Календарное планирование. 
Диспетчерский контроль

Календарное планирование состоит в оптимальном упорядочении во времени множества работ, выполняемых на заданном оборудовании.

Календарное планирование является основной сферой практического приложения теории расписаний.

Теория расписаний представляет собой систему качественных и вычислительных методов, позволяющих упорядочить во времени использование системы машин для обработки некоторого множества изделий. При этом должны быть упорядочены определенные технологические условия и обеспечено достижение оптимального значения заранее заданного критерия качества расписания.

Трудности решения задач теории расписаний обусловлены большим числом вариантов упорядочивания. Обычно используются методы, основанные на эвристических правилах предпочтения или на случайном поиске.

Задача календарного планирования работы участка единичного или мелкосерийного производства формулируется следующим образом: т изделий (или серий) должны пройти обработку на одном или более из п типов станков.

Для каждого изделия (серии) задается технологический маршрут, т. е. последовательность номеров станков, на которых оно обрабатывается. Известны трудоемкости соответствующих операций. Предполагается, что одновременно на станке выполняется не более одной операции; операция, начавшись, не может быть прервана; последующая операция по обработке каждого изделия может начаться лишь по окончании предыдущей; длительность операций не зависит от последовательности их выполнения; время на транспортировку и переналадку станков невелико.

Цель заключается в построении календарного графика обработки изделий, оптимального с точки зрения некоторого критерия.

Критерии оптимальности можно разделить на два типа:

• 1) в зависимости от заданных сроков готовности: минимизация отставания от заданных сроков; минимизация издержек, связанных с невыполнением работы в срок; минимизация числа отстающих работ;
• 2) в зависимости от общей продолжительности обработки изделий: минимизация продолжительности календарного графика; минимизация простоев станков или пролеживания деталей; максимизация некоторого показателя использования оборудования; минимизация издержек на незавершенное производство и т. д.

Анализ отношений очередности операций удобно проводить на сетевых графиках.

Под сетевыми графиками понимают совокупность определенным образом упорядоченных работ и событий, отражающих собой процесс выполнения комплекса операций по созданию либо функционированию какой-либо системы и конечной цели данной системы или цепи работ и событий, отражающих их технологическую последовательность и связь.

Таким образом, основными понятиями сетевой модели являются работы и события.

Действительные работы предполагают наличие затрат времени, труда и ресурсов. Под ожиданиями понимают процесс, который занимает некоторое время, но не требует затрат труда и ресурсов.

Результаты выполнения одной или нескольких работ называют событиями. Каждое событие, кроме исходного и завершающего, являются одновременно начальным для одной работы и конечным для другой. Исходное событие представляет собой формулировку работ для начала по всему объекту. Завершающее событие представляет собой конечную цель всего комплекса работ.

Последовательность работ в сети, где каждое конечное событие является исходным для начала других работ, называется путем.

Наибольшее распространение получили сетевые графики, в которых объектами планирования и контроля являются календарные сроки выполнения работ (рис. 9.1). В этом случае оценивается продолжительность выполнения определенных работ, которая может быть определена с помощью одной оценки (детерминированные модели) или нескольких вероятностных оценок. Например, ответственные исполнители могут задавать оптимистические оценки (время выполнения работ при благоприятном стечении обстоятельств), пессимистические (время выполнения работ при самых неблагоприятных условиях), наиболее вероятные.

Рис. 9.1. Сетевой график.

В кружках указаны номера событий (результатов выполнения одной или нескольких работ); стрелки означают работы; цифры над ними называются временными оценками (они показывают ориентировочную продолжительность работ).

Реальные сетевые графики содержат сотни и даже тысячи работ и событий. Они могут приобретать вид таблицы (так называемое цифровое представление сети).

Методы и программы расчетов по сетевым графикам стандартны. Это позволяет вести расчеты на самых различных объектах.

Большое значение сетевые графики имеют для нахождения критического пути.

Критический путь — это непрерывная последовательность работ и событий от начального до конечного события, требующая наибольшего времени для ее выполнения.

Путь, наибольший по длине, определяет общую продолжительность изготовления изделия. Как бы быстро ни были завершены работы, лежащие на других путях, все равно придется дожидаться окончания первого (критического). Следовательно, для того, чтобы сократить сроки создания всего объекта в целом, необходимо прежде всего принять меры для сокращения продолжительности работ, находящихся на критическом пути. Знание критического пути дает возможность руководству сосредоточить свое внимание только на части работ, которые в данный момент определяют сроки разработки проекта в целом. Это свойство модели является особенно важным при создании сложных объектов, насчитывающих значительное число работ и событий.

Разница между продолжительностью критического пути и продолжительностью любого другого пути называется резервным временем пути.

Резерв времени события показывает, на какой предельно допустимый период можно задержать свершение этого события, не увеличивая при этом общий срок создания объекта.

На рис. 9.1 между событиями 2 и 7 проходят четыре пути:

• 1) через события 2, 5, 7;
• 2) через события 2, 6, 7;
• 3) через события 2, 3, 6, 7;
• 4) через события 2, 4, 5, 7.
• 1) Подсчитаем продолжительность (длину) путей:
• 2) 14 + 13 = 27 мин;
• 3) 5 + 4 = 9 мин;
• 4) 4 + 10 + 4 = 18 мин;
• 5) 4 + 5 + 13 = 22 мин.

Таким образом, самый длинный (критический) путь составляет 27 мин. Остальные пути имеют резерв времени.

Применение метода критического пути для разработки календарного графика работ по проекту предполагает выполнение следующих этапов анализа.

1. Определение целей и ограничений проекта.

Ограничения связаны с продолжительностью, стоимостью, наличием оборудования, персонала и т. д. Например, при реализации строительного проекта следует учитывать стоимость проекта, строгое соблюдение строительных норм и правил (СНиП), наличие рабочих.

• 2. Определение продолжительности каждой работы или операции. Ожидание также является операцией (например, бетонная плита должна затвердеть).
• 3. Анализ отношений очередности операций и составление сетевого графика, который отражает эти отношения. Отношения очередности могут определяться техническими причинами или исходя из требований техники безопасности, качества и т. д.
• 4. Построение календарного графика на основе оценок продолжительности операций, поиск критического пути, резерва времени на операциях, лежащих вне критического пути.

График позволяет оценить последствия запаздывания любой операции с точки зрения реализации всего проекта. Для корректировки возникшего отклонения возможны следующие решения:

• • организация сверхурочных работ или привлечение дополнительных работников;
• • организация параллельных работ по операциям, которые предполагалось выполнять последовательно;
• • сокращение продолжительности предстоящих операций.

В качестве инструмента оперативного планирования и управления производством могут использоваться учетно-плановые графики Ганта (циклограммы).

Они позволяют наглядно представить соотношение времени выполнения работ в планируемом периоде, загрузку оборудования.

В крайнем левом столбце таблицы записывают номера пунктов, в следующем — формируют содержание пунктов плана, наименование работ, используемое оборудование и т. п. Затем идут столбцы, соответствующие календарному времени выполнения плана. В этих столбцах отмечается время начала работы по пункту плана, а продолжительность соответствует длине отрезка, изображенного на плане (рис. 9.2).

Рис. 9.2. График Ганта.

Оперативное планирование должно соответствовать следующим требованиям:

• • обоснованности технико-экономическими расчетами на основе прогрессивных нормативов;
• • ритмичности и равномерности выпуска продукции;
• • комплектности незавершенного производства;
• • сокращению перерывов в движении предметов труда через последовательные этапы технологического процесса;
• • равномерности загрузки оборудования и площадей;
• • быстрому реагированию на технические и номенклатурные сдвиги производства.

Под диспетчерским контролем, или диспетчеризацией, понимают систему централизованного контроля и управления производственными процессами, осуществляемую диспетчером из центрального пункта при помощи технических средств связи, сигнализации, телемеханики и автоматики.

Его цель состоит в обеспечении равномерного и комплектного выполнения плана. Необходимость выполнения плана по комплектности возникает, когда изделия из одних цехов поступают в другие для сборки или укомплектования изделий.

Пример

Для сборки узлов машин цех должен изготовить пять видов деталей в количестве: деталь № 1 — 3; деталь № 2 — 1 шт.; деталь № 3 — 4 шт.; деталь № 4 — 6 шт.; деталь № 5 — 2 шт. По плану цех должен обеспечивать ежедневно деталями 200 узлов. За день имеются следующие данные о производстве деталей (табл. 9.1).

Таблица 9.1

Данные о выпуске деталей

Выполнение плана по комплектности характеризует процент выполнения плана по той детали, по которой план выполнен меньше, чем по другим. Очевидно, что отсутствие хотя бы одной детали не позволяет собрать узел. Таким образом, возможно собрать такое число узлов, на которое хватит деталей № 3. На каждый узел требуется четыре детали № 3 и из произведенного количества возможно собрать 780/4 = 195 узлов. Степень выполнения плана составит 195/200 = 0,975 (97,5%). При составлении плана на день необходимо принимать во внимание размер некомплектного задела деталей.

Особое значение для ритмичного хода производства имеют функции предупредительного контроля отклонений от установленного графика.

Диспетчеризация включает:

• • непрерывный учет и текущую информацию о фактическом ходе работ по выполнению установленного графика;
• • принятие оперативных мер по предупреждению и устранению отклонений от плана;
• • выявление и анализ причин отклонений;
• • координацию текущей работы взаимосвязанных звеньев производства в целях обеспечения ритмичного хода работы по установленному графику;
• • организационное руководство оперативной подготовкой всего необходимого для выполнения сменно-суточных заданий и календарных графиков производства.

В разных типах производства конкретное содержание диспетчерского руководства имеет ряд существенных особенностей.

В единичном производстве основным объектом диспетчерского контроля за ходом производства являются сроки выполнения важнейших работ по отдельным заказам.

Диспетчерский контроль осуществляется в этих условиях применительно к разработанным сетевым графикам выполненных заказов.

В условиях серийного производства главным объектом диспетчерского наблюдения являются установленные по плану сроки запуска и выпуска партий заготовок и деталей на всех участках производства, а также состояние складских заделов заготовок и степень комплектной обеспеченности сборочных работ в соответствии с графиком.

Под контролем диспетчера также должны находиться графики переналадки оборудования с учетом того, что серийное производство предусматривает постоянную переналадку оборудования.

В условиях массового производства диспетчерское наблюдение должно быть направлено на проверку соблюдения установленного такта работы поточных линий и норм заделов на всех стадиях производственного процесса.

Такой контроль осуществляется, как правило, с помощью суточных и часовых графиков работы.