер выбирает тип модели планирования (в ряде MES-систем существует возможность выбора модели - имитационной, численной и др.), критерии и ограничения, актуальные на момент планирования, и в ряде случаев - алгоритм, по которому будет строиться расписание.
В дальнейшем, после построения модели, на что уходит не более пяти минут, MES-системой производится расчет оперативного план-графика работы в цеху. При этом формируются следующие плановые документы:
- расписания работы основных и вспомогательных единиц оборудования;
- расписания работы персонала;
- расписания плано-предупредительных и оперативных ремонтов оборудования;
- документы на рабочие места;
- документы отчетности (использование оборудования и материалов, планируемые параметры качества и др.).
Вся дальнейшая работа цеха теперь подчиняется этим текущим плановым документам. До тех пор, пока либо не будет выполнен план, либо не поступит новая информация. В процессе работы диспетчер, пользуясь оперативной информацией мастеров и операторов, фиксирует ход выполнения всех спланированных работ. При этом фиксируются такие события, как: - отказы оборудования; -запаздывание или опережение при изготовлении; - брак при изготовлении; - отсутствие материалов или оснастки и пр. MES-система, с периодом в 3-5 минут, с учетом введенных отклонений, может пересчитать расписания и определить - будет ли вовремя выполнен весь объем работ, какие заказы могут выйти с нарушением директивных сроков выпуска, возможно ли уплотнение загрузки оборудования и пр.
Наличие данного контура диспетчирования в MES-системе позволяет не только обеспечивать устойчивость выполнения заданий на горизонте планирования при возникновении возмущений в технологической среде, но также вносить в существующие планы выпуска новые изделия, а также оперативно реагировать на директивное, со стороны ERP или APS, изменение сроков выпуска некоторых изделий. При каждом дополнении плана выпуска по номенклатуре или изменении сроков выпуска (что квалифицируется для MES как внешние возмущения), происходит пересчет плана-графика работы всего цеха по тому же сценарию, который был описан выше [3].
Очень часто предприятия решают «дописать функционал» той или иной ERP-системы. Но в итоге на создание референтной модели планирования в ERP-системах уходит не менее года. Причина неудач кроется в том, что при таком подходе мы будем иметь дело только с выходными данными -программным кодом. А чтобы создать сложный программный продукт, требуется определенная последовательность решения задачи от первого абстрагирования при описании системы до программного кода.
На первом этапе ставится задача и определяется служебное назначение системы. На втором этапе строятся модели системы - структурные, функциональные, модели данных, математические модели. Конечному пользователю, как правило, для ознакомления, нужна только структурно-функциональная модель, которая позволяет разобраться - как же работает система в первом приближении и какие функциональные модули она содержит. Все остальные модели нужны только тем, кто-либо разрабатывает систему, либо пытается ее модернизировать. Любая операция в такой модели имеет входы и выходы, соединенные с потоками. Вход операции определяет продукт, потребляемый операцией, а выход - продукт, производимый операцией. Параметры объектов позволяют интерпретировать объектную модель как потоковую и связывать потребности в планировании заказов с выходными характеристикам расписаний. На третьем этапе, ищутся или разрабатываются алгоритмы, реализующие представленные ранее модели. Алгоритмам планирования посвящено очень много работ, особенно в рамках теории расписаний. К сожалению, подобрать какой-либо из них для проек-
тируемой МБ8-системы удается далеко не сразу, поскольку большинство из них страдают «академизмом», - с целью создания быстродействующих алгоритмов, в некоторых случаях имеющих аналитический характер и полиномиальную вычислительную сложность, авторы сознательно идут на упрощение модели, не учитывается большое количество особенностей технологии и организации, характерных для реальных производственных систем [4]. В большинстве случаев алгоритмы МБ8-систем построены на базе одного или нескольких эвристических алгоритмов. И, наконец, на последнем, четвертом этапе, после выяснения задачи, построения моделей и проектирования алгоритма, пишется программный код. Из вышесказанного следуют, что если при отсутствии первых этапов дорабатывать или модернизировать систему крайне сложно.
Библиографические ссылки
1. Особенности автоматизации оперативно-календарного планирования и учета на предприятиях ракетно-космической отрасли / И. О. Жуковская, С. К. Щелканов, А. С. Свиридова и др. // Ре-шетневские чтения : материалы XIX Междунар. науч. конф., посвящ. 90-летию со дня рождения генерального конструктора ракет.-космич. систем акад. М. Ф. Решетнева (10-14 ноября 2015, Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; СибГАУ. Красноярск, 2015. Ч. 2. С. 174-176.
2. Мухин И. О. Автоматизация процесса производственного календарного планирования // Автоматизация в промышленности. 2012. № 10.
3. Ильин А. И. Планирование на предприятии : учеб. пособие. 7-е изд., испр. и доп. Минск : Новое знание, 2006. 668 с.
4. Забелин Б. Ф. Анализ систем оперативно-производственного планирования // Экономические науки : науч.-информ. журн. 2009. № 5.
© Тихонова И. В., Свиридова А. С., Щелканов С. К., 2016
