Организационно-технологическое управление многономенклатурным производством

Одним из основных достижений современной технологии машиностроения является определение принципиальных направлений развития автоматизации мелкосерийного и серийного производства. Эти пути заключаются в создании гибких автоматизированных производственных комплексов, таких как гибкие автоматизированные участки (ГАУ). Современная концепция ГАУ предполагает включение в его состав не только технологического оборудования с ЧПУ, но и автоматизированных транспортно-складских систем, загрузочных устройств, устройств хранения и доставки инструмента, а также агрегатов, автоматизирующих вспомогательные операции (мойку, сушку, многопараметрический контроль и т. д.). Выдача команд на доставку нужной детали к нужному станку в нужное время и обеспечение соответствующими управляющими программами и инструментом процессов обработки осуществляются от управляюще-вычислительного комплекса, также входящего в состав ГАУ.

На ГАУ можно достичь высокого (до 0,9 и более) коэффициента использования станков, для чего необходимо обеспечить его эффективную загрузку во взаимодействии с остальным производством, смежными службами, руководящим персоналом и плановыми службами. Эта задача в условиях многономенклатурного производства оказывается весьма трудоемкой, и при традиционных методах ее решения сроки разработки планово-организационных мероприятий и документов не соответствуют требуемым срокам, которые определяются производственными возможностями ГАУ. Современным подходом является автоматизация разработки плановых документов и взаимообмена информацией между ГАУ и названными выше подразделениями на основе широкой компьютеризации.

Основное информационное понятие производственного процесса — это партия обработки. Партия обработки характеризуется шифром образующих ее деталей, относящимся к ней технологическим маршрутом, числом деталей в партии, плановой датой запуска, плановой датой выпуска, обеспеченностью и текущим состоянием.

Подготовку заказов, заданий, расписаний и других директивных указаний, предназначенных для ведения производственного процесса и направленных на исполнение с учетом ранее выданных указаний, принято называть организационно-технологическим управлением.

Организационно-технологическое управление должно охватывать все составные части ГАУ и функциональные связи между этими частями, возникающие в процессе производства.

Основными составными частями ГАУ являются:

• • рабочие места;
• • объекты обработки (партии деталей);
• • компоненты производственного процесса, необходимые для его осуществления (заготовки, инструмент, приспособления, управляющие программы, рабочая сила, материалы, комплектующие изделия).

С точки зрения организационно-технологического управления на ГАУ должны выполняться следующие функции:

• • учет наличия, заказ и управление поставкой заготовок, а также размещение их в накопителях;
• • учет наличия, заказ и разработка управляющих программ и сопроводительной документации и размещение этих программ в памяти управляюще-вычислительного комплекса;
• • учет наличия, заказ на комплектацию, сборку, заточку, регулирование, а также на другие виды подготовки инструмента;
• • составление расписаний, т. е. формирование последовательности движения деталей и других грузоединиц между складом и станками, а также последовательности управляющих программ;
• • учет наличия и заказ технологической оснастки;
• • организация отправки и получения деталей с внешних операций;
• • формирование последовательности выдачи управляющих программ на рабочие места;
• • формирование последовательности доставки комплектов инструмента и оснастки к рабочим местам и удаления их оттуда;
• • организация выгрузки готовых деталей из накопителей и отправки их с ГАУ с необходимыми сопроводительными документами.

Организационно-технологическое управление охватывает следующие рабочие режимы, понятия и задачи, которые будут рассмотрены ниже.

Предварительное планирование (ПП) — комплекс задач, включающий в себя оценку принципиальной выполнимости месячных планов запуска, формирование партий запуска и предварительного плана работ ГАУ, а также формирование заказа на заготовки. Отрезок П П — это отрезок времени (обычно месяц), на который формируется предварительный план работы ГАУ.

Наличные и требуемые фонды времени работы оборудования — это фонды времени (месячные, квартальные и др.), необходимые для выполнения планов, а также те, которыми располагают различные группы оборудования. К этой же категории понятий относятся недостающие и неиспользуемые фонды времени по группам оборудования.

Оперативное планирование (ОП) — комплекс задач, включающий в себя формирование расписания работы оборудования и составление основных директивных документов, определяющих функционирование ГАУ на ближайшее время. К таким документам относятся сменно-суточные задания по рабочим местам ГАУ, задания на отправку партий на внешние операции, задания на отправку партий заготовок на обработку, задания на поставку комплектов инструмента и приспособлений. Этот комплекс задач может также содержать прогноз состояния процесса производства и рекомендации по улучшению его хода.

Оперативное планирование характеризуется следующими основными понятиями:

• • отрезок оперативного планирования — это отрезок времени, для которого составляется расписание работы оборудования (смена, сутки, неделя, месяц);
• • сеанс оперативного планирования — это отрезок времени, непосредственно затраченный на составление плана;
• • период оперативного планирования — это отрезок времени между двумя соседними сеансами оперативного планирования (полусмена, смена, сутки);
• • расписание работы оборудования — это формируемый в сеансе планирования график загрузки всех рабочих мест ГАУ, содержащий данные о времени начала и конца каждой выполняемой элементарной работы;
• • корректировка расписаний работы — это изменение ранее составленного расписания в промежутке времени между двумя сеансами ОП;
• • сменное задание рабочему месту (на запуск и на выпуск) и задание на отправку партий на внешние операции — это директивные плановые документы для системы диспетчерского управления или для персонала ГАУ;
• • задание на комплектование партий — это директивный плановый документ для системы диспетчерского управления, формируемый при запуске партий.

При выполнении операций учета используются следующие данные:

• • сведения о выполнении планового задания рабочими местами ГАУ (фактическая информация о работе, проделанной на рабочем месте за смену);
• • сведения о выполнении внешних операций (фактическая информация о партиях обработки, поступивших на ГАУ после выполнения операций на внешнем оборудовании);
• • сведения о браке (фактическая информация по партиям и операциям о числе деталей, которые следует исключить из партий обработки);
• • сведения о ликвидации брака (фактическая информация по партиям и операциям о числе деталей, которые следует включить в партии обработки);
• • план ликвидации дефицита заготовок (плановая информация, которая формируется при невыполнении плана поставки заготовок).

При планировании в рамках организационно-технологического управления решаются две принципиальные задачи. Прямая задача планирования заключается в формировании расписания работы оборудования по заданным исходным данным о составе оборудования и о директивных сроках выпуска. Обратная задача планирования заключается в выработке на основании расписания работы оборудования рекомендаций о необходимых изменениях исходных данных, например о необходимости введения сверхурочных работ.

Ряд известных критериев качества планирования (минимум времени простоев оборудования, максимум коэффициента использования оборудования, минимум суммарного времени переналадок и др.) имеет целью обеспечить максимум производительности. Однако при работе ГАУ в реальной производственной среде требуется достижение не максимальной, а заданной производительности, но с максимально возможной степенью вероятности (с минимумом риска). Поэтому считается целесообразным использовать алгоритм составления расписаний работы оборудования, использующий имитационное моделирование движения так называемого фронта работ. Под фронтом работ понимается подмножество партий, для которых к моменту начала сеанса планирования имеются сведения об их полной готовности и обеспеченности для выполнения операции технологического маршрута, следующей за уже выполненной. Подобный алгоритм может быть использован как для предварительного, так и для оперативного планирования.

Функции системы организационно-технологического управления выполняются при работе любого производственного участка, автоматизированного в той или иной степени. Система организационно-технологического управления может работать как в составе АСУ ГАУ, так и автономно. В последнем случае она осуществляет обмен документами и массивами данных с персоналом.