CC BY
34УДК 004.414.22
МЕТОД РЕКУРСИВНОГО ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ
И. В. Жуковская, С. К. Щелканов
ОАО «Красноярский машиностроительный завод» Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29
Е-mail: kras-sv@mail.ru
Описан метод рекурсивного получения и выполнения плана работ (трехзвенная архитектура), применимый для производства ракетно-космической техники.
Ключевые слова: оперативно-календарное планирование и учет, диспетчирование производства.
THE METHOD OF RECURSIVE OPERATION MANAGEMENT
I. V. Zhukovskaja, S. K. Shchelkanov
JSC "Krasnoyarsk Machine-Building Plant" 29, Krasnoyarskiy Rabochiy, Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation E-mail: kras-sv@mail.ru
A method of obtaining and recursive implementing of the work plan for possible use in the production of rocket and space technology is described.
Keywords: operational scheduling and accounting, production dispatching.
В зависимости от типа производства, особенностей построения конкретных АСУП и разновидностей используемых на предприятии систем управления производственными и технологическими процессами (MES-системы являются системами управления именно технологическими процессами), существует два различных подхода к получению точных планов-графиков работы оборудования [3]:
1) метод поэтапного децентрализованного получения плана работ;
2) метод рекурсивного получения и выполнения плана работ.
Схема децентрализованного планирования работоспособна в двух случаях:
1) когда планирование ведется для крупносерийного производства с частым повторением очередно-стей номенклатуры запуска и при небольшом разнообразии самой номенклатуры;
2) при небольшой загрузке оборудования по фондам (до 50 %).
А как же быть, если нужно одновременно и повысить загрузку оборудования, и в то же время уже на верхнем уровне формирования планов иметь представление о его выполнимости и видеть точную картину во времени?
Для решения поставленной задачи в последнее время выработано новое системное решение - метод рекурсивного получения и выполнения плана работ. Вместо функции и соответствующего этапа объемного планирования используется иная схема - с применением APS-систем, реализующих функции детализированного планирования. APS-системы не претендуют на высокую точность составления плана и не используют целый ряд важных критериев цехового характера. Но в данном случае этого и не нужно, так как перед предприятием стоит иная задача: определить, в какие сроки оно сможет выпустить ту или
иную продукцию с учетом сроков поставок всей производственной цепочки «поставщики-предприятие-партнеры-дистрибуторы» (SCM - Supply Chain Management).
Имеющейся в планировщиках APS-систем точности вполне хватает, чтобы получить план работы всех цехов предприятия на определенный период времени, поскольку APS-системы, так же как и MES-системы, вводят в свои модели условие предшествования операций. В дальнейшем этот план спускается на цеховой уровень, и за его реальное выполнение отвечают уже MES-системы (см. рисунок).
Таким образом, в данной схеме план строится рекурсивно: сначала в ERP строится объемный план, на следующем этапе план вновь попадает в расчетную стадию, где с помощью APS-системы он формируется в виде детального расписания для всего предприятия и на последнем «витке» план рассчитывается более детально для каждого цеха уже с помощью MES-систем.
Такая схема, естественно, сложнее, требует интеграции трех различных типов систем управления -ERP, APS, MES, но неоспоримым преимуществом такого подхода является то, что уже на верхнем уровне - уровне принятия решений, лица, принимающие решения, всегда могут достаточно точно сказать, когда можно ожидать выпуск того или иного заказа, какова истинная загрузка оборудования уже на проектной стадии. Точность таких планов на порядок выше, чем при использовании рассмотренной ранее децентрализованной схемы планирования.
В результате на каждое рабочее место формируется детализированное (с указанием сроков начала/ окончания каждой операции) плановое задание, соответствующее оптимальному [1] производственному расписанию выполняемых работ.
Информационно-управляющие системы
Трехзвенная схема системы планирования на предприятии
Принципиально важным является то обстоятельство, что сформированные в MES детальные оперативные производственные планы постоянно контролируются и в случае необходимости корректируются [1]. Это обеспечивается за счет наличия в MES специального встроенного DPU-модуля: функций диспет-чирования выполняемых работ.
Любой план только тогда может называться планом, если он выполним в реальной ситуации. Основой MES для дискретного производства являются два кита -модули ODS (оперативное / детальное планирование) и DPU (диспетчеризация производства).
Точность времени рождается в деталях: если каждая запланированная работа будет выполнена в срок, то и весь план работы большого предприятия тоже будет осуществим.
Очень часто возникают вопросы о том, зачем нужная минутная или секундная точность расписания, если масса субъективных факторов на отдельных рабочих местах может свести на нет результаты любого расчета.
Дело в том, что без обратной связи, без контура диспетчирования, действительно, ни одно расписание, как бы точно оно ни было построено, невыполнимо. Без ODS невозможно будет понять, что же надо изготавливать в тот или иной момент времени. Без DPU станет ясно, что ODS бесполезна как таковая, уже после первой незапланированной остановки станка. Поэтому в MES-системах модули ODS и DPU органично связны между собой и представляют единую систему исполнения задуманного.
В MES-системах функция DPU реализована в виде специального модуля диспетчирования, с которым работает диспетчер. Задачей диспетчера является фиксация всех событий в производственной системе: моментов действительного окончания обработки партий деталей, отказов оборудования по различным причинам, любых опережений и запаздываний тех или иных процессов и т. п.
Все эти события вводятся диспетчером обычно вручную, по мере поступления к нему новой инфор-
мации о состоянии производственных процессов в цехе.
Далее МБ8-система с определенным интервалом времени автоматически анализирует информацию, полученную с диспетчерских терминалов, и если фактическое состояние дел существенно расходится с плановым заданием (изменяются моменты окончания обработки партий деталей), то диспетчер оповещается системой о наличии данных расхождений. При этом диспетчеру предлагаются варианты таких решений:
- временной сдвиг моментов окончания некоторых работ с последующим оповещением;
- пересчет расписаний (при существенных расхождениях плана с фактом);
- приостановка работы тех или иных рабочих центров (РЦ);
- изменение приоритетов запуска тех или иных партий деталей и т. п.
После принятия решения диспетчером (а это чаще всего либо временной сдвиг работ, либо пересчет расписания) скорректированное расписание вновь вступает в работу с обязательным оповещением тех РЦ, которых затронули коррективы.
Возникают закономерные вопросы о том, какова оперативность внесения информации по ходу технологических процессов, кто и как будет оповещать диспетчера обо всех событиях, какое оборудование для этого нужно.
Оперативность внесения информации - «как только». Как только она появилась у диспетчера, он обязан ее внести. Потеря двух-трех и более минут при передаче информации с РЦ диспетчеру особого значения не имеет, поскольку процесс диспетчирования непрерывен, и если в какой-то момент времени «пропало» несколько минут, они обязательно обнаружатся в следующий момент времени. МБ8-системы, как правило, через каждые пять минут автоматически сканируют входящую информацию о состоянии материальных потоков и станочной системы. Но это не означает, что каждые пять минут план будет пересматриваться, так как коррекции подлежит лишь
существенное расхождение плана с его фактическим выполнением, что при нормальном протекании процессов маловероятно.
Процедура оповещение диспетчера о событиях может быть реализована различными способами: обходом РЦ, сообщениями от рабочих данных РЦ или контролеров, принявших партию обработанных деталей, как устно, так и с помощью средств автоматизации [2]. Средства автоматизации при этом могут быть также самыми различными, начиная от сообщений по локальной сети и заканчивая обычной «кнопочной» сигнализацией. Главное - вовремя передать информацию, оповестить диспетчера.
В данной статье описаны существующие способы детализированного планирования, а также способы выполнения полученных планов.
Библиографические ссылки
1. Фролов Е. Б., Загидуллин Р. Р. MES-системы. Вид «сверху», взгляд изнутри. Критерии, которые мы выбираем. URL: http://www.mashportal.ru/
solutions_manufacturing-9513.aspx (дата обращения: 03.03.2014).
2. Асатрян С. Р. [и др.] Использование технологий «клиент-сервер» для организации управления производством. М. : САПР и Графика, 1999. 30-34 с.
3. Гончаров В. Н. Оперативное управление производством. М. : Экономика, 1987. 120 с.
References
1. Frolov E. B., Zagidullin P.P., MES-sistem. Vid "sverhu", vzgljad iznutri. Kriterii, kotorie mi vibiraem. Available at: http://www.mashportal.ru/solutions_ manufacturing-9513.aspx (accessed 03 March 2014).
2. Asatrjan S. R., Vachilo A. V., Kogan Yu. G., Rjabov D. M., Frolov E. B. Ispolzovanie tehnologiy "klient - server" dlja organizacii upravlenija proizvodstvom. Moscow, "SAPR I Grafika". 1999. 30-34 p.
3. Goncharov V. N. Operativnoe upravlenie proizvodstvom. Moscow. Economica. 1987. 120 p.
© Жуковская И. В., Щелканов С. К., 2014
УДК 004.414.23
РАЗРАБОТКА ПРОЦЕДУР АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ФОРМИРОВАНИЯ ЛИНГВИСТИЧЕСКИХ ПЕРЕМЕННЫХ В НЕЧЕТКОМ КОНТРОЛЛЕРЕ
Ю. В. Климец1, Л. В. Липинский2, С. К. Щелканов1
1ОАО «Красноярский машиностроительный завод» Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29
E-mail: kras-sv@mail.ru
2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Рассмотрены основные вопросы проектирования и настройки нечеткого контроллера. Предложен подход к автоматизированному формированию и настройке лингвистических переменных в нечетком контроллере методом генетического алгоритма и градиентным спуском соответственно.
Ключевые слова: нечеткая логика, нечеткий контроллер, генетический алгоритм, метод градиентного спуска.
THE DEVELOPMENT OF PROCEDURES FOR AUTOMATED FORMATION OF LINGUISTIC VARIABLES IN FUZZY CONTROLLER
U. V. Klimetc1, L. V. Lipinskiy2, S. K. Shchelkanov1
JSC "Krasnoyarsk Machine-Building Plant" 29, Krasnoyarskiy Rabochiy, Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation. E-mail: kras-sv@mail.ru 2Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation
The basic issues of design and tuning of a fuzzy controller are studied. The approach to automated generation and tuning of linguistic variables in fuzzy controller by genetic algorithm and gradient descent is proposed.
Keywords: fuzzy logic, fuzzy controller, genetic algorithm, the method of gradient descent.
В последнее время широкое развитие получили нечеткие системы, использующие средства нечеткого управления. Типичным представителем такой системы является контроллер, работающий с базой нечет-
ких правил и реализующий операции нечеткой алгебры при формировании нечеткого вывода [4]. Преимуществами нечеткой логики являются эффективность и простота выражения неформальных знаний
