ОГРАНИЧЕНИЯ И РЕШЕНИЯ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ ЗАГРУЗКИ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ

CONSTRAINTS AND SOLUTIONS IN OPTIMIZATION OF METALWORKING PRODUCTION WORKLOADS

Grigoriy Zamladchenko

master’s student, Department of Information Systems in Economics and Management, Russian New University,

Russia, Moscow

Evgeniya Stepanova

scientific supervisor, candidate of Sciences in Pedagogics, associate professor of the Department of Information Systems in Economics and Management, Russian New University,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

Статья исследует ключевые ограничения и методы решения оптимизации загрузки производственных площадей. Анализирует критические факторы: материальные ресурсы, параметры помещений, нормативные требования, риски временной остановки производства. Рассматриваются методы математического программирования для предварительного расчёта показателей простых систем и метода имитационного моделирования. Доказывается эффективность комбинированного подхода в сочетании математических методов и имитационного моделировании в итеративной валидации.

ABSTRACT

The article explores the key constraints and solution methods for optimizing production space utilization. It analyzes critical factors: material resources, parameters of premises, regulatory requirements, risks of temporary production stoppage. The methods of mathematical programming for preliminary calculation of indicators of simple systems and the method of simulation modeling are considered. It proves the effectiveness of the combined approach in combining mathematical methods and simulation modeling in iterative validation.

Ключевые слова: оптимизация загрузки, металлообрабатывающие производство, нормативные требования, производственные помещения, имитационное моделирование, математические методы, риски производства.

Keywords: loading optimization, metalworking production, regulatory requirements, production facilities, simulation modeling, mathematical methods, production risks.

Оптимизация загрузки металлообрабатывающих производств требует комплексного учета ограничивающих факторов при реализации оптимизационных мероприятий, таких как материальные ресурсы, технические параметры помещения, нормативные документы, регулирующие данную сферу деятельности, а также риски, связанные с вмешательством в деятельность производственного участка или общего комплекса предприятия.

Материальные ресурсы являются одним из ключевых ограничений, поскольку любые оптимизационные манипуляции требуют значительных затрат, которые должны быть потенциально окупаемыми либо укладываться в выделенный бюджет.

Проблема, связанная с помещениями, зависит от того, какое именно помещение используется для размещения производственных мощностей. От его характеристик может зависеть необходимость проведения оптимизационных мероприятий. Поскольку оптимизация производственных площадей представляет собой серьезные изменения в работе предприятия, важно оценить целесообразность ее проведения в конкретный момент времени.

Для соблюдения расстояний между оборудованием установлены следующие минимальные требования согласно Приказу Минтруда РФ от 27.11.2020 N 833Н [1]:

• Не менее 0,6м для малого оборудования с габаритами до 1,5 х 1,0 м;

• Не менее 0,7м для среднего оборудования с габаритами до 4,0 х 3,5 м;

• Не менее 1,0м для крупного габаритного оборудования до 8,0 х 6,0 м;

Проблема выбора оборудования заключается в том, что подбор должен основываться на текущих потребностях предприятия, но  в тоже время  должен учитывать аспекты дальнейших эксплуатационных издержек, к которым относятся амортизация оборудования, подвергающегося замене, потенциальное масштабирование выпуска продукции и расширение спектра обрабатывающих технологий [2]. При этом необходимо учитывать, что параметры помещений взаимосвязаны, и изменение одного из параметров влечёт за собой изменения всех остальных. По этой причине важно соотносить и выделять необходимые требования и возможности предприятия, чтобы изменения были одновременно эффективными и реализуемыми в рамках установленных бюджетов.

Возможна временная остановка производства из-за изменений, вносимых в цепочку производственных операций, это может привести к прерывание налаженного хода изготовления изделий [3], что влечет убытки, до момента введения участка в эксплуатацию и наладки его процессов под общий рабочий ритм других бизнес-процессов предприятия.

В качестве инструментов реализации оптимизационных мероприятий могут использоваться различные подходы. Программные математические методы используются для расчета значений для последующих оптимизационных действий, но данные методы не могут эффективно применяться для сложных систем и большим множеством объектов. Для комплексного решения оптимизационной задачи целесообразно использовать методы эвристики и имитационного моделирования, способные учитывать различные факторы и особенности ограничений металлообрабатывающего предприятия. В частности, метод имитационного моделирования является универсальным мощным инструментом, позволяющим визуализировать деятельность системы и собирать данные о её функционировании.

Имитационное моделирование представляет собой инструмент для экспериментального исследования виртуальных объектов, копирующих основные фактические параметры реальных, путем имитирования поведения системы, функционирующей в разных временных положениях [4]. Несмотря на значительные возможности проработки разнообразных сценариев и условий, формирующих комплексное решение задачи, метод имеет ряд недостатков. Однако благодаря виртуальности валидационного процесса, становится возможным проведения множество итераций модели для многовариантной проверки.

Комбинирование имитационного моделирования с общими математическими методами оптимизационными позволяет проводить итеративные изменения системы на основе показателей модели [5]. Сам процесс моделирования позволяет валидировать данные теории, тем самым способствуя развитию оптимизационной деятельности. Учет важных, но сложно прогнозируемых факторов может привести к некорректной работе моделируемой системы, для нивелирования данных аспектов применяются простые стохастические условия, а сложные зависимости абстрагируются для повышения точности отражения исследуемых показателей.

Список литературы:

1. Приказ Минтруда России от 27.11.2020 N 833н "Об утверждении Правил по охране труда при размещении, монтаже, техническом обслуживании и ремонте технологического оборудования" (Зарегистрировано в Минюсте России 11.12.2020 N 61413) // СПС КонсультантПлюс
2. Ляликов, Л. Л. Анализ производственного потенциала современного предприятия (на примере ООО «металлообработка») / Л. Л. Ляликов // Дневник науки. – 2024. – № 10(94). – EDN PAFUHC.
3. Сагдеев, Д. И. Основы научных исследований, организация и планирование эксперимента : учебное пособие / Д. И. Сагдеев. — Казань : Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2016. — 324 c. — ISBN 978-5-7882-2010-9. — Текст : электронный // Цифровой образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/79455.html (дата обращения: 15.06.2025). — Режим доступа: для авторизир. Пользователей
4. Хазанович, Г. Ш. Имитационное моделирование для задач оценки технического состояния лифтовых установок : монография / Г. Ш. Хазанович, Д. С. Апрышкин, А. В. Панфилов. — Ростов-на-Дону : Донской государственный технический университет, 2023. — 125 c. — ISBN
5. Курдюков, В. И. К вопросу автоматизированного проектирования и имитационного моделирования производственных систем предприятий машиностроения и металлообработки / В. И. Курдюков, М. В. Давыдова, А. М. Михалев // Естественные и технические науки. – 2021. – № 2(153). – С. 129-135. – EDN BBNADQ.