Сетевые методы как средство автоматизации процесса планирования на предприятии

Ю.И. Долгова,

инд. предприним., juna@telecomdubna.ru,

г. Дубна

Представлена небольшая отечественная база данных «ЮНА-АСУП», где реализован метод сетевого планирования производства изделий машиностроения на предприятии. Построена конструкторско-технологическая сеть как информационная основа для планирования производства.

С помощью сетевых методов по всем узлам и деталям рассчитываются их опережения по отношению к готовому изделию. В результате таких расчетов получается готовый календарный план работ по всему циклу изготовления изделия. План полностью определен информацией, которая представлена в исходной конструкторско-технологической сети. Коротко ситуацию можно назвать так: плановики «отдыхают».

В базе выполнен также расчет критических путей, поиск замкнутых контуров и другие полезные расчеты.

Representing more domestic database " ЮНА-АСУП " where implemented method of network planning production of engineering products in the enterprise. Built Design and technological information network as the basis for production planning.

With the help of network methods for all units and parts of lead are calculated in relation to the finished product. As a result of these calculations is a ready work schedule around the manufacturing of a product cycle. The plan is fully defined information that is presented in the original design and technological network. Briefly the situation can be called like this: the planners' rest. "

The database is made as the calculation of critical paths, search loops and other useful calculations.

Введение

Сетевые методы известны в науке уже более 100 лет. За эти годы они показали свою замечательно высокую эффективность для обзора и планирования больших комплексов работ, но, похоже, в последние годы они несколько подзабыты.

Действительно, практически среди большинства программных комплексов по планированию производства нет таких программ, которые применяли бы или предлагали бы сетевые методы. Возможно, методы оптимизации в вопросах управления оказались более привлекательными, чем строгие и точные математические расчеты по временным характеристикам работ, представленных в сети.

В настоящей статье представлена небольшая отечественная база данных под названием «ЮНА-АСУП» (Access-2007) в которой реализованы сетевые методы расчета для планирования продукции машиностроения на предприятии [ 1, стр. 11-82 ].. Задача ставится и решается достаточно узкая и вполне конкретная – нужно выполнить функцию планирования на заводе полностью автоматически, т.е. с помощью соответствующих расчетов определить даты начала и окончания каждой технологической работы по всему циклу изготовления изделия.

Дело в том, что в машиностроении конструкторская спецификация уже представляет собой готовую иерархическую сеть, где каждая связка «узел – деталь» или «узел – узел» является прообразом будущей работы. Добавление технологических данных не нарушает структуру этой сети, а лишь детализирует ее.

Для решения плановой задачи сетевые методы рассчитывают всего две основные величины: 1) полное количество деталей и узлов на изделие и 2) опережение каждой детали или узла по отношению к головному изделию. Опережение какого либо предмета в сети определяется как путь максимальной длины, соединяющий его с готовым изделием. Фактически расчет опережений дает возможность запускать каждую работу так, чтобы она обеспечила выпуск основного изделия точно в срок.

Когда руководство укажет дату выпуска изделия, все опережения из относительных величин станут конкретными датами запуска и выпуска работ. План будет готов по всему циклу изготовления изделия от начала до конца.

Преимущества сетевых методов [ 2 ]. Постановка задачи такова – руководство предприятия уже знает ближайшие цели своего производства и поэтому задает всего три директивных параметра:  какие изделия, на какую дату и в каком количестве нужно произвести.

Рис. 1. Изделие А. Условные обозначения: цифры свободные – это количество, с которым младший предмет входит в старший; цифры внутри прямоугольников – это время выполнения работы Т (её производственный цикл).

От этой директивы и будет выполнен расчёт на основе созданной констукторско-технологической сети (КТС). Кстати, сеть вручную строить пользователю не нужно, всю необходимую обработку исходных данных выполнит компьютер. (см. рис.1).

Вывод №1

Обеспечена полная автоматизация процесса – готовый план по запуску и выпуску всех работ по всему циклу изготовления изделия.

Однако тут надо осознать существенное отличие полученного плана от всех обычных разрабатываемых планов-графиков на предприятиях - ведь для расчета этого плана, хороший он или плохой, ни один плановик ещё не приложил руку. План полностью определен той информацией, которая была представлена в исходной информационной базе. Коротко ситуацию можно назвать так - «плановики отдыхают». Здесь в сети просто собраны в общую цепочку все технологические операции, которые на каждом участке считаются нужными и правильными. База данных выступает лишь в роли расчетчика, заменяя собою обычного плановика.

Если план не понравится руководству либо по срокам, либо еще по каким-то параметрам, самое время заняться обзором, анализом и совершенствованием своей технологии и своего собственного производства.

Вывод №2

Получены принципиально новые большие возможности для анализа и оптимизации общей картины планирования на предприятии.

1) Прежде всего система может рассчитать так называемый критический путь, т.е. самый длинный

путь по времени во всем изделии. Именно этот путь определяет производственный цикл изготовления каждого изделия. Анализ критического пути – это содержательный и смысловой момент, только специалисты могут определить слабые и узкие места в своей технологии и далее вносить изменения для совершенствования производственного процесса.

Кстати, критических путей в сети может быть несколько или даже много. Дело в том, что совсем не обязательно привязывать все первоначальные работы к некоторой условной начальной точке, как это традиционно делалось, Это искусственная операция и она совсем не соответствует реальному производству. Например, изготовление какой-то тары для изделия может быть начато всего лишь за несколько дней до его сдачи, хотя полный цикл может составлять не один месяц.

На рисунке сеть может быть похожа на какой-то паук со многими лапками (см. путь А5 – А2 – А1 на рис. 1). Умение работать с критическими путями в сети – это новая возможность и хороший инструмент в помощь управленцам всех уровней руководства на предприятии.

2) Кроме критических путей очень важно уметь вычислять резервы времени у работ в сети.

Эта функция решена в программном комплексе. Каждая работа в сети может находиться в одном из двух состояний: либо она лежит на критическом пути и тогда не имеет никакого резерва времени, либо она не находится на критическом пути и тогда имеет некоторый резерв свободного времени. Эти работы можно перемещать по времени, не нарушая сроков выполнения главной цели – фактически здесь будут показаны обычные простои. Резервы времени у работ в сети можно и нужно рассчитывать и предлагать руководству для анализа, как инструмент для принятия соответствующих управляющих действий.

3) Нужно отметить, что взгляд на состав изделия как на сеть накладывает ряд дополнительных, более жестких требований к обработке, чем при описании его как простого списка записей.

Действительно, сеть по смыслу должна быть связной, не иметь разрывов от любых деталей до готового изделия. Связность исходной сети состава – это её объективное и необходимое свойство, обеспеченное на этапе проектирования конструкторской службой. Разрывы в исходной сети относятся к числу грубых ошибок - это могут быть узлы, не привязанные к другим вышестоящим узлам или узлы, не имеющие своего состава (какая-то потеря).

Предлагаемая БД выполняет контроль исходной сети на поиск разрывов в ней. Возможна на практике и ещё одна логическая ошибка в сети – появление так называемого «замкнутого контура» или «цикла». Появление замкнутого контура в сети является очень грубой ошибкой, которая заканчивает алгоритм отрицательно. С точки зрения реальных производственных сетей такая ситуация не имеет смысла: ни одна последовательность работ не может замыкаться сама на себя, так как все работы должны вести к одной цели – выпуску готового изделия. Это может быть только привнесенная ошибка. Однако без её решения нет гарантии в успешном выполнении задачи.

Поиск и контроль замкнутых контуров решен в данной программе. Другие подходы даже не говорят об этих проблемах, хотя такие же ошибки вполне типичны при любой обработке.

4) Вероятно, было бы очень полезно изучить долю работ по времени, которые можно отнести к операциям перемещения или пролеживания по сравнению с чисто производственными операциями.

Словом, обзор сетевого плана работ по изделию в целом – это скорее уровень аналитического исследования технологии в целом, это обзор и оценка специалистами её сильных и слабых сторон.

Однако если у руководства нет возражений к картине планирования, полученной на основе сетевых расчетов, то имеем абсолютно готовый план запуска и выпуска всех работ от начала изготовления изделия до конца и нужно только выполнять его как можно точнее в цехах.

Вывод №3

Построена единая универсальная информационная база по предприятию в целом. Так как ничто не мешает слить все частичные конструкторско-технологические сети-изделия в одну большую сеть, то и получим тем самым общую информационную сеть по всему предприятию.

Вероятно, многие программы могут утверждать, что они создают единую базу по предприятию. Но разница с другими подходами состоит в том, что при сетевых расчетах видно сразу всю перспективу изделия вперед, все связано и нельзя произвольно двигать какие-то работы туда или сюда, не нарушая общую технологию, принятую на предприятии.

В то же время, многие системы, например, СПРУТ [ 3 ] или ORTEMS [ 4 ], предлагают красивые многоцветные графики Ганта, где оператору-плановику предлагается двигать работы вправо или влево по своему усмотрению. Например:

«Типичный рабочий день планировщика производства, использующего систему ORTEMS, разбит на две части: до обеда и после обеда :) . До обеда – подготовка данных для планирования (планирование на ближайшие 3-14 дней – для предприятий с коротким циклом производства); после обеда – подготовка сменных заданий с учетом факта выполнения за предыдущие сутки». ORTEMS [4]

Очевидно, предполагается, что оператор «знает» положение дел не только на своем участке, но и всю картину на предприятии в целом. Правда, в это достаточно трудно поверить, так как система при этом не формулирует никаких общих критериев, которые бы позволили видеть результаты различных сдвигов на других этапах в производстве изделия.

Вывод №4

Необходимость доработок в БД «ЮНА-АСУП». Нужно отметить исключительную простоту структуры предлагаемой базы данных. Так, описание основной входной информации состоит всего из 7 таблиц, где на конструкцию изделий отведено две таблицы, на технологию - четыре и ещё одна таблица отведена для справочника материалов и других ресурсов. Зато здесь нет практически ни одного лишнего байта, здесь всё необходимо и нужно. Здесь представлен самый минимум исходных данных и выполнен самый минимум программирования, но и этот минимум позволяет решить поставленную задачу планирования производства положительно.

Однако такая простота несёт с собой и ряд ограничений.

Главный вопрос - является ли работа предлагаемой базы данных в настоящем виде достаточной для полноценного планирования на машиностроительном предприятии? Нужно признать, что нет. Расширение её, естественно, необходимо. Нужно добавить, например, функцию учета производства, нужно представить более подробно технологические данные, добавить файл по учету материалов на складах для расчета обеспеченности плана ресурсами и некоторые другие моменты, которые достаточно подробно изложены в работе [1, стр. 48-62]. Однако нужно заметить, что все перечисленные доработки не нарушат основного ядра системы, а лишь расширят её.

Итоги

В итоге всего выше сказанного можно сделать вывод, что предложенный аппарат сетевых расчетов, действительно, представляет собой разумную и объективную дорогу управления и совершенствования производственного процесса в машиностроительной индустрии а основе точных и однозначных расчетных данных.

Значит ли это, что сетевые и оптимизационные методы взаимно исключают друг друга или имеют какие-то непримиримые противоречия. Вероятно, это не так.

Вероятно, более правильным и широким был бы следующий вывод о роли сетевых и оптимизационных методов в вопросах планирования производства на предприятиях:

В целом по изделиям и по предприятию должны работать сетевые методы, а на отдельных напряженных участках, которые определит руководство завода, вполне возможно успешное применение тех или иных методов оптимизации.

Литература

1. Долгова. Ю.И. О программных комплексах по планированию производства. Москва, Экономика, 2015. Стр. 188.

2. Долгова Ю.И Сетевое планирование на машиностроительном предприятии. Журнал «Промышленные АСУ и контроллеры» № 7 за 2015 г. стр. 38-47.

3. СПРУТ - http://www.sprut.ru/products-and-solutions/products/sprut-okp/promo.

4. ORTEMS http://www.ortems.ru/.

5. Свидетельство о государственной регистрации базы данных «База данных «ЮНА-АСУП» - Планирование машиностроительного производства» № 2012621039 от 5 октября 2012 г. Правообладатель: Долгова Юнона Ивановна (RU) Автор: Долгова Юнона Ивановна (RU).