ОДИН ИЗ ПОДХОДОВ К УПРАВЛЕНИЮ ПРОИЗВОДСТВОМ В УСЛОВИЯХ КРАТКОСРОЧНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ

ONE OF THE APPROACHES TO SHORT-TERM MANUFACTURING MANAGEM

Irina Bulgakova

candidate оf Econom. Sciences, associate Professor, Voronezh state University,

Russia, Voronezh

Vera Uhlova

candidate of Phys.-M. Sciences, senior lecturer, Voronezh state University,

Russia, Voronezh

Mary Philipson

candidate. tech. Sciences, senior lecturer, Voronezh state University,

Russia, Voronezh

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются проблемы мебельного производства, работающего в условиях краткосрочного (недельного) планирования. Показывается специфика предприятия, не позволяющая применять классические подходы к управлению. Формулируется задача построения оптимального расписания загрузки производственных мощностей с учетом специфики краткосрочного (недельного) планирования. В качестве объекта исследований выбрана одна из крупнейших мебельных фабрик России.

ABSTRACT

The article discusses the problem of furniture manufacturing functioning on a short-term (one week) planning basis. The specific features of the company that exist due to the impossibility of applying traditional approaches are being highlighted. The task of creating an optimal capacity utilization timetable is being formulated in view of the short-term planning approach. One of Russia’s biggest furniture companies has been chosen as the research target.

Ключевые слова: краткосрочное планирование; модульное производство; технологический цикл изделия; центры обработки.

Keywords: short-term planning; module manufacturing; production run; manufacturing centre.

Задачи, связанные с формированием расписания загрузки производственных мощностей в теории управления считаются хорошо изученными. Однако для тех предприятий, где в основу планирования работ положен стохастический процесс формирования заявок на обслуживание, применимость разработанных алгоритмов мало возможна. В первую очередь это связано с большой номенклатурой изделий и с существенными различиями в объемах партий, планируемых к запуску в производство. Между тем, спрос на такие алгоритмы постоянно растет: предприятия, ранее выпускающие продукцию большими партиями, в условиях экономического кризиса сокращают производство и переходят к объемам характерным для серийного производства, а лидеры позаказного – выходят на новый уровень работы и увеличивают объемы выпускаемой продукции, переходя от отдельных изделий к сериям. При этом для каждого предприятия прогнозирование на длительный интервал времени является сложной задачей. Максимальным прогнозным интервалом считается неделя. Этим и объясняется актуальность данной работы.

Рассмотрим производственные процессы одной из крупнейшей мебельной фабрики, номенклатура изделий (модулей) которой исчисляется несколькими десятками видов. В свою очередь каждый модуль состоит из пакетов. Формирование плана выпуска продукции производится на неделю. При этом учитываются остатки изделий на складе, прогноз спроса и потребности в рекламациях (возмещение заказчикам бракованных деталей). Началом производственного планирования (подготовительным этапом) считается заранее сформированная документация, отражающая состав пакетов, планируемых к производству, их количество, отдельные характеристики деталей, входящих в состав пакетов. На этом этапе планирования учитывается производительность оборудования, технологический цикл для каждого изделия, график работы персонала. Особенность данного плана, в том, что он позволяет провести предварительный анализ загруженности оборудования: некоторые пакеты изделий необходимо выпускать в единичном экземпляре (сопоставимо с заказным производством), а другие в количестве нескольких сотен изделий (большие партии).

На следующем этапе планирования, с учетом проведенного анализа, составляется расписание загрузки оборудования производственного цеха. При этом план должен быть исполнен в указанный срок, а оборудование производственного цеха загружено оптимально. Под оптимальностью здесь понимается загрузка оборудования таким образом, чтобы не было его простоя в течение смены более чем на 10 %. В случае превышения этого значения, оборудование в данную смену запускается, т. к. это экономически нецелесообразно.

Рисунок 1. Структура выпускаемого изделия (модуля)

Специфика мебельного производства, которую необходимо учитывать при построении расписания заключается в следующем:

1. состав изделий; каждое изделие (модуль) состоит из пакетов, пакеты в свою очередь из отдельных деталей, одни и те же детали могут входить в состав разных пакетов одного и того же модуля (рисунок 1);
2. технологический цикл изделия; производство изделия осуществляется посредством изготовления отдельных деталей; для каждой из них имеется своя технологическая карта, которая задает последовательность операций и время их обработки;
3. производственный цех; он состоит из нескольких центров обработки; каждый в свою очередь имеет несколько станков, которые могут быть взаимозаменяемыми; станки характеризуются производительностью, временем работы и списком операций, которые могут выполнять;
4. работа центров обработки; оборудование каждого из центров дает возможность загрузки деталей некоторыми минимальными партиями; распилочный центр предусматривает группировку деталей в зависимости от цвета и толщины материала; фрезеровальное оборудование – по карте присадке; станки для кромления – по цвету и толщине кромки;
5. упаковка; начинается после выпуска всех деталей, входящих в пакет; при этом важно, чтобы была готова вся партия одного вида пакетов, вид пакета определяется наименованием и цветом.

Пример схемы обработки отдельных деталей модуля на станках в соответствии с технологической картой приведен на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема обработки деталей модуля

Для построения расписания с учетом приведенной выше специфики была определена следующая задача:

Пусть в недельном плане выпуска имеется N – видов пакетов. Необходимо составить план загрузки оборудования производственного цеха для исполнения данного плана на период равный семи дням. При этом загрузка каждого вида оборудования должна составлять более 90 %, но не должны быть превышены нормативы производительности.

Детализируем постановку задачи. Имеется D – конечное множество деталей, содержащее номенклатуру i=1,…,N видов. Каждый тип деталей необходимо выпустить в объеме . Согласно технологической карте, для любой детали задана последовательность и длительность операций, которые выполняются на предписанном оборудовании. Цех состоит из множества центров обработки Z, всего таких центров k=1,…,K. Для каждого k-го центра известна его средняя производительность. Следует распределить детали  по всем центрам обработки  на период равный семи дням, так чтобы суммарное время работы каждого центра находилось в диапазоне 0.9-1 от указанной производительности. Иначе говоря, для каждой партии деталей  необходимо определить время начала обработки в каждом из центров, заданных технологической картой.

Рисунок 3. Схема работы алгоритма загрузки оборудования

В связи с тем, что ограничением задачи является определенная загрузка центров обработки, важно запускать их только при формировании определенного объема деталей. При этом в каждый из этих объемов партия одного вида деталей должна входить полностью. На практике это достигается организацией буферных зон, в которых накапливаются детали после каждой группы операций. На данном предприятии они имеют место после распиловочного, фрезерного, сверлильного, кромочного оборудования и перед конвейером упаковки.

Разработанный алгоритм для формирования расписания работы оборудования представим следующей схемой (рисунок 3).

Учитывая, что в рассматриваемом производстве существует 6 центров обработки, формализуем расписание каждого из них.

1. Центр распила:

2. Центр кромления:

3. Центр сверления

4. Центр фрезеровки:

5. Центр рилевки:

.

6. Центр упаковки

Алгоритм является эвристическим, дает целочисленное решение заданной точности, легко реализуем в любой среде разработки и позволяет находить решение для производственных задач без ограничений на количество оборудования и размерность номенклатурного ряда деталей. Кроме того, в нем легко реализуемы возникающие в процессе работы корректировки плана внутри периода планирования. Единственным недостатком, выявленным на момент разработки алгоритма, является сложность отладки программного решения на реальных данных, которые предусматривают номенклатурный ряд деталей в плане выпуска на неделю свыше 1000 наименований.

Список литературы:

1. Арендателева С.И. Математическое моделирование производственного планирования на малом предприятии // Вестник Тверского государственного университета. Серия «Прикладная математика». – 2010. – № 2 (17). – С. 97–109.
2. Катеринич А.М. Поэтапная модернизация системы оперативного планирования мебельного предприятия в условиях позаказного производства / А.М. Катеринич, Е.О. Коньшин, А.В. Стариков, А.А. Штондин // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса: Межвуз. сб. научн. тр., Вып. 9, Воронеж, ВГЛТА. – 2004. − С. 205–209.
3. Конвей Р.В., Максвелл В.А., Миллер Л.В. Теория расписаний. – М.: Наука, 1975.
4. Кунев М.С. Выбор подхода к построению системы планирования работ на машиностроительном предприятии / М.С. Кунев, А.С. Фирсов, Е.Н. Хоботов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». – 2009. – № 4. – С. 104–115.
5. Хоботов Е.Н. О некоторых моделях и методах решения задач планирования в дискретных производственных системах // Автоматика и телемеханика. – 2007. – № 12. – С. 85–100.