Главная | Обратная связь

Глава 3. Проектирование функциональных подсистем

Развитие АСУ пошло по пути создания функциональных подсистем, аналогично функциональным подразделениям административно-организационного управления. Этим определяется и структура системы и состав решаемых в подсистемах задач. Такой традиционный подход сохранен и в данной книге.

В перспективе можно ожидать перехода к принципиально иному подходу, когда в основу построения подсистем будет положена структура технологического процесса, для которого создается система управления.

По мере движения материального потока будут последовательно решаться задачи управления его движением, необходимой технологической обработки, обеспечения энергией, транспортными операциями и т.д.

Возможность использования на каждом рабочем месте встроенных или локальных вычислительных средств с объединением их в локальную сеть позволит создать гибкую управляющую систему, легко перестраиваемую в производстве.

Общие положения

 

Проектирование АСУ должно основываться на системной методологии. Системный подход в широком смысле означает, что прежде всего должны быть сформулированы цели, критерии эффективности и ограничения для системы в целом. Структуризация системы и дальнейшее ее проектирование должны охватывать как управляющую, так и управляемую части системы. Взаимосвязанное проектирование этих двух основных частей системы в наилучшей степени соответствует установленным целям и критериям. Однако для таких сложных систем, какими являются предприятия и производственные объединения, указанный подход крайне затруднен и имеются лишь отдельные попытки осуществить такое взаимосвязанное проектирование.

Не существует пока и отработанных методов построения модели функционирования предприятия, а на уровне отрасли не удается определить в количественных терминах цель и критерии эффективности.

В более узком смысле под системным проектированием понимают проведение системного анализа объекта управления и на этой основе проектирование АСУ. Если только предприятие не требует коренной реконструкции по его техническому и технологическому уровню, то в основном считаются заданными как технология, так и существующая структура системы управления. Констатация такого положения не означает согласия с тем, что оно является правильным и допустимым. Приходится признать, что существующий в этой области разрыв между теорией и практикой, чрезвычайная сложность объекта управления, большинства решаемых задач вынуждают мириться с существующим подходом к созданию АСУ.

Наиболее распространенная постановка общей задачи – обеспечение производства продукции в заданном объеме и ассортименте при минимизации совокупных затрат на ее производство. Максимизация производства отдельных наиболее важных видов производимой продукции применяется в тех случаях, когда ресурсы ограничены, продукция заведомо эффективна и дефицитна, а производство ее рентабельно и прибыльно. Если спрос на продукцию существенно зависит от принятых или перспективных цен, а объем и ассортимент продукции заранее не заданы и должны быть определены в процессе решения задачи, то обычно стремятся максимизировать прибыль.

Указанные постановки применимы главным образом к задачам планирования. Их декомпозиция в виде дерева целей по функциональным подсистемам может быть выполнена лишь экспертными методами. Поэтому в большинстве случаев проектировщики проводят оптимизацию по отдельным задачам в функциональных подсистемах, предполагая, что это улучшает работу системы в целом. Если разработка ведется по нескольким направлениям - одновременно разрабатываются задачи функциональных подсистем, информационного и технического обеспечения, то важно уметь сохранить взаимосвязь всех частей разработки, помнить при решении конкретных задач, особенно касающихся обеспечивающих подсистем, о системе в целом.

Выбор решений по техническим средствам во многом определяет возможности решения функциональных задач и, наоборот, принятые функциональные задачи в свою очередь предъявляют требования к комплексу технических средств. Сказанное относится в полной мере к информационному и другим видам обеспечения.

Для ускорения и снижения затрат на проектирование в настоящее время разработаны пакеты прикладных программ (ППП). Построение ППП по модульному принципу позволяет набирать из них программное обеспечение АСУ для конкретного предприятия. При этом разработчики ППП создают определенную функциональную избыточность, что позволяет выбирать из модулей с одинаковым функциональным назначением тот, который наиболее близок к условиям разрабатываемой системы. Независимость модулей позволяет использовать их в любых комбинациях. Вместе с тем разработчики системы должны помнить о необходимости учета ее индивидуальных особенностей. К ним относятся не только внешние по отношению к системе факторы, но и такие условия, как требования к частоте и точности решения задач, наличие и доступность исходной информации и т.д.

Другим уровнем типизации являются типовые проектные решения (ТПР). Их создание определяется возможностью декомпозиции системы управления на отдельные элементы, которые для различных систем могут быть одинаковыми. Выделение таких элементов, пригодных для многократного использования, и привело к концепции типовых проектных решений. В практике создания АСУ ТПР разрабатывались для различных уровней, вплоть до создания соответствующих программ. Однако на этом уровне они оказались не вполне удобными и вместо них употребляются пакеты прикладных программ. Применение ТПР может быть полезным при постановке задач и разработке математического обеспечения. Область их использования определяется, с одной стороны, степенью типизации задач, а с другой – близостью рассматриваемой задачи к тому классу, на который ориентировано данное ТПР.

Все ТПР разделяют на классы – Задача, Техника, Персонал.

Класс ТПР Задача предназначен для решения задач управления и, в свою очередь, разбивается на подклассы, каждый из которых ориентирован на определенную функциональную подсистему. В задаче выделяются ее организационно-экономическая сущность, алгоритм решения, исходные и выходные данные.

Класс ТПР Техника определяет состав, размещение и порядок использования комплекса технических средств.

Класс ТПР Персонал регламентирует действия персонала в условиях функционирования АСУ, определяет права, обязанности и ответственность лиц, работающих в АСУ.

Одним из основных условий создания высокоэффективной АСУ является ориентация ее на пользователя. При функционировании АСУ, решении задач управления действует большое количество ограничений, которые надо учесть при ее разработке. В процессе самого проектирования также существует много ограничений. Это приводит к тому, что в поисках лучшего пути, за который часто принимают наиболее простой, быстрый и дешевый, разработчики сознательно или подсознательно перекладывают часть возникающих проблем на пользователя. Этот путь чревах пагубными последствиями. Пользователи, в свою очередь руководимые стремлением минимизировать объем своей работы, не выполняют инструкции разработчика и игнорируют систему, которая не облегчает, а усложняет им жизнь. Следует при этом учитывать основную особенность АСУ – задачи управления могут решаться и решались до ее создания "вручную", без использования ЭВМ. В принципе их можно решать "вручную" и при наличии АСУ. Весь вопрос только в качестве, эффективности решений. Именно поэтому встречаются случаи, когда АСУ работает сама по себе, без какого-либо влияния на управляемый объект, а управление объектом осуществляется фактически без нее. Недопустимость создания подобных систем очевидна.

АСУ является инструментом управления, в котором решающую роль играет человек. Кроме таких задач, которые регламентированы руководящими материалами, многие задачи, причем не только справочного характера, но и оптимизационные, в определенной степени зависят от лица, которое их использует в процессе принятия решения. Наиболее индивидуальны и субъективны требования в отношении частоты и формы представления справочной и отчетной информации. Но даже и по основным функциям управления достаточно часто назначение нового руководителя влечет за собой изменение форм и методов управления и соответствующей постановки задач. В этих условиях от опыта разработчика зависит многое. Он должен решить, надо ли создавать оригинальные алгоритмы и программы, можно ли модифицировать уже используемые или найти готовые ППП. Практика создания и функционирования многих АСУ в нашей стране позволила выработать и регламентировать не только набор функциональных подсистем, но и выделить задачи наиболее общего характера применительно к АСУ определенных классов и назначения. Ниже описаны некоторые из таких подсистем.

§ 3.2. Технико-экономическое планирование

Технико-экономическое планирование – основа планового управления производством. Отсюда возникают задающие воздействия и исходные данные другим функциональным подсистемам. Выделение задач технико-экономического планирования в функциональную подсистему АСУ позволяет ускорить разработку планов; повысить их экономическую и научно-техническую обоснованность; обеспечить возможность быстрой коррекции планов при возникающих отклонениях в ходе их выполнения, должной последовательности и непрерывности планирования; установить методическое единство технико-экономического и календарного планирования.

К числу первоочередных задач технико-экономического планирования относят расчет производственной программы; нормативной себестоимости товарного выпуска продукции; нормативных калькуляций на деталь, узел, готовое изделие; нормативной трудоемкости производственной программы;, плановой численности производственных рабочих; планового фонда заработной платы производственных рабочих.

Расчет производственной программы. Как правило, расчет производственной программы совмещают с ее оптимизацией; при этом обычно используют один из двух критериев: достижение экстремальных значений одного или нескольких технико-экономических показателей, таких, как максимизация объема производства, прибыли, фондоотдачи, при заданных ресурсах и ограничениях или минимизация использования ресурсов при ограничениях на технико-экономические показатели.

 

Например, в качестве критериев возможно использовать выражения

а ограничения могут иметь следующий вид:

по оборудованию

по профессиям

по ресурсам

количество изделий j-го вида определено заданиями и ограничено только снизу или снизу и сверху:

Здесь а_ij – норма затрат рабочего времени оборудования i-го типа на выпуск единицы изделия j-го вида; X_j – планируемое количество изделий j-го вида; A_i – фонды времени работы оборудования i-го типа; т₁ - количество единиц оборудования i-го типа; b_kj - норма трудоемкости для k-й группы профессий при выпуске единицы изделия j-го вида; В_k - фонды рабочего времени по k-й группе профессий; т₂ - количество групп профессий; с_lj - норма затрат ресурсов l-и группы на выпуск единицы изделия j-го вида; С_l - фонды ресурсов l-й группы; т₃ - количество групп ресурсов; X_j, - соответственно нижняя и верхняя границы производственной программы по -му виду изделий. Для решения задачи обычно используют аппарат линейного программирования.

 

В большинстве случаев производственная программа до окончательного утверждения многократно согласовывается и корректируется, в том числе по неформальным соображениям. В связи с этим решения, полученные на ЭВМ, могут быть использованы как рекомендательные или исходные для дальнейшей обработки.

Расчет нормативной себестоимости. Себестоимость продукции является одним из важнейших экономических показателей, характеризующим эффективность производственно-хозяйственной деятельности предприятия. В основе определения себестоимости лежит величина затрат на производство продукции; на нее непосредственно влияют такие факторы, как производительность труда, расход материальных и трудовых ресурсов, объем производства и его изменения. Себестоимость товарной продукции, рассчитанную на основании нормативных калькуляций, называют нормативной. Как правило, расчет нормативной себестоимости товарного выпуска выполняют ежеквартально. Расчет ведется на одно изделие и на весь товарный выпуск. Исходными данными являются сведения о плановом количестве данного типа изделий, стоимости основных материалов за вычетом отходов, стоимости возвратных отходов, покупных и комплектующих изделий, основной и дополнительной заработной плате, отчислениях на соцстрах, расходах на содержание и эксплуатацию оборудования, освоение и подготовку производства, прочих производственных и непроизводственных расходах. Большая часть исходных данных получается в результате расчета нормативных калькуляций (см. ниже).

Нормативная себестоимость продукции по предприятию в целом определяется на основании сведений о плане выпуска изделий по заводу. Сначала определяется нормативная себестоимость по прямым затратам как сумма стоимости материалов и комплектующих изделий и основной заработной платы, приходящихся в соответствии с нормативной калькуляцией на одно готовое изделие. Затем, суммируя дополнительные нормативные затраты, определяют полную нормативную себестоимость. Умножая нормативную себестоимость каждого изделия на плановое количество выпуска этого изделия и затем суммируя по всем изделиям, получают нормативную себестоимость товарного выпуска.

Расчет нормативной калькуляции. Сумму производственных затрат на изготовление деталей, узлов и готового изделия, рассчитанную на основе действующих норм расхода материальных и трудовых ресурсов, называют нормативной калькуляцией.

Сначала определяют нормативную калькуляцию по прямым затратам на деталь на основании следующих исходных данных: нормативы расхода материалов и комплектующих изделий на одну деталь; нормативы отходов; пооперационные трудовые нормативы, цены и расценки.

 

Нормативная себестоимость по прямым затратам на одну деталь i-го типа определяется формулой

где a_il – норма расхода материалов j-го вида на одну деталь i-го типа; S_j - стоимость единицы материала j-го вида; a_ik - норма расхода комплектующих и покупных изделий k-го вида на одну деталь i-го типа; S_k - стоимость комплектующих и покупных изделий k-го вида; а_il - штучно-калькуляционное время на l-ю операцию по детали i-го типа; S_l – штучно-калькуляционная расценка на l-ю операцию.

При этом

 

где а'_il – "штучное" время - технологическое время на l-ю операцию; - подготовительно-заключительное время на l-ю операцию; r_i – размер партии деталей i-го типа. Значение S_l определяется, аналогично а_il, на основе расценок на рабочие и подготовительно-заключительные операции.

 

На основе материальных и трудовых затрат определяют косвенные затраты. Для этого используют специальный справочник распределения накладных расходов по калькуляционным статьям, в котором содержатся данные о дополнительной заработной плате, отчислениях на соцстрах, транспортно-заготовительных расходах, расходах по содержанию и эксплуатации оборудования, цеховых расходах и проценте косвенных затрат. Суммируя прямые и коссвенные затраты, получают нормативную калькуляцию на деталь.

Используя донные о вхождении деталей в узлы и узлов в готовые изделия, по структуре изделия определяют нормативную калькуляцию на узел и на готовое изделие как произведение нормативной калькуляции детали на число деталей в узле (или узлов в готовом изделии) плюс стоимость сборки и дополнительных расходов на транспорт, хранение и т.п.

Расчет нормативной трудоемкости производственной программы. Содержанием задачи является расчет затрат рабочего времени по нормам на выполнение производственной программы. Одновременно можно вести расчет нормативного фонда прямой заработной платы. Расчет ведется по основным цехам, а суммирование результатов дает нормативную трудоемкость производственной программы по предприятию. Исходными данными являются сведения о производственной программе – количество готовых изделий по наименованиям, пооперационные нормы времени и расценки на детали, узлы, изделия. Расчет заключается в раздеталировке изделий согласно заданной структуре изделия, определении норм затрат рабочего времени и расценок по деталям и дальнейшей свертки этих данных до уровня готовых изделий с учетом трудовых и денежных затрат на сборку, транспортные и другие промежуточные операции. В результате расчета выдаются сведения о затратах нормированного времени (в нормо-часах) на единицу изделия и на всю производственную программу на год с разбивкой по кварталам. Аналогично выдаются данные о фонде прямой зарплаты на производственную программу по нормам на изделие и на всю программу на год с разбивкой по кварталам.

Другие показатели технико-экономического планирования. Расчет плановой численности производственных рабочих позволяет получить значение этого показателя как по предприятию в целом, так и по цехам с разбивкой по профессиям. Это позволяет планировать дополнительную потребность в рабочих различной специальности, подготовку и повышение квалификации рабочих, проводить экномический анализ показателей по труду и заработной плате. Кроме информации о нормативной трудоемкости производственной программы исходными данными являются: задание по снижению трудоемкости, плановые проценты выполнения норм выработки по цехам и участкам, плановые проценты потерь рабочего времени, плановые затраты на прочую продукцию, план выпуска прочей продукции, отклонения по трудоемкости производственной программы, фонд полезного рабочего времени одного рабочего. В результате расчета выдаются сведения о плановой численности производственных рабочих, а также плановые данные по перечисленным выше показателям на год по предприятию, цехам и участкам.

Наличие сведений о численности рабочих по профессиям позволяет рассчитать плановый фонд прямой зарплаты производственных рабочих и на этой основе – плановый фонд заработной платы производственных рабочих. Для этого используется информация о плановых процентах премии; доплатах за работу в ночное время, неосвобожденным бригадирам, за обучение учеников и пр.; дополнительной заработной плате за очередные и учебные отпуска, за выполнение государственных обязанностей и др.; о повышении удельного веса технически обоснованных норм.

Кроме перечисленных выше расчетов могут быть определены плановая и фактическая стоимости основных фондов; плановые и фактические суммы амортизационных отчислений; плановые и фактические суммы платы за фонды; сводные сведения о планируемых премиях по фонду зарплаты, доплатах различных видов, дополнительной зарплате и другие на год по предприятию, цехам и участкам.

 

§ 3.3. Календарное планирование

 

Межцеховое календарное планирование. В массовом производстве межцеховое календарное планирование представляет собой в основном централизованное подетальное планирование. Это означает, что на основе плана производства готовой продукции, содержащего полный перечень выпускаемых предприятием готовых изделий, к которым относят и выпускаемые предприятием запасные части, узлы и детали, с указанием количества и сроков выпуска, составляется развернутый подетальный план для отдельных цехов и предприятия в целом. При этом система плановых расчетов является комплексной, охватывает все цехи основного производства, увязывая по срокам планы запуска-выпуска заготовительных, механических и сборочных цехов. Критерием оценки при составлении планов для сборочных цехов является выполнение заказов в директивные сроки, а для остальных - равномерность загрузки оборудования с учетом необходимости его профилактических осмотров и плановых ремонтов.

Межцеховое календарное планирование должно определять потребность в выпуске готовых изделий в соответствии с годовым планом с учетом имеющихся в наличии запасов таких изделий, а также находящихся в производстве к моменту планирования. Различают общую, или полную, потребность и чистую, определяемую как разность между общей потребностью и запасами. Кроме того, должны быть определены: общие и чистые потребности в компонентах - узлах и деталях; размеры запускаемых в производство партий; сдвиг во времени выпускаемых или запускаемых компонентов с учетом необходимого опережения; реакция на рост или уменьшение объема заказов или прогнозов изменения потребности в определенных видах готовых изделий.

Определение чистой потребности в готовой продукции и потребностей в компонентах относится к технико-экономическому планированию и входит составной частью в техпромфинплан предприятия; определение размеров и сроков запуска партий деталей – к задачам собственно календарного планирования.

Рассмотрим комплекс задач межцехового календарного планирования, как это реализовано в соответствующем пакете прикладных программ [2-2].

Первая задача комплекса планирование потребностей состоит из двух частей. В первой части на основании плана производства или выходных данных подсистемы прогнозирования спроса на готовую продукцию, если она имеется, определяется чистая потребность в готовых изделиях (включая запасные части и детали). Входными данными являются общие потребности, которые задаются в виде перечня готовых изделий, их шифров, требуемого количества по каждому из них и сроков исполнения. Эти потребности могут быть при необходимости увеличены на величину ожидаемых потерь. Сравнивая их с имеющимися запасами, определяют чистую потребность. Дополнительно рассматриваются оформленные заказы по отношению к общим потребностям по периодам времени. Выявленные несоответствия в дальнейшем устраняют путем соответствующих изменений в сроках исполнения заказов.

Выходом является чистая потребность в готовых изделиях, определяемая как требуемые количества и календарные сроки завершения изготовления изделий по каждому наименованию. Эти сведения имеют самостоятельное значение, а также являются входными данными для второй части задачи планирования потребностей, которая служит для определения чистой потребности в компонентах.

Для каждого изделия, выпускаемого предприятием, в память ЭВМ вводят нормативно-справочную информацию о структуре изделия в виде поуровневой входимости компонентов в изделия, с указанием наименований и шифров узлов и деталей, а также количества, необходимого для выпуска одного изделия.

Сначала с помощью такого массива осуществляют первый шаг разузлования, определяя для каждого изделия наиболее крупные компоненты, из которых оно состоит. Зная чистую потребность в изделиях, определяют общую потребность в компонентах первого уровня. Аналогично предыдущему, путем сравнения с имеющимися запасами определяют чистые потребности в этих компонентах. Затем выполняют следующие шаги разузлования, определяя для каждого последующего уровня дерева структуры изделия соответствующие компоненты и таким же образом определяя чистые потребности в них. Процесс продолжается до полного разузлования дерева структуры изделия, т.е. до получения сведений по каждой отдельной детали. Выходом являются чистые потребности по каждому наименованию и шифру детали с указанием количества и требуемых сроков завершения их изготовления.

Рис. 3.1

 

В межцеховом календарном, планировании решаются еще четыре независимые друг от друга задачи – планирование заказов, опережение, изменение потребностей, диалоговое планирование.

Задача планирования заказов предназначена для определения размеров партий деталей, т.е. разбиения чистых потребностей на отдельные партии такого размера, который соответствует принятой политике заказов для данного изделия. Возможны две политики - определение партий фиксированного, заранее заданного и хранящегося в памяти ЭВМ объема и переменного, вычисляемого объема.

В случае, когда плановые заказы на изготовление деталей имеют фиксированный объем, планирование заказов осуществляется следующим образом (рис. 3.1). Каждый раз, когда на определенный плановый период выявляется чистая потребность в деталях данного типа, оформляется плановый заказ. Если чистая потребность не удовлетворена, эта процедура повторяется. Когда чистая потребность удовлетворена, проверяется, остался ли резерв деталей. Величину этого резерва надо запомнить до следующего цикла определения чистой потребности.

При вычисляемом объеме партии заказываемых деталей важным является стремление оптимизировать размер партии. В общем случае это определяется сопоставлением издержек на хранение и на запуск партии деталей, т.е. издержек, связанных с наладкой оборудования и подготовкой к выпуску партии. При малых значениях чистых потребностей они накапливаются для выпуска партии оптимального размера. Возможные дополнительные издержки, связанные с задержкой удовлетворения чистой потребности, учитываются при определении оптимального размера партии. Если чистые потребности велики, оформляется несколько заказов на партии деталей, размер каждой из которых является оптимальным.

Во многих случаях, кроме политики заказов, размер партии определяется с учетом различных ограничений. Такие ограничения могут иметь временный характер; округление объема заказа и даты его завершения могут быть наложены на минимальное и (или) максимальное количество деталей в одной партии. Как политика заказов, так и ограничения могут быть определены для каждого вида деталей.

Определение размеров партий проводится по уровням структуры изделия.

Задача опережения предназначена для смещения во времени чистых потребностей и соответственно плановых заказов, чтобы правильно установить дату начала выполнения заказов. Это позволяет учесть время для изготовления деталей и узлов или для их закупки и получения. Длительность цикла изготовления или закупки узлов и деталей заранее вводят в память ЭВМ. Смещение заказов осуществляется по уровням структуры изделия, причем на каждом уровне - до перехода к аналогичным расчетам на следующем, более низком уровне. Одновременно со сдвигом начала заказа во времени проверяется, приходится ли полученная дата на расчетный или на более ранний период, когда завершение заказа в требуемый срок уже невозможно. В последнем случае выдается аварийное сообщение о несоответствии.

Задачу изменения потребностей решают в тех случаях, когда по внешним причинам надо изменить некоторые заказы или позиции плана без пересчета календарного плана в целом.

Входными данными являются: шифр изделия; новое значение требуемого количества; новая дата требуемого срока исполнения; номер заказа, если он уже существует; шифр изменения, указывающий его характер. Изменения могут быть как в сторону увеличения, так и уменьшения потребности. Вводить их следует с наивысшего для данного изменения уровня; для готовых изделий – с верхнего уровня структуры изделия.

Если изменение относится к подготовленным, но еще не запущенным в производство заказам, то соответствующие заказы корректируют. Необходимость изменения заказа, исполнение которого уже начато, выдается в виде аварийного сообщения о несоответствии.

Задача диалогового планирования позволяет прерывать и корректировать работу подсистемы на любом уровне планирования. Она облегчает просмотр и модификацию планируемых заказов, позволяет ответственному лицу регулировать и вводить в систему измененные значения количества изделий и даты их выпуска. Изменения, вносимые на определенном уровне, должны вводиться до перехода к следующему уровню.

Диалоговое планирование и изменение потребностей можно использовать совместно. Однако диалоговое планирование имеет более высокий приоритет. Система не может знать, на основе каких соображений был откорректирован тот или иной заказ. Поэтому если изменение потребностей требует пересмотра заказов, уже откорректированных в режиме диалогового планирования, то планируемые заказы не изменяются, о чем выдается соответствующее сообщение.

Важной задачей межцехового планирования является расчет мощностей. Он является основой для построения календарных планов и заключается в долгосрочном определении загрузки оборудования ресурсами. Предстоящие работы сопоставляются с располагаемыми ресурсами, в том числе рабочей силой, что позволяет так установить начальные сроки выполнения работ, чтобы обеспечить равномерную загрузку оборудования и выявить периоды времени, когда существует его перегрузка или недогрузка.

Задача планирования ресурсов получает входные данные о шифрах изделий, требуемых количествах и сроках их получения. Постоянные данные содержат информацию о располагаемой мощности каждого участка и рабочих мест, которую условно задают в единицах времени, обычно в часах. Различают максимальный и нормальный уровни ресурсов. Максимальный уровень определяется исходя из полной загрузки –трехсменной работы, семидневной недели и т.п. Нормальный уровень соответствует обычно принятому режиму работы.

Располагаемое время уменьшается на величину уже запланированной загрузки и резерва, необходимого для выполнения возможных срочных внеплановых работ. Может быть учтена эффективность работы (выполнение норм).

В память ЭВМ для каждого изделия вводят сведения по рабочим местам о технологическом времени работы оборудования, временах наладки, транспортировки и ожидания. По этим данным и данным о сроке завершения изготовления изделия определяется дата начала выполнения заказа без учета загрузки оборудования, а также загрузка этим заказом каждого участка и цеха. Получаемые загрузки вычитаются из располагаемого времени. Если возникают недогрузки, то начало выполнения заказа сдвигается на более раннюю дату, предпочтительно в наименее загруженные периоды времени. При перегрузке участка рассматривается возможность передачи работы на какой-либо иной, менее загруженный участок, если они взаимозаменяемы.

Чрезмерное удлинение цикла выполнения заказа нежелательно, так как при этом возрастает объем незавершенного производства. Если объем работ по всем заказам превышает производственные возможности, нормальное функционирование предприятия нарушается со всеми вытекающими из этого последствиями. Планирование мощностей позволяет предвидеть долговременный эффект от включения заказов в план и принимать соответствующие меры.

Внутрицеховое календарное планирование. Основной целью внутрицехового календарного планирования является обеспечение требуемых сроков выполнения заказов цехом в целом и его участками. Критерий эффективности – минимизация задержек фактических сроков выполнения заказов относительно запланированных с учетом приоритетов заказов, фиксируемых в виде весов задержек. Кроме того, учитывается необходимость улучшения других показателей, оценивающих работу цеха, таких, как степень использования трудовых и материальных ресурсов, себестоимость продукции, ее качество и т.п.

Постоянная информация, необходимая для решения задач внутрицехового календарного планирования, содержит сведения об участках и рабочих местах цеха, а также о заказах.

Под рабочим местом понимается некоторое оборудование, на котором выполняется одна или несколько однотипных технологических операций. Термин "рабочее место" отождествляется чаще со станком, чем с рабочим, так как для выполнения операций на одном рабочем месте могут потребоваться несколько рабочих.

Под участком, или рабочим участком, понимается некоторая совокупность из одного или более рабочих мест. Обычно рабочие места участка выполняют одинаковые или близкие по технологии операции.

Сведения о рабочих местах и участках содержат идентификатор рабочего места (участка); информацию о номинальном числе рабочих мест, в том числе по сменам (для участков); эффективность использования, т.е. коэффициент выполнения норм для конкретного рабочего места; среднее время транспортировки изделий до любого другого участка в цехе (если это время не включено в продолжительность операций).

Постоянные сведения о каждом возможном виде заказа содержат: идентификатор вида заказа; постоянное значение приоритета; список необходимых для выполнения заказа технологических операций (идентификаторы) в порядке их выполнения (технологическая карта); время подготовки к выполнению каждой операции (транспортировки после предыдущей операции, наладки станка или другого оборудования и т.п.) ; нормативное время выполнения операции.

Исходной переменной информацией для решения задач внутрицехового календарного планирования являются следующие сведения: перечень заказов, подлежащих выполнению; дополнительный коэффициент приоритетности каждого заказа; требуемый срок завершения; наиболее ранний возможный срок начала выполнения; количество изделий в заказе (при нескольких видах изделий – по каждому из них); перечень выполняемых заказов; текущее состояние каждой операции по каждому выполняемому заказу; наличие необходимых ресурсов - материалов, комплектующих изделий, рабочих соответствующей квалификации и т.п. Как постоянная, так и большая часть переменной информации содержится в информационной базе системы управления.

Основной задачей внутрицехового календарного планирования является составление сменного задания: для каждого участка и рабочего места указывается, какие заказы и в какой последовательности должны выполняться в течение смены. Если объем заказа превышает возможности его выполнения в течение смены, задание выдается пооперационно.

Задача решается в такой последовательности.

1. Для каждого рабочего места выстраивается очередь, состоящая из операций всех заказов, выполняемых на данном рабочем месте. Очередь выстраивается в порядке приоритетов, скорректированных по поступившей информации. Если операция может быть выполнена на различных рабочих местах, ее включают в наиболее короткую очередь.

2. На каждое рабочее место назначается первая операция. Ею является либо та, которая не закончена выполнением в предыдущей смене, либо первая из очереди.

3. Определяется время завершения назначенной операции. Если это время меньше конца планируемого периода, назначается следующая операция из очереди, в противном случае назначенная операция на данное рабочее место фиксируется.

4. Для каждой назначенной операции определяется ранний возможный срок ее выполнения как сумма времени ее завершения и времени транспортировки соответствующего изделия на следующее рабочее место.

5. Для назначенной операции проверяется, обеспечено ли ее выполнение ресурсами. Если ресурсы не обеспечены полностью, выдается аварийное сообщение для принятия мер. Следует отметить, что проверка обеспеченности ресурсами проводится ранее для заказа в целом, поэтому пооперационная проверка является контрольной, окончательно подтверждающей подготовленность к выполнению операции.

6. Пункты 3, 4, 5 повторяются до тех пор, пока на всех рабочих местах время завершения операций будет равно или больше времени окончания планируемого периода.

7. При назначении каждой операции следует проверить, выполняется ли условие завершения ее к назначенному сроку. Если этот срок не удовлетворяется, проводится поиск возможности выполнения ее в срок на каком-либо ином рабочем месте, с учетом приоритетов. Если такой возможности нет, выдается аварийное сообщение для принятия мер.

8. Если на каком-либо рабочем месте очереди нет, следует проверить, нельзя ли назначить операции из очередей других рабочих мест. Если таких операций нет, выбирается новый заказ из очереди заказов, в котором есть операция, подлежащая выполнению на данном рабочем месте.

В результате такого моделирования пооперационного выполнения заказов ежедневно выдаются сменные задания на 3-5 дней вперед. Для первой смены из этого списка задание подлежит выполнению, а для остальных является ориентировочным, позволяющим подготовиться к их выполнению. Задания корректируются по мере поступления информации о фактическом ходе их выполнения, изменениях приоритетов и т.п.

Внутрицеховое календарное планирование включает также задачи [2.2]: планирования, определяющего последовательность запуска; оценивания времени завершения; управления инструментами.

Задача планирования определяет последовательность запуска. Кроме определения сменных заданий, в которых указывается порядок поступления заказов на участки и последовательность их выполнения на рабочих местах, выдаются результаты анализа загрузки участков. Указывается число заказов, подлежащих выполнению на каждом участке по рабочим местам, число часов наладки оборудования и рабочего времени. Эти сведения могут быть обобщены для разных уровней руководства. Выдаются сведения о заказах в очереди на начало периода, поступление которых ожидается, и подлежащих завершению в конце периода.

При определении последовательности запуска заказов в производство исполнение многих заказов выходит за пределы того интервала времени, для которого выдаются задания.

Задача оценивания времени завершения операции выдает для таких заказов прогностическую оценку времени их окончания без подробного расписания их выполнения.

Сообщения о состоянии заказов содержат сведения о каждом выполняемом заказе. Идентификатором заказа является номер и наименование изделия. Указываются объем заказа (количество изделий), дата начала – планируемая и фактическая, текущий и последующие рабочие участки, какие операции осталось выполнить и как будет использовано время от момента выдачи сообщения до даты завершения выполнения заказа. По оставшимся операциям, нормам времени на обработку, транспортировку и рассчитанным временам ожидания можно получить оценку даты завершения заказа, сравнением которой с требуемым сроком определяется число дней опоздания или опережения. Место заказа или операции в очереди определяется правилом предпочтения. Приоритет может определяться многими факторами: степенью важности заказа, временем до срока завершения, числом и временем выполнения операций, стоимостью заказа и др.

Примером правила предпочтения является "резерв времени на оставшиеся операции". Разница между требуемым сроком выполнения и текущей датой уменьшается на суммарное время, необходимое для выполнения оставшихся операций (включая подготовительные операции, транспортировку и ожидание). Результат деления полученного числа на количество оставшихся операций дает резерв времени. Операции занимают место в очереди в порядке возрастающих резервов времени.

Задача управления инструментами осуществляет планирование, учет и управление инструментальным хозяйством. В процессе ее решения обрабатываются запросы на инструмент, выдаются сообщения о наличии и использовании инструмента, определяется очередность его получения. Она также позволяет определить: типы инструмента, по которым имеется дефицит; заказы, выполнение которых не обеспечено инструментом; дефицитность различных типов инструмента и нехватку складских помещений.

Кроме описанных выше в комплексе задач календарного планирования могут включаться задачи, обеспечивающие руководство информацией, повышающей эффективность управления. Информация о загрузке участка, например, по каждому участку содержит сведения по списку рабочих мест о наличии рабочего персонала на смену, ресурсе времени в часах, ожидаемой загрузке; сведения об итоговом времени наладки и обработки заказов, оценках сроков их поступления на обработку в сопоставлении с ресурсами на обработку; об объеме свободных ресурсов или их нехватке; об анализе опаздывающих заказов, в том числе о количестве операций и общем времени ожидания, которые могут быть сгруппированы по возможным сверхурочным работам.