<<
>>

1.6. Структура существующих систем оперативно-календарного планирования в автоматизированном производстве

Структура существующих систем ОКП концептуально отражает перечень задач, поставленных в соответствующих методиках и моделях, т.е. функциональные возможности различных систем ОКП зависят от поставленных задач и степени адекватности представленных моделей планирования.

Структурные особенности построения систем ОКП отражают, как правило, не только непосредственные задачи ОКП, но также задачи таких смежных, связанных в единой системе АС ТИП и АСУ ТП, подсистем, как диспет-чирование и управление.

Укрупненная структура таких систем представлена по принципу известных интегрированных систем оперативного управления производством, как MRP, MRP П и ERP [180,161, 29, 307,197], которые лишь декларативно представляют указанные выше подсистемы с возможностями приблизительных объемно-календарных расчетов и имитационного моделирования.

Большинство современных систем управления предприятиями класса ERP (MS Axapta, BAAN, R/3, PeopleSoft, Navisfon и др.) имеют в своем составе развитый

53

язык программирования, открытый для дальнейшего дополнения и развития того или иного функционала системы. В связи с этим возникает вопрос о возможности реинжиниринга этих систем по пути развития функционала ОКП до уровня соответствующего требованиям цехового детализированного планирования, в частности, в автоматизированном производстве [101,104]. В большинстве случаев такие попытки не приводят к положительному результату по причине того, что разработчики имеют дело с конечным звеном - готовым программным продуктом. Вне поля зрения остаются такие достаточно важные этапы, как: постановка задачи, разработка математической модели и алгоритмического обеспечения систем ОКП (рис. 1.15). При этом этап создания математической модели, основываясь на данных постановки задачи, как известно, порождает определенную модель данных и формальный образ задачи и вносит в данный образ состав критериев функционирования, ограничений и тех параметров производственной среды, которые будут учтены в дальнейшем.

Этап разработки алгоритма отражает особенности математической модели и определяет последовательность ее решения, поиска необходимых параметров расписания и значений критериев функционирования. Все эти данные интуитивно невозможно восстановить, руководствуясь лишь программным кодом.

В то же время большинство моделей и алгоритмов систем ERP/MRP П представлено в виде укрупненных системных и процессных моделей в нотациях IDEFxx, UML и т.п., т.е. для пользователей и сторонних разработчиков они представлены по принципу модели «черный ящик», что вносит существенные трудности в реализацию тезиса о возможности реинжиниринга данных систем в области развития функционала ОКП в такой постановке. Реинжиниринг этих систем, в ряде случаев, возможен лишь как реализация полного цикла проектирования систем ОКП (см. рис.1.15) с использованием комплексной методики создания систем ОКП [109,76].

54

«3»

Постановка

задачи —> «М» Математичес-кая модель i

—> «А» Алгоритм «П» Программа / А 1 ¦ 1 __М" 1 / (управляющее воздействие) Рис. 1.15. Порядок создания систем ОКП

В общем случае [23,242,57,19], структура существующих систем ОКП может включать в себя модули: формирования укрупненных плановых заданий, имитационного моделирования, предварительного объемного планирования, оперативного планирования, управления, диспетчирования и интерфейсы системы ОКП к системам диспетчирования и управления. В ряде случаев модуль имитационного моделирования отсутствует ввиду имитационного характера самого алгоритма оперативного планирования. На рис.1.16 представлена традиционная схема обобщенной структуры системы ОКП, ее связи с системами управления ГПС и диспетчирования.

Разработка план-графиков работы оборудования в большинстве таких разработанных ранее систем, как «ОКП-АСК» [295, 17, 18], «АВТОПЛАН» [296], «СОПЛ АСВ» [295, 227], «Прибор-Комплект» [205], «ИМИТАТОР-1» [206] и др., в большинстве случаев, носила характер имитационных моделей. Процесс планирования был поэтапным и начинался с разработки укрупненных поквартальных планов, которые потом дифференцировались на декадные и суточные цеховые оперативные план-графики работы оборудования.

Некоторые из систем обладают возможностью планирования по различным критериям из альтернативного списка, выбираемых в процессе планирования.

Эвристическая реализация алгоритмов оптимизации в какой то мере снижает эффективность формируемых расписаний, но наличие системы диспетчирования и обратной связи в виде пересчета план-графиков позволяет перестраивать расписание

55

оборудования в случае нарушения плана. Ограничением при этом служит отсутствие альтернативных маршрутных технологий в данных системах.

&

I

Подсистема диспетчирования

Диспетчирование Qzj)

ZZT°EZZ

Интерфейсы диспетчирования

=?

О

с

ь

Оборудование

Система управления

»

Подсистема ОКП

Формирование

укрупненных плановых

заданий

Имитационное моделирование

Предварительное

объемное

планирование

~^^—

Оперативно-календарное планирование

Система баз

данных

планирования

и производства

Рис. 1.16. Схема обобщенной структуры ОКП

Ни одна из систем не позволяет получать точные аналитические решения для расписаний работы оборудования, не имеет возможности оптимизации межцеховых расписаний и не учитывает большинства фушший, присущих интегрированным интеллектуальным системам ОКП, перечисленных в п.п.1.1, поскольку изначально не обладает комплексностью принятия решения вследствие укрупненных алгоритмов формирования расписаний. Кроме того, существующие системы диспетчирования, в большинстве случаев, рассчитаны на человеко-машинный фактор передачи информации (с использованием оповещения оператора АСУП, принимающего решение, сопроводительных документов, бирок и т.п.), без учета существующих на сегодняшний день широкого спектра аппа-ратно-программных решений в области сетевых промышленных технологий, что и определяет, в большинстве случаев, декларативный характер связи ОКП с системами диспетчирования и управления автоматизированного произвол-

56

ства, несмотря на достаточно широкий круг заявленных задач и многокон-турность управления [58], и отсутствие достаточно важных, для системы ОКП, информационных параметров и возможности автоматизированного управления производством согласно расчетным плановым показателям.

Системы ОКП в настоящее время находят развитие не только в составе программных продуктов, традиционно позиционирующихся на рынке в качестве систем управления предприятиями - «Галактика» [165], BAAN [204], R/3, «БОСС» [139, 15] и др., но также в составе программ экономико-аналитического характера - БЭСТ-Про [47, 203], «Парус» и др., в силу востребованности данных задач на предприятиях. Несмотря на отличия по функциональности и уровню автоматизации предлагаемых решений во всех перечисленных выше системах, наблюдаются общие особенности - практически полное отсутствие связи процесса планирования с системами проектирования ТП и упрощенность представления моделей расписаний, - в ряде случаев ис-пользуются одностадийные модели планирования с одним классом обслужи-вающих устройств, в большинстве случаев прослеживаются задачи аналити-ческого характера, присущие моделям ресурсного характера. Как выход из ситуации, разработчики данных продуктов предлагают развитие тех или иных моделей, отвечающих специфике машиностроительного производства, в рамках настройки и доработки тех или иных функциональных модулей, отвечающих за ОКП и другие задачи АСТПП, что при изначально высокой стоимости самих программных продуктов предполагает более чем значительные инвестиции в производство.

Необходимость комплексного подхода при решении задач управления производством, АСТПП и ОКП нашла отражение в концептуальных вопросах системного характера, что привело к унификации требований к подобным системам и появлению концепций MPR II - [180, 228], PDM [11, 218], TDM [127], PLM [299, 128], смысл которых - в консолидации задач в области АС

57

ТПП на базе единого информационного пространства предприятия и номенклатуры изделий. В настоящее время на рынке ПО существует большое количество различных систем с поддержкой данных концепций [12, 215, 294, 306 и др.], реализующих в том числе функции ОКП, характеризующихся не только степенью интеграции решаемых задач, но и неадекватностью оценки со стороны конечных пользователей по причине широкого спектра отраслей применения и существующих задач - в некоторых случаев в качестве моделей ОКП используются обобщенные модели workflow без учета сложной технологической составляющей объекта планирования на машиностроительных предприятиях. Существенным недостатком подавляющего большинства систем, в силу коммерциализации рынка программного обеспечения (ПО), является декларативный характер функциональности модулей ОКП и полное отсутствие информации о моделях ОКП, характеризующих их полноту и качество, возможности дальнейшего их развития.

В последнее время в литературе и производстве возрос интерес к системам организации производства, основу которых составляет системный анализ - это системы типа ТОС (Theory of Constraints [39]), 6С [166], Lean Manufacturing [28, 158] и др. Несмотря на попытки позиционировать некоторые правила этих систем для организации дискретного производства, к сожалению, отсутствуют какие-либо конкретные рекомендации по составлению расписаний с помощью указанных выше систем. В то же время данные методики могут быть использованы в системах ОКП, а также ERP-системах в качестве повышения общей культуры производства.

Наиболее полно задачи ОКП решаются в MES-системах (Manufacturing Execution Systems) и аналогичных по функционалу цехового планирования APS-системах (Advanced Planning and Scheduling Systems). Основу современных MES-систем [30, 284], таких, как «ФОБОС» [149, 157, 283], Preactor, ORTEMS (FINeCHAIN), Apriso, Averna Technologies, iRenaissance, Infor Ad-

58

vanced Planning и др. составляют, как правило, тщательно проработанные модули оперативно-календарного планирования и диспетчирования. Научная и практическая стороны данных продуктов проверялись, в ряде случаев, не одно десятилетие и поэтому планировщики MES-систем по многим параметрам являются лучшими по сравнению с аналогичными модулями цехового планирования систем классов ERP/MRP П. В то же время данные системы, большей частью удовлетворяющие требованиям большинства машиностроительных производств, не отвечают требованиям автоматизированного производства, поскольку большинство систем оперирует только одним классом обслуживающих устройств, приближенно оцениваются времена вспомогательных операций и отсутствует связь между процессами проектирования и планирования технологических процессов во времени.

Еще одной причиной того, что большинство систем классов MRP П/ERP не решает в полной мере задачи ОКП является вычислительная сложность построения и пересчета цеховых детализированных расписаний для всего предприятия за требуемое время, т.к. сам по себе класс задач построения расписаний даже для одного механообрабатывающего цеха относится к классу JVP-сложных задач. В связи с этим эффективным решением может являться взаимосвязь систем MRP П/ERP и MES (рис.1.17).

В данном случае ERP-система формирует объемные планы для цехов, а с помощью сессий MES-системы каждый цех формирует детализированные расписания. Данная система управления должна иметь два контура диспетчирования - внешний К\, отслеживающий возможность выполнения заданного объема при существующих временных ограничениях на горизонт планирования и сроки выпуска продукции конкретного наименования, формирующий соответствующую величину рассогласования А1, и внутренний контур К2, который формирует величину рассогласования Д2 в случае, если для того или иного цеха необходим пересчет расписания в случае его невыполнения по тем или иным причинам.

59

К1 - Контур диспетчирования «MES - ERP»

А1

План выпуска продукции по срокам и объемам

ERP/MRPII

Объемный план для п цехов

Расписания

Оперативный план для п цехов

Л

К2 - Контур диспетчирования «цеха - MES»

Производство (цеха)

Л2

Рис. 1.17. Взаимосвязь систем ERP и MES

<< | >>
Источник: Загидуллин Равиль Рустэм-бекович. Система оперативно-календарного планирования автоматизированного механообрабатывающего мелкосерийного производства на основе комплексных моделей [Электронный ресурс] : диссертация... д-ра техн. наук : 05.13.06. - Москва: РГБ,2007. - (Из фондов Российской Государственной Библиотеки).. 2007

Еще по теме 1.6. Структура существующих систем оперативно-календарного планирования в автоматизированном производстве:

  1. § 5. Планирование работы вспомогательных производств специализированного управления
  2. 2.3. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДРУГИХ ВИДОВ ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
  3. Загидуллин Равиль Рустэм-бекович. Система оперативно-календарного планирования автоматизированного механообрабатывающего мелкосерийного производства на основе комплексных моделей [Электронный ресурс] : диссертация... д-ра техн. наук : 05.13.06. - Москва: РГБ,2007. - (Из фондов Российской Государственной Библиотеки)., 2007
  4. ВВЕДЕНИЕ
  5. Цели работы.
  6. Научная новизна.
  7. 1.4. Роль и место систем ОКП в автоматизированном производстве
  8. 1.5. Задачи, решаемые в системах оперативно-календарного планирования современного производства
  9. 1.6. Структура существующих систем оперативно-календарного планирования в автоматизированном производстве
  10. 1.7. Обзор существующих моделей и состояния работ в области оперативно-календарного планирования
  11. 1.8. Выводы. Цели и постановка задачи исследования