Концепция создания модели оперативно-календарного планирования многономенклатурного мелкосерийного автоматизированного производства Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

А.Г. Мережко, Д.А. Нечаев, Е.А. Михеева // Мягкие вычисления и измерения «8СМ 2010». Труды междунар. нучн. конф. - СПб.: Изд-во СПбГТЭУ «ЛЭТИ», 2010. - С. 84-87.

КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ МОДЕЛИ ОПЕРАТИВНО-КАЛЕНДАРНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОГО МЕЛКОСЕРИЙНОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА

© Слепова А.Ш.*

Филиал «Восход» Московского авиационного института (национального исследовательского университета), Республика Казахстан, г. Байконур

Рассмотрены вопросы определения состава признаков и модели оперативно-календарного планирования многономенклатурного мелкосерийного автоматизированного производства.

Ключевые слова многономенклатурное мелкосерийное автоматизированное производство; оперативно-календарное планирование.

При разработке моделей многономенклатурного мелкосерийного автоматизированного производства необходимо определить состав характерных признаков производства.

В [1] рассмотрены вопросы обеспечения эффективности многономенклатурного производства на основе ситуационного управления. Показано, что для решения указанной задачи перспективны методы, позволяющие учитывать влияние внешней среды на процесс формирования структур технологических производств, надежности функционирования технических систем при изменении условий эксплуатации.

В [2] показано, что в условиях мелкосерийного производства значительную долю длительности производственного цикла составляет не машинное время, а такие составляющие, как время восстановления подсистем и элементов после функциональных и параметрических отказов, суммарное время переналадок, ожидания заготовок, транспортирования и др. В связи с этим способ повышения эффективности таких производств состоит в использовании временного и аппаратного резервирования, групповой технологии, включающей методы типизации технологических процессов и методы разработки групповых маршрутных и операционных технологических процессов. Показано, что сокращение затрат и увеличение производительности системы может быть достигнуто за счет использования одной и той

* Старший преподаватель кафедры Б-21 «Вычислительная техника».

же технологической наладки для изделии одной группы, что эквивалентно увеличению размера партии запуска.

В [3] изучены методы оптимизации переналаживаемой автоматизированной производственной системы (ПАПС) на примере резьбонарезного модуля при ограниченной сумме вкладываемых средств градиентным методом. Задача состояла в определении оптимального распределения средств по таким направлениям, как сокращение простоев из-за отказов и переналадок с одних 1-х на другие ]-е виды продукции при различных суммарных значениях вкладываемых средств: 200; 100; 50; 30; 20; 15; 10; 5 усл. ед., позволяющих обеспечить максимальный уровень производительности системы.

Выполнена оценка оценить эффективности использования разработанной методики оптимизации, учитывающей особенности функционирования переналаживаемых систем в условиях мелкосерийного производства, а также изучена возможность использования законов распределения случайных величин при аппроксимации реальных законов распределения.

Производительность определяли как количество годной продукции в единицу времени:

П =-1--т

Тр + То (Со)+ТП (С) (1)

где Тр - математическое ожидание времени обслуживания единицы продукции;

Т0(Со), Тп(Сп) - математические ожидания времен простоев системы соответственно из-за отказов и переналадок системы (приходящиеся на одну деталь), зависящие от количества вложенных средств Со, Сп на мероприятия по их снижению.

Время работы Тр переналаживаемой системы:

т (Маи Л Р

т = —^—— ,2)

Р ^ ^ (МаР Л

п

Р=1 1=1,Р

<-и РР

У

где Мац - математические ожидания времени обслуживания i-И партии продукции, а

п

Р =-

т

I

1=1

и.

(3)

- вероятности поступления продукции /'-го вида (н, - размер партии /'-го вида, I = 1, ..., т).

Параметр Т0(С0) находили как разность математического ожидания времени обслуживания единицы продукции с учетом простоев по отказам Тро и Тр:

То(Со) = Тро - Тр (4)

Для зависимости времени восстановления системы от вкладываемых средств предложено соотношение (рис. 1):

T (C ) = a + к ■ e~Ä°C°

0\ü/ o o

где X0, k0, a0 - постоянные коэффициенты, определяемые при аппроксимации;

С0 - средства, вкладываемые на сокращение времени восстановления.

Тро в общем случае определяли из:

Л (Mau (Ma2i + Mß2i) N т = if( Pt ■ Ma2i ) po £ £ f Map {Map, + Mßp )N p=l p

PfMap

Таким образом, установлено, что управление производительностью мелкосерийного производства может быть достигнуто путем регулирования простоев системы из-за переналадок и отказов.

В [4] рассмотрены варианты создания системы оперативно-календарного планирования (ОКП) на основе комплексных моделей для автоматизированных механообрабатывающих мелкосерийных и единичных производств. Предложена концепция структуры системы ОКП и ее содержание в виде комплексного инструмента формирования и моделирования расписаний на различных этапах планирования.

Структура системы ОКП класса MES имеет несколько функциональных модулей (Mi-M5), предназначенных для решения различных задач планирования. Концепция систем ОКП позволяет использовать их как для случая системного варианта структуры АСУП, так и для случая локального варианта.

Имитационная модель формирования расписания работы автоматизированной системы использует аппарат сетей Петри.

Алгоритм синтеза позволяет определять требуемый состав макро и терминальных процедур, моменты начала и окончания операций - тн, тm (рис. 1).

В [5] предложена математическая модель производственно-технологических решений изготовления деталей в многономенклатурном производстве, с помощью которой решается задача оперативного изменения структуры операций технологических процессов в соответствии с текущим состоянием технологической системы производственного участка. Поскольку производственный цикл TnPi изготовления i-той детали включает несколько этапов

технологических процессов при оперативно-календарном планировании ТОщ, то на каждом этапе в качестве рабочего технологического процесса будет выбираться часть одного из альтернативных технологических процессов. Имитационная модель альтернативного технологического процесса с одной структурой обладает полной взаимозаменяемостью технологической системы операций для выполнения каждой операции (рис. 2).

Рис. 1. Пример синтеза сетей Петри в имитационной модели

_ТПР1_

АТП,

-м-

-м-

Ток3

Опер. Опер. Опер. 005 I 010 I 015

СЖ>Ю

о[о?о

ок>ю

Опер. Опер. 020 I 025

Опер. Опер. Опер.

030 I 035 I 040

ОС

Альтернативные ТС операции для выполнения 005 операции

Фактический ТП

Рис. 2. Использование имитационной модели альтернативного технологического процесса изготовления /-той детали с одной структурой при оперативно-календарном планировании

АТП 1

АТП 2

АТП 3

Для адаптации технологических процессов разработана имитационная модель технологических процессов, предназначенная для обеспечения оперативного формирования структуры технологических процессов. Семантическая модель структуры имитационной модели технологических процессов приведена на рис. 3.

Рис. 3. Семантическая модель структуры информационной модели технологического процесса

На основании анализа представленных выше данных, а также ряда других работ можно сделать выводы, что распространение гибких производственных систем стало возможным благодаря сочетанию таких факторов, как:

- современного автоматизированного оборудования, в том числе с числовым программным управлением (ЧПУ), на базе унифицированных модульных узлов, а также в ряде случаев обслуживаемого роботами, манипуляторами, либо другими типами устройств, обеспечивающих автоматизацию вспомогательных и установочных операций;

- технических средств, обеспечивающих автоматические хранение, поиск, транспортирование и установку грузоединиц, использующих компьютерную технику управления;

- достаточно надежной и относительно дешевой компьютерной техники, позволяющей создавать автоматизированные информационно-управляющие структуры для отдельных технологических единиц и их комплексов.

Список литературы:

1. Кожуховская Л.Я. Обеспечение эффективности многономенклатурного производства на основе ситуационного управления формированием структур технологических процессов: дисс. ... д-ра техн. наук. - Саратов, 2003. -435 c. - РГБ ОД, 71:04-5/376.

2. Чуб О.П. Резервы повышения эффективности работы переналаживаемых автоматизированных производственных систем [Текст] / О.П. Чуб // Международная научно-техническая конференция «Автоматизация: проблемы, идеи, решения»: материалы конф. / Севастоп. нац. техн. ун-т, Техн. ун-т г. Люблин. - Севастополь: Изд. Севастоп. нац. техн. ун-та, 2009. - С. 160161. - Библиогр. в конце ст. - ISBN 978-966-2960-50-1.

3. Копп В.Я., Чуб О.П. Определение эффективности методики оптимизации переналаживаемых автоматизированных производственных систем // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2011. - № 5/4 (53). -С. 23-27.

4. Загидуллин Р.Р. Система оперативно-календарного планирования автоматизированного механообрабатывающего мелкосерийного производства на основе комплексных моделей: автореф. дисс. ... д-ра технических наук. -Уфа, 2006. - С. 37.

5. Долгов В.А. Повышение производительности производственных участков в многономенклатурном производстве путем адаптации технологических процессов к их текущему состоянию: автореф. дисс. ... д-ра технических наук. - Москва, 2012. - 43 c.