CC BY
19УДК 004.89
УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСАМИ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ МОЩНОСТЕЙ ПРЕДПРИЯТИЯ Ризванов Дмитрий Анварович
К.э.н., доцент, доцент кафедры вычислительной математики и кибернетики, ФГБОУ ВПО "Уфимский государственный авиационный технический университет", 450008, г. Уфа, ул. К. Маркса, д. 12, e-mail: office@ugatu.su Чернышев Евгений Сергеевич Ассистент кафедры вычислительной математики и кибернетики, ФГБОУ ВПО "Уфимский государственный авиационный технический университет", 450008, г. Уфа, ул. К. Маркса, д. 12, e-mail: office@ugatu.su
Аннотация. Планирование развития производственных мощностей необходимо для обеспечения эффективного функционирования предприятия. Для обеспечения планомерного развития производств и создания новых производственных мощностей предлагается использовать основанное на многоагентном подходе разрабатываемое программное обеспечение информационной поддержки принятия решений при управлении ресурсами на производстве. Отличительной особенностью предлагаемого программного обеспечения является интеграция многоагентных технологий и собственной базы знаний, что позволяет учитывать неформальную информацию о предметной области.
Ключевые слова: поддержка принятия решений, управление ресурсами, производственные мощности, многоагентный подход.
Введение. В условиях жесткой рыночной конкуренции любому предприятию сегодня необходимо ориентироваться на грамотное стратегическое управление, инновации, эффективность производства, освоение высокотехнологичных изделий. Поэтому главными задачами отечественного машиностроительного комплекса являются: повышение квалификации сотрудников, инвестиции в информационные технологии, модернизация оборудования и технологий.
Однако, в условиях ограниченности финансовых ресурсов, при модернизации/организации производства для определения необходимых производственных мощностей часто бывает недостаточно простого прямого расчета количества необходимого оборудования по технологической трудоемкости изготовления изделий. Обычно такой расчет предусматривает идеальное положение вещей и не учитывает такие важные аспекты производственной деятельности, как: профессионализм/квалификацию работника, отпуска сотрудников, отгулы, больничные листы, простои оборудования, связанные с ремонтом, техническим обслуживанием и др., а также другие аспекты, связанные с человеческим фактором.
Для более точного расчета проектируемых/модернизируемых производственных мощностей необходимо проводить моделирование выполнения производственного плана, построенного с учетом различных «неформальных» аспектов функционирования производства и накопленными базами знаний. Такой подход позволяет выявить «узкие»
места в планируемом производстве. Применение многоагентного подхода для решения таких задач показывает высокую эффективность метода. Наряду с высокой скоростью выполнения, расчеты показывают стабильность значений, а также высокую отказоустойчивость работы агентов.
1. Описание задачи планирования производственных мощностей нового производства. Представим ситуацию, в которой планируется создание производства по изготовлению какой-либо продукции (узлов).
Организация нового производства, как правило, состоит из нескольких основных
этапов:
• Определение состава технологического оборудования;
• Определение численного состава персонала;
• Разработка проектно-сметной документации (проекта) на строительство (реконструкцию) объекта;
• Строительство/реконструкция объекта;
• Технологическая подготовка производства;
• Закупка оборудования;
• Прием персонала;
• Выход на серийное производство.
Каждый этап организации производства имеет свои особенности, но в части планирования производства интерес представляют последние три этапа.
Ситуация создания нового производства. Планируется создание нового производства с заданной номенклатурой и плановым годовым объемом производства 350 комплектов/изделий в год с выходом на серийное производство в следующих объемах:
• 1-й год: 10 комплектов (установочная партия) - для определения возможностей производства - что запроектированного оборудования достаточно для выполнения всей технологической цепочки по изготовлению всей номенклатуры деталей;
• 2-й год: 50 комплектов;
• 3-й год: 150 комплектов;
• 4-й и последующие года: 350 комплектов.
Тогда именно под эту программу (как минимум) нам нужно к соответствующему времени приобрести оборудование, набрать необходимый персонал.
2. Расчет необходимого оборудования для выполнения заданной программы изготовления деталей. Приведем обычный расчет необходимого оборудования для выполнения заданной программы изготовления деталей. В целях равномерного изготовления ДСЕ (детали и сборочные единицы), партия запуска принята по 10 деталей. В таблицах 1 и 2 приведены расчетные данные по применяемому оборудованию, а также трудоемкости изготовления заданной номенклатуры.
Например: для изготовления детали номер 0487 необходимы три операции «Токарная с ЧПУ». Согласно технологии для первых двух нужен Высокоточный токарный станок с ЧПУ модели TC600 65, фирмы "Spinner", а для третьей - высокоточный токарный обрабатывающий центр модели TC600 65 MC, также фирмы "Spinner" (таблица 1).
Таблица 1. Применяемое оборудование для изготовления номенклатуры
№ ДСЕ № п/п № оп. Наименование операции Тип применяемого оборудования Производитель, модель применяемого оборудования
0487 1
0487 1.1 Токарная с ЧПУ Высокоточный токарный станок с ЧПУ "Spinner" TC600 65
0487 1.2 Токарная с ЧПУ Высокоточный токарный станок с ЧПУ "Spinner" TC600 65
0487 1.3 Токарная с ЧПУ Высокоточный токарный обрабатывающий центр "Spinner" TC600 65MC
0114 2
• • •
9040 36
9040 36.1 Токарная с ЧПУ Высокоточный токарный станок с ЧПУ "Spinner" TC800 110
9040 36.2 Сверлильная Станок радиально-сверлильный SRB 50
9040 36.3 Токарная с ЧПУ Высокоточный токарный станок с ЧПУ "Spinner" TC800 110
Трудоемкость выполнения для операции 1.1 следующая (таблица 2):
• Тшт = 29,2 мин. - «машинное время» - здесь учитывается только механическое время на обработку детали - «снятие стружки»;
• Тпз = 84 мин. - «время предварительно-заключительное» - это время настройки оборудования для изготовления данной детали;
• Тшк = 37,6 мин. - «время штучно-калькуляционное» здесь учитывается «машинное время» на каждую деталь, а также «предварительно-заключительное время» разделенное на партию запуска (принятую 10 деталей).
Т.е. для изготовления партии одинаковых деталей необходимо сначала подготовить оборудование: установить и настроить приспособление, настроить режущий инструмент, мерительный и т.д., а также убрать оснастку после выполнения операции, на это отведено 84 минуты. После настройки оборудования изготавливается партия деталей (10 шт.) -29,2*10=292 мин. Таким образом, для изготовления 10 деталей необходимо 84+292=376 минут. Следовательно, приведенное время на каждую деталь составляет 37,6 минут -«штучно-калькуляционное время».
Далее рассчитывается трудоемкость выполнения каждой операции для каждой детали на проектную годовую и годовые программы выхода на проектную мощность - «время штучно-калькуляционное» умножается на соответствующую программу; для 350: 37,60*350 = 13 160 мин.
После расчета трудоемкости выполнения операций для заданных программ, объединенные таблицы 1 и 2 группируют по модели оборудования и суммируют трудоемкость, получаем Таблицу 3.
Таблица 2. Трудоемкость изготовления заданной номенклатуры
№ ДСЕ № п/п Наименование операции Трудоемкость выполнения операции, (мин) Трудоемкость на годовую программу, (мин)
№ оп.
Тшт Тшк Тпз 10 к-в 50 к-в 150 к-в 350 к-в
0487 1
0487 1.1 Токарная с ЧПУ 29,20 37,60 84,00 376,00 1 880,00 5 640,00 13 160,00
0487 1.2 Токарная с ЧПУ 48,70 59,10 104,00 591,00 2 955,00 8 865,00 20 685,00
0487 1.3 Токарная с ЧПУ 115,70 134,30 186,00 1 343,00 6 715,00 20 145,00 47 005,00
0114 2
9040 36
9040 36.1 Токарная с ЧПУ 44,50 55,46 109,60 554,60 2 773,00 8 319,00 19 411,00
9040 36.2 Сверлильная 14,60 20,07 54,70 200,70 1 003,50 3 010,50 7 024,50
9040 36.3 Токарная с ЧПУ 104,70 119,22 145,20 1 192,20 5 961,00 17 883,00 41 727,00
Таблица 3. Сводная таблица загрузки оборудования для годовой программы
№ п/п Производитель, модель оборудования Годовая трудоемкость на заданную программу, (мин)
10 к-в 50 к-в 150 к-в 350 к-в
1. "Hermle" C42U MT 25 964,00 129 820,00 389 460,00 908 740,00
2. "Spinner" TC300 42 14 403,40 72 017,00 216 051,00 504 119,00
3. "Spinner" TC600 65 26 463,70 132 318,50 396 955,50 926 229,50
4. "Spinner" TC600 65 MC 2 742,00 13 710,00 41 130,00 95 970,00
5. "Spinner" TC600 65 SMCY 13 685,00 68 425,00 205 275,00 478 975,00
6. "Spinner" TC800 110 22 510,20 112 551,00 337 653,00 787 857,00
7. "Spinner" TC800 110 LMC 600,00 3 000,00 9 000,00 21 000,00
8. "Spinner" TC800 110MC 9 298,80 46 494,00 139 482,00 325 458,00
9. "Spinner" TC800 77 15 167,20 75 836,00 227 508,00 530 852,00
10. "Саста" СА600 2 413,70 12 068,50 36 205,50 84 479,50
Различное оборудование одного назначения и типа обладает схожими свойствами, и часто есть возможность заменить одно на другое.
На основе технических характеристик применяемого оборудования была составлена схема возможной замены токарного оборудования (рис. 1):
• токарный станок "Spinner" TC600 65 лучше станка "Саста" СА600 тем, что у него есть система управления ЧПУ и он более точный, в то же время он может заменить станок "Spinner" TC300 42, т.к. обладает большими габаритами и способен изготавливать детали большего размера (но при этом он дороже TC300 42 и значительно дороже СА600);
• токарный станок "Spinner" TC600 65 MC это "Spinner" TC600 65, но с возможностью установки приводного инструмента (фреза, сверло для фрезеровки и сверления различных элементов в детали);
• "Spinner" TC600 65 SMCY это "Spinner" TC600 65 MC, но с противошпинделем и дополнительной осью Y;
• "Spinner" TC800 77 - станок с большими размерами, чем "Spinner" TC600 65, но с теми же функциями;
• "Spinner" TC800 110 - станок с большим диаметром шпинделя TC800 77 и теми же функциями;
• "Spinner" TC800 110MC отличается от "Spinner" TC800 110 наличием возможности установки приводного инструмента, а от "Spinner" TC600 65 MC - габаритными размерами и возможностью обработки ДСЕ большего размера;
• "Spinner" TC800 110 LMC отличается от "Spinner" TC800 110 большей длиной - для обработки длинных деталей.
Рис. 1. Схема замены токарного оборудования (оборудование улучшается по направлению стрелок)
Далее, необходимо определить количество приобретаемого оборудования, исходя из его загрузки.
Для расчета количества потребного оборудования принимаем:
• количество рабочих дней в году - 246;
• количество рабочих смен в сутки - 2;
• количество часов в смене - 8;
• коэффициент предельной загрузки 0,85.
Например, для "Негт1е" С42и МТ: суммарная трудоемкость на 350 комплектов для данного оборудования составила 908 740 минут. Данную величину переводим в часы и рабочие смены: 908 740/60/8=1893,21 рабочие смены должен отработать один станок для изготовления 350 комплектов ДСЕ. Применяем коэффициент предельной загрузки: 1893,21*0,85=2227,3 рабочие смены. Делим на количество смен в сутках и количество рабочих дней в году: 2227,3/2/246=4,53 станка необходимо для изготовления 350 комплектов ДСЕ в год.
Таблица 4. Результаты расчета количества оборудования для годовой программы 350 комплектов
№ п/п Производитель, модель оборудования Загрузка Принятое кол-во оборуд-я Прим.
Расчетная С дополнением от др. оборуд-я
1. "Hermle" C42U MT 4,53 4,53 5
2. "Spinner" TC300 42 2,51 2,00 2 0,51 в поз. 3
3. "Spinner" TC600 65 4,61 5,00 5 0,12 в поз. 5
4. "Spinner" TC600 65 MC 0,48 0,00 0 0,48 в поз. 5
5. "Spinner" TC600 65 SMCY 2,39 2,99 3
6. "Spinner" TC800 110 3,92 3,92 4
7. "Spinner" TC800 110 LMC 0,10 0,72 1
8. "Spinner" TC800 110MC 1,62 1,00 1 0,62 в поз. 7
9. "Spinner" TC800 77 2,64 2,76 3
10. "Саста" СА600 0,42 0,42 1
Рассмотрим подробнее некоторые позиции табл. 4:
• Поз. 2: «собственная» загрузка станка "Spinner" TC300 42 составила 2,51, это означает, что для того, чтобы выполнить все операции, где предусмотрен этот станок, потребуется 2,51 ед. станка, следовательно, необходимо приобрести 3 ед. "Spinner" TC300 42 для выполнения годового плана. Однако, пользуясь рисунком 1, можно «лишнюю» нагрузку перенести на более лучший станок - в данном случае 0,51 переносится на "Spinner" TC600 65 (строка 3, который отличается от "Spinner" TC300 42 только габаритными размерами - в большую сторону), у которого «собственная» загрузка равна 4,61 (следовательно, необходимо приобрести 5 ед. оборудования), а излишняя нагрузка (4,61+0,51=5,12=5+0,12) 0,12 переносится на "Spinner" TC600 65 SMCY (строка 5, который отличается от "Spinner" TC600 65 наличием противошпинделя и дополнительной управляемой осью Y), у которого «собственная» загрузка равна 2,39 (следовательно, необходимо приобрести 3 ед. оборудования) и дополнительно «подгружается» нагрузкой с поз. 4 - 0,48 и с поз. 3 - 0,12.
• Поз. 4: «собственная» загрузка станка "Spinner" TC600 65 MC составила 0,48 и необходимо приобрести 1 ед. данного оборудования, но, пользуясь рисунком 1, можно всю данную нагрузку перенести на лучший станок с низкой загрузкой. В данном случае это поз. 5 - "Spinner" TC600 65 SMCY с собственной загрузкой 2,39. После этого необходимость в приобретении весьма дорогого станка отпадает.
• Поз. 10 - токарный станок "Саста" СА600: несмотря на возможность замены, согласно рисунку 1, его загрузка не переносится в поз. 5 - TC600 65 SMCY, т.к. "Саста" СА600 это недорогой силовой токарный станок и его предназначение - выполнять «грубую» неточную обработку деталей, однако на ранних этапах данный перенос можно выполнить.
• Начальный расчет (столбец «Загрузка расчетная») для 10 комплектов происходит путем пересчета из загрузки на 350 комплектов (X / 350 * 10). Далее в тех строках столбца «Принятое количество оборудования», в которых для 350 комплектов было принято 0 ед. оборудования, устанавливается значение 0, а расчетная загрузка перераспределяется по другим станкам в соответствии с рис. 1.
Таблица 5. Результаты расчета количества оборудования для годовой программы 10 комплектов
№ п/п Производитель, модель оборудования Загрузка Принятое кол-во оборуд-я Прим.
Расчетная С дополнением от др. оборуд-я
1. "Hermle" C42U MT 0,13 0,13 1
2. "Spinner" TC300 42 0,07 0,07 0 (1)* в поз. 5
3. "Spinner" TC600 65 0,13 0,13 0 (1) в поз. 5
4. "Spinner" TC600 65 MC 0,01 0,01 0 в поз. 5
5. "Spinner" TC600 65 SMCY 0,07 0,31 1
6. "Spinner" TC800 110 0,11 0,11 0 (1) в поз. 7
7. "Spinner" TC800 110 LMC 0,00 0,24 1
8. "Spinner" TC800 110MC 0,05 0,05 0 (1) в поз. 7
9. "Spinner" TC800 77 0,08 0,08 0 (1) в поз. 7
10. "Саста" СА600 0,01 0,01 0 (1) в поз. 5
*На данном этапе приобретается 0 ед. оборудования, вместо 1 ед.
Рассмотрим подробнее некоторые позиции табл. 5:
• Поз. 2, 3 согласно произведенным расчетам загрузка у данных станков равна 0,07 и 0,13 соответственно и появляется необходимость их приобретения по 1 ед. уже на первом этапе. Однако может получиться так, что приобрести их не удастся по каким-либо причинам (недостаточность финансирования, высокая загрузка производителя оборудования, нецелесообразность приобретения оборудования при такой загрузке и прочее), поэтому их приобретение целесообразнее перенести на более поздний срок, а их загрузку перенести на другое оборудование, в данном случае - поз. 5 ("Spinner" TC600 65 SMCY), у которого суммарная загрузка при изготовлении 10 комплектов в год становится 0,31 и необходимо приобрести всего 1 ед. данного оборудования.
• Поз. 6, 8, 9 - высокоточное токарное оборудование с ЧПУ "Spinner" TC800 110, "Spinner" TC800 110MC и "Spinner" TC800 77: на данном этапе их загрузка 0,11, 0,05, и 0,08 переносится на токарный обрабатывающий центр "Spinner" TC800 110 LMC (поз. 7).
• Поз. 10 - токарный станок "Саста" СА600: на данном этапе его загрузка 0,01 переносится на высокоточный токарный обрабатывающий центр "Spinner" TC600 65 SMCY (поз. 5).
Аналогичным способом производятся расчеты оборудования для выполнения годовой программы 50, 150 комплектов.
Как видно из таблиц 4 и 5, при переносе загрузки между станками всегда будет возникать вопрос: «На каком станке ее сделать?», т.к., например, «лишнюю» загрузку от станка "Spinner" TC300 42 можно выполнить на шести других моделях оборудования: "Spinner" TC600 65, "Spinner" TC600 65 SMCY, "Spinner" TC800 110, "Spinner" TC800 110 LMC, "Spinner" TC800 110MC, "Spinner" TC800 77, которых суммарно 17 ед.
3. Обзор существующих систем планирования. В настоящее время на российском рынке имеется ряд систем для календарного цехового планирования. Одними из наиболее известных являются:
- мультиагентная система внутрицехового планирования «Smart Factory» (НПК "Разумные решения") - система для оперативного планирования в реальном времени ресурсов цеха, включая рабочих, станки, материалы и т.д. [2];
- MES-система для машиностроения PolyPlan (Загидуллин Р.Р.) - инструмент оперативно-календарного (цехового) планирования, предназначена для формирования оперативных план-графиков работы оборудования (расписаний) как для автоматизированных производственных систем, так и для производственных систем с невысоким уровнем автоматизации [1, 11];
- MES-система ФОБОС (МГТУ "Станкин", кафедра «Информационных технологий и вычислительных систем», д.т.н., профессор Фролов Е.Б.) - оперативное планирование и диспетчерский контроль (расчет оптимального производственного расписания и последующего мониторинга его выполнения, в основу расчета и управления производственным расписанием положен математический оптимизационный аппарат, позволяющий моделировать 100 сценариев по 3 выбранным значениям критериев из 14 возможных) [10, 6];
- система автоматизированного управления производством «ГОЛЬФСТРИМ» (генерация сводной аналитической информации для принятия управленческих решений на стратегическом, тактическом (цеховом) и оперативном (внутрицеховом) уровнях управления) [5].
Указанные системы направлены на сбор информации о выполнении плана, работы оборудования, управление заказами, «разузливание» продукции (построение дерева изделия), задание плана цехам, участкам, контроль его выполнения, оперативно-календарное планирование - распределение работ по исполнителям, построение сетевых графиков движения деталей и т.д. Однако эти системы, как отечественного, так и зарубежного производства, наряду с явными достоинствами (адаптивность, многокритериальное составление расписания, удобный ввод информации, вывод результатов), имеют и существенные недостатки, такие как:
- обезличенность персонала и оборудования (все работники одной профессии абсолютно одинаковы, взаимозаменяемы, имеют равную производительность, равно как одинаково и оборудование одной модели);
- отсутствие в предметной области персонала (изготовление деталей планируется на рабочие центра - РЦ - станки, а какой за этим станком стоит рабочий и есть ли он вообще - система не учитывает);
- задание плана участку/цеху указанием «сколько и когда необходимо сделать» без распределения ресурсов с указанием, «кто будет делать, на каком оборудовании и конкретно в какое время» (система «Гольфстрим»).
В предлагаемом подходе учитываются персональные особенности, как персонала, так и оборудования, персонал рассматривается отдельно от оборудования, а не как его неотъемлемая принадлежность и, следовательно, есть возможность «переставить» рабочего за другой станок. Такой подход является более гибким и более адаптированным к реальным условиям, позволяющий учитывать неформальные аспекты производства.
4. Моделирование развития производственных мощностей предприятия. С помощью предлагаемого подхода можно осуществить моделирование выполнения производственного плана промежуточной производственной программы. Моделирование
необходимо выполнить для того, чтобы можно было произвести оценку достаточности расчетного количества оборудования для выполнения такой промежуточной программы. Для осуществления планирования развития производственных мощностей предприятия в системе распределения ресурсов, создаваемой на основе многоагентных технологий [3, 9], агент «ресурс» [4] наделен функциями, связанными с расчетом производственных мощностей, а также некоторыми дополнительными свойствами, например, такими, как стоимость, необходимое расчетное количество данного оборудования, знания об иерархии производственных возможностей оборудования такого типа (рис. 1). Этапы проведения моделирования.
1 В систему заносится информация об основной и промежуточных годовых программах выпуска ДСЕ, партии запуска деталей в производство, количестве рабочих дней в году, количестве рабочих смен в сутках, длительности рабочей смены, коэффициент предельной загрузки оборудования и прочая необходимая информация, включая технологию изготовления с указанием модели минимально необходимого оборудования (т.е. для выполнения простой фрезерной операции не закладывают станок с поворотно-наклонным столом и функцией точения, а закладывают простой недорогой фрезерный станок - табл. 1 и 2).
2 Инициализируются агенты «ресурс» в «режиме задачи расчета оборудования», в количестве по 1 единице для каждой указанной в технологиях модели оборудования (для данного примера - 10 экземпляров агентов - табл. 5).
3 Каждый агент производит расчет суммарной трудоемкости для каждой операции каждой детали, где заложена его модель, для выполнения годовой программы и с учетом партии запуска - получают сводные значения трудоемкости работ на каждую модель оборудования для производственной программы полной проектной мощности/промежуточных программ (табл. 3);
4 Каждый агент производит расчет загрузки для производственной программы полной проектной мощности с учетом количества смен, годовым фондом рабочего времени и коэффициентом предельной загрузки (табл. 4, столбец «Загрузка расчетная»);
5 Агенты проводят анализ расчетного количества оборудования по группам оборудования на основе иерархии (начиная с дорогого и функционального в сторону более простого и дешевого):
5.1 Агент самого дорогого станка («А1») - последнего в иерархии для данной группы станков принимает количество оборудования = расчетное, округленное до целого в большую сторону (при загрузке 4,4 - принимается 5 единиц).
5.2 Далее агент «А1» вычисляет «резерв» - разница между принятым количеством и расчетной загрузкой.
5.3 Агент «А1» передает следующему агенту (с худшей моделью оборудования) «А2» информацию о резерве на своей модели.
5.4 Агент «А2» из своей расчетной загрузки вычитает «резерв» агента «А1» и получает «остаток».
5.5 Если «остаток» меньше, либо равен нулю, то для модели оборудования агента «А2» количество принимается 0, а остаток (с положительным знаком) в качестве «резерва» переходит к следующей модели оборудования - агенту «А3» (аналогично шагу 5.3, переход на шаг 5.4, текущий агент «А3»).
5.6 Если «остаток» больше нуля, то для агент «А2» принимает количество оборудования = «остаток» после шага 5.4 округляет до целого в большую сторону.
5.7 Агент «А2» рассчитывает «резерв».
5.8 Шаги 5.3 - 5.7 выполняют все агенты, кроме агента, представляющего последнюю -самую худшую модель оборудования. Данный агент шаг 5.7 не выполняет.
6 После шага 5 формируется список моделей станков с количеством, необходимым для выполнения производственной программы полной проектной мощности (табл. 4, столбец «Принятое кол-во оборудования»).
7 Для определения количества необходимого оборудования для выполнения промежуточных производственных программ выполняются шаги 2-5 для каждой программы (табл. 5). При этом, при расчете промежуточных производственных программ на шаге 2 к экземплярам агентов «ресурс» для годовой программы 350 к-в создаются аналогичные экземпляры агентов для 150, 50 и 10 комплектов. Количество оборудования в расчете промежуточной программы не должно превышать количество того же оборудования для производственной программы полной проектной мощности и промежуточной программы с большим объемом производства (пусть количество оборудования ресурса «А1» для 350 комплектов - КА1-350, а для 10 комплектов -КА1-10, тогда КА1-350 > КА1-150 > КА1-50 > КА1-10), для чего ресурс запрашивает информацию у более старшего аналога по годовой программе (А1-150 запрашивает у А1-350, а А1-10 - у А1-50, А1-150 и А1-350 и т.д.).
8 Далее в систему распределения ресурсов (создаваемую на основе многоагентных технологий) [3, 9] вносятся данные об имеющемся/планируемом персонале.
9 Производится моделирование выполнения производственного плана (система создает необходимое количество экземпляров агентов «ресурс» [4] - для оборудования и рабочих, на основе заданной номенклатуры формируется массив агентов «деталь» [4], а на основе технологий изготовления - массив агентов «операция» [4]. Созданные агенты, действуя по заложенным в них алгоритмам и путем переговоров [7, 8], формируют календарный план изготовления деталей с учетом задачи ускорения изготовления продукции [4].
10 Выдаются отчеты в виде сменно-суточного задания, графиков загрузки оборудования, персонала и т.д.
11 Проводится анализ результатов. Делаются соответствующие выводы.
Таким образом, если принять расчетное количество оборудования на программу 10, 20, 150 и 350 комплектов как имеющееся, заложить необходимое количество персонала, то с помощью системы распределения ресурсов можно произвести расчет выполнения плана заданной программы и определить возможность ее выполнения в целом, просмотреть «узкие места» (т.к. они так или иначе будут возникать в связи с переносом загрузки с одного оборудования на другое, а также в связи с одновременным запуском/подходом деталей в обработку на ту или иную операцию). При этом для проведения подобных расчетов вручную может потребоваться до нескольких дней - зависит от количества оборудования и номенклатуры, а при применении системы распределения ресурсов, затрачиваемое время ориентировочно составляет до 2 часов.
При наличии «узких мест» пользователь может определить, каким способом их можно «расшить» либо при помощи подбора более опытного персонала (т.е. принимается,
что на данном рабочем месте должен быть более опытный рабочий, возможно, достаточно только организовать работы в сверхурочное время), либо путем приобретения дополнительного оборудования, и вновь пересчитать возможность выполнения плана.
Заключение. Рассмотрена задача планирования производственных мощностей нового производства. Приведен пример расчета производственных мощностей для вновь организуемого производства. Предложен способ решения задачи посредством моделирования управления производственными ресурсами с помощью многоагентной системы распределения ресурсов.
Основное отличие предлагаемого подхода от общепринятых заключается в применении многоагентных технологий и учете неформальной информации при расчете производственных мощностей, что позволяет строить производственные календарные планы, которые точнее отражают реальную производственную ситуацию, повысить их качество, а также более точно планировать развитие производства.
Данное исследование частично поддержано грантами РФФИ №14-07-00811-а, №15-07-01565-а.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Загидуллин P.P. Управление машиностроительным производством с помощью систем MES, APS, ERP. - Старый Оскол: ТНТ, 2011. - 372 с.
2. Ржевский Г.А., Скобелев П.О. Как управлять сложными системами? Мультиагентные технологии для создания интеллектуальных систем управления предприятиями. -Самара: Офорт, 2015. - 290 с.
3. Ризванов Д.А., Чернышев Е.С. Управление ресурсами при календарном планировании производства и интеграция с информационными системами предприятия // Фундаментальные исследования. 2014. № 12 (часть 11). С. 2315-2319.
4. Ризванов Д.А., Чернышев Е.С. Многоагентный подход к календарному планированию производственных процессов //Материалы XV Байкальской Всероссийской с международным участием конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении». - Иркутск, ИСЭМ СО РАН, 2010. Часть III. - C.7-14.
5. Система управления производством «Гольфстрим». В фокусе - производство. Производственное планирование. Режим доступа: http://gulfstream-mrp.ru/functions/planning/ (дата обращения 10.05.2016).
6. Характеристика и функции MES-системы ФОБОС. Режим доступа: http://www.fobos-mes.ru/fobos-system/MES-system-characteristic-and-functions.html (дата обращения 10.05.2016).
7. Чернышев Е.С., Ризванов Д.А. Информационное и алгоритмическое обеспечение календарного планирования производственных процессов / Материалы XVI Байкальской Всероссийской с международным участием конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении». - Иркутск, ИСЭМ СО РАН, 2011, Т.2, С.17-25.
8. Чернышев Е.С., Ризванов Д.А. Календарное планирование производственных процессов / Принятие решений в условиях неопределенности. Межвузовский научный сборник. -Уфа, УГАТУ, 2010. С.83-89.
9. Чернышев Е.С., Ризванов Д.А. Математическое и информационное обеспечение для управления ресурсами при календарном планировании производственных процессов / Современные проблемы науки и образования. 2013. № 6. URL: http://www.science-education.ru/113-11301 (дата обращения: 25.12.2013).
10. MES система ФОБОС. Режим доступа: http://www.fobos-mes.ru/fobos-system/fobos-MES-system.html (дата обращения 10.05.2016).
11. MES-система для машиностроения PolyPlan. Режим доступа: http://www.fobos-mes.ru/sistema-polyplan/mes-sistema-dlya-mashinostroeniya-polyplan.html (дата обращения 10.05.2016).
UDK 004.89
RESOURCE MANAGEMENT IN DEVELOPMENT PLANNING OF MANUFACTURING FACILITIES Dmitry A. Rizvanov
PhD, Associate Professor, Associate Professor at Dept. of Computational Mathematics and Cybernetics, Ufa State Aviation Technical University, 12, K. Marx Str., 450008, Ufa, Russia
e-mail: office@ugatu.su Evgeny S. Chernyshev
Assistant at Dept. of Computational Mathematics and Cybernetics, Ufa State Aviation Technical
University, 12, K. Marx Str., 450008, Ufa, Russia e-mail: office@ugatu.su
Abstract. Planning for the development of production capacity is necessary to ensure the effective functioning of the enterprise. It is suggested to use the developed decisionmaking information support system in resource management in production scheduling to ensure orderly development of industries and the creation of new production facilities. This system is based on multi-agent approach for simulating work situations in their development. A distinctive feature of the proposed software is the integration of multi-agent technology and its own knowledge base, which allows to take into account informal information about the subject area.
Keywords: decision support, resource management, manufacturing facilities, multiagent approach.
References
1. Zagidullin R.R. Upravleniye mashinostroitel'nym proizvodstvom s pomoshch'yu sistem MES, APS, ERP [Management of engineering production systems MES, APS, ERP]: monografiya / R.R. Zagidullin. - Staryy Oskol: TNT, 2011. - 372 p. (in Russian)
2. Rzhevskiy G.A., Skobelev P.O. Kak upravlyat' slozhnymi sistemami? Mul'tiagentnyye tekhnologii dlya sozdaniya itellektual'nykh sistem upravleniya predpriyatiyami [How to manage complex systems? Multiagent technology to create intelligent business management systems]. - Samara: Ofort, 2015. - 290 p. (in Russian)
3. Rizvanov D.A., Chernyshev E.S. Upravlenie resursami pri kalendarnom planirovanii proizvodstva i integracija s informacionnymi sistemami predprijatija [Resource management in scheduling production processes and integration with enterprise information systems] // Fundamental'nye issledovanija. 2014. № 12 (Vol. 11), pp. 2315-2319 (in Russian).
4. Rizvanov D.A., Chernyshev E.S. Mnogoagentnyy podkhod k kalendarnomu planirovaniyu proizvodstvennykh protsessov [Multiagent approach to the scheduling of production processes] // XV Materialy Baykal'skoy Vserossiyskoy s mezhdunarodnym uchastiyem konferentsii «Informatsionnyye i matematicheskiye tekhnologii v nauke i upravlenii». -Irkutsk, ISEM SO RAN, 2010. Chast' III. - C.7-14 (in Russian).
5. Sistema upravleniya proizvodstvom «Gol'fstrim». V fokuse - proizvodstvo. Proizvodstvennoe planirovanie. [Production Management System «Gol'fstrim». Focus-production. Production planning]. Access mode: http://gulfstream-mrp.ru/functions/plannins/ (date of the application 10.05.2016) (in Russian).
6. Harakteristika i funkcii MES-sistemy FOBOS [Characteristics and functions of MES-systems FOBOS]. Access mode: http://www.fobos-mes.ru/fobos-system/MES-system-characteristic-and-functions.html (date of the application 10.05.2016) (in Russian).
7. Chernyshev E.S., Rizvanov D.A. Informatsionnoye i algoritmicheskoye obespecheniye kalendarnogo planirovaniya proizvodstvennykh protsessov [Informational and algorithmic support scheduling of production processes] // Materialy XVI Baykal'skoy Vserossiyskoy s mezhdunarodnym uchastiyem konferentsii «Informatsionnyye i matematicheskiye tekhnologii v nauke i upravlenii». - Irkutsk, ISEM SO RAN, 2011, T.2. Pp.17-25 (in Russian).
8. Chernyshev E.S., Rizvanov D.A. Kalendarnoye planirovaniye proizvodstvennykh protsessov [Scheduling of production processes] // Prinyatiye resheniy v usloviyakh neopredelennosti. Mezhvuzovskiy nauchnyy sbornik. -Ufa, UGATU, 2010. Pp.83-89 (in Russian).
9. Chernyshev E.S., Rizvanov D.A. Matematicheskoe I informacionnoe obespechenie dlja upravlenija resursami pri kalendarnom planirovanii proizvodstvennyh processov [Mathematical and information support for resource management in scheduling of production processes] // Sovremennye problemy nauki I obrazovanija. 2013. №6. URL: http://www.science-education.ru/113-11301 (Data obrashchenija: 25.12.2013) (in Russian).
10. MES-sistema FOBOS [MES-system FOBOS]. Access mode: http://www.fobos-mes.ru/fobos-system/fobos-MES-system.html (date of the application 10.05.2016).
11. MES-sistema dlya mashinostroeniya PolyPlan [MES-system for mechanical engineering PolyPlan]. Access mode: http://www.fobos-mes.ru/sistema-polyplan/mes-sistema-dlya-mashinostroeniya-polyplan.html (date of the application 10.05.2016).
