Эффективное решение производственных проблем и задач

Разработка производственных расписаний

Разработка производственных расписаний завершает процесс, включающий разработку бизнес-плана, агрегатное планирование, составление головного плана-графика производства и ЛП-процедуру. Расписания детализируют планы верхнего уровня, доводя их до определенных исполнителей и разбивая на короткосрочные задания на замену, день, час. Разработка производственных расписаний является одной из сложнейших задач производственного (операционного) менеджмента. На нижнем уровне управления действует много возмущающих наружных и внутренних причин, а требования к оперативности принятия и выполнения управленческих решений жесткие. В то же время обычно в выполнении сразу находится на различных стадиях готовности огромное количество заказов, время окончания каждого из которых различно. Если в управлении производственными мощностями неувязка сводится к преодолению неопределенности уровня спроса, то на нижнем уровне менеджер имеет дело с неопределенностью спроса во времени.

Производственное расписание представляет собой развертку действий, нужных для выполнения планов, во времени, фиксируя моменты их начала и окончания и определяя порядок их выполнения. Природа задачи составления расписаний, встающей перед менеджерами, определяется в значимой степени структурой оперирующей системы и целями, которые нужно достигнуть. В рамках данных ограничений (что можно сделать в производственной системе и что должно быть изготовлено) менеджер решает задачку составления расписания. При всем этом поначалу он должен решить, какой принципный подход нужно использовать, разрабатывая расписание, потом найти нужные процедуры этой деятельности, сначала - функцию увязки расписаний и производственных мощностей.

На функцию составления расписания влияют многие причины. Так, различия меж внутренне- и внешнеориенгированными расписани-ями, меж зависимыми и независящими действиями, определяемыми спросом, требуют разных методических подходов к разработке расписаний. Оба обозначенных выше фактора взаимосвязаны, в итоге чего производственный (операционный) менеджмент сталкивается с 3-мя типами ситуаций составления расписаний, показанными в табл.

Оборотное расписание. Это обычный пример внешнеориентированного на дату окончания работ расписания. Суровой неувязкой тут является оценка длительности выполнения отдельных работ (операций), также времени пролеживания изделий либо ожидания в очереди клиентов ввиду занятости последующей операции. Вместе с естественным отрицательным результатом такового ожидания (усложняется составление расписания) есть и положительные его стороны. В критериях некой внутренней неопределенности (длительности работ, работоспособности оборудования и пр.) наличие очередей на сервис позволяет более правильно использовать внутренние ресурсы системы. Другими словами, наличие внутренней неопределенности в системе относительно усугубляет шанс обслужить заказчика в срок, но улучшает внедрение собственных ресурсов. Подобные расписания обычно представляются в виде графиков Гантта, где на ось времени наносятся отрезки прямых, длина которых пропорциональна длительности выполнения соответственных работ (операций). Эти графики названы по имени Генри Гантта, который развил концепцию их построения в конце XIX в. Такие графики наглядны. На их видно, какие рабочие места либо подразделения и когда задействованы в процессе. Их недочет - плохо просматриваются зависимости меж операциями.

Расписание, разрабатываемое вперед. Процедура разработки такового расписания будет практически оборотной по отношению к той, что подверглась рассмотрению в прошлом подразделе. Расписание при всем этом является внутреннеориентированным и составляется в главном в расчете на определение начала выполнения всех работ (операций).

Очередность выполнения. Процедура поиска очередности употребляется для определения рационального порядка пропуска заданий либо клиентов сервисных систем через последовательность обрабатывающих либо обслуживающих устройств. В случае производственной системы задачка формулируется более обычно: требуется найти лучший порядок пуска партий деталей на обработку на участке, где над ними производится некая последовательность операций. При этом в общем случае это может быть как предметно-замкнутый, так и технологический участок.

Выделяются два варианта решения задачки - статический и динамический. Статический случай, когда все задания, для которых составляется расписание, известны и их перечень не дополняется во время их выполнения в системе. Другими словами нет поступления заданий в систему или поступающие задания становятся в очередь и ждут последующего цикла решения задачки. Динамический случай, который допускает поступление заданий в систему и оперативное включение их в функцию составления расписания. Разумеется, что в таковой ситуации задачка определения очередности должна поновой решаться всякий раз, когда в систему поступает новое задание. Информацией, нужной для решения этой задачки, является время, затрачиваемое каждым обрабатывающим либо обслуживающим устройством на обработку (сервис) каждого задания (клиента), также последовательность прохождения ими этих устройств.

В статическом случае решения задачки обычно ставится цель минимизации совокупного времени выполнения всех заданий, т. е. максимизируется пропускная способность системы. Такая постановка задачки более свойственна для внутреннеориентированных расписаний. Решение задачки позволяет более правильно использовать ресурсы, а в случае производственной системы - оборудование, сначала дорогостоящее либо лимитирующее пропускную способность процесса. Это значит, что для лимитирующего оборудования будет доминировать эта самая цель, даже если менеджер решает в целом строить снаружи направленное расписание. В динамическом случае преобладающая цель - окончание каждого задания к определенному сроку либо минимизация совокупного времени ожидания заданий в очереди, что более типично для составления внешнеориентированных расписаний. Эта цель может ставиться и в статическом случае.

Задачка определения очередности в статической постановке с аспектом минимум совокупной продолжительности цикла имеет четыре главных варианта (1-ые три варианта обширно известны из практики):

• n заданий должны пройти в схожем порядке два рабочих центра;
• n заданий должны пройти в схожем порядке три рабочих центра;
• n заданий должны пройти в схожем порядке t рабочих центров;
• два задания должны пройти в случайной последовательности t рабочих мест.

Напомним, что 1-ый вариант имеет серьезное и действенное решение, называемое по имени его создателя методом (способом) Джонсона. 2-ой вариант можно при определенных критериях также свести к решению способом Джонсона, но итог при всем этом будет не непременно хорошим. Серьезное решение этой задачки отдал Р. Беллман, но оно трудоемко. 3-ий вариант самый непростой. Действенная эвристическая процедура его разрешения известна под заглавием CDS-алгоритм. Этот метод распространяет способ Джонсона на общий случай постановки задачки и обеспечивает околооптимальное решение. Есть и другие подходы, которые употребляют теорию очередей и компьютерное моделирование, чтоб решить эту делему. Но они все трудоемки и сложны и в то же время не гарантируют нахождения хорошей последовательности.

Отметим, что даже если простые подходы не ведут к хорошим решениям, их внедрение на практике всегда лучше, так как хоть какое упорядочение всегда сопровождается положительным эффектом. В этом смысле завлекают внимание разработки русских ученых С. А. Соколицына и В. А. Петрова, посвященные решению заморочек очередности пуска. С практической точки зрения их результативность существенно выше, чем при использовании других обычных правил и в то же время процедуры, которые они предлагают, проще, чем СДУ-алгоритм. Правила, разработанные В. А. Петровым и С. А. Соколицыным, доступны для использования их менеджерами и составителями расписаний на цеховом уровне.

Диспетчирование. Разные подходы, описанные выше, предлагают способы поиска хороших вариантов выполнения последовательности работ. Но следует задаться вопросом, оправдано ли рвение к оптимуму в итоге выполнения очень огромного объема расчетов? Не считая того, все рассмотренные способы имеют дело только со статической постановкой и целью - максимизация пропускной возможности системы. Когда же появляется необходимость учета динамики либо четкого следования срокам окончания работ, применимые общие подходы к оптимизации отсутствуют.

В обоих случаях есть смысл рассматривать возможность решения схожих заморочек в облегченных определениях диспетчирования. Идет речь о задачках нахождения ценностей предназначения работ на одно рабочее место, заместо того, чтоб пробовать точно составить расписание их выполнения на последовательности рабочих мест. Эффективность диспетчирования определяется массовостью его внедрения. Оно находит в особенности обширное применение в сложных (по маршрутам движения потока) дискретных производственных процессах, в каких обработка ведется партиями различной величины, а создание нацелено на меняющийся рыночный спрос. Сущность процедуры диспетчирования состоит в использовании правил ценностей при составлении графика выполнения работ одним рабочим центром. При этом под рабочим центром может пониматься не только лишь одно рабочее место, да и переменно-поточная линия либо участок. В случае планирования работы участка, когда запускаемые задания сущность последовательности работ, практически предлагается поменять способами диспетчирования рассмотренные ранее способы определения хорошей очередности выполнения последовательности работ. К таковой подмене следует относиться с осторожностью и идти на нее исключительно в целях резкого упрощения процедуры поиска применимого решения.

В случае планирования работы поточной полосы правила ценностей работают, только когда близки значения времени переналадки полосы на всякую новейшую партию с хоть какой прежней. В неприятном случае задачку определения последовательности пуска партий в обработку оптимально сводить к задачке о коммивояжере. Было проведено огромное число исследовательских работ и построены модели очередей с целью определения наилучших правил ценностей. Их оценка выполнялась на базе 2-ух типов характеристик:

• окончания работы (задания) к обозначенной дате;
• оценки пропускной возможности системы.

б)

Рис. 1 Систематизация правил приоритета при диспетчировании

Предназначения. Способ предназначения работ на разные взаимозаменяемые рабочие центры, характеризующиеся разной эффективностью их выполнения, широкоизвестен и довольно применяем на практике. Он позволяет получить среднее рассредотачивание более напряженных работ по нескольким рабочим центрам и тем поднять пропускную способность системы. Задачка предназначения операций решается транспортным способом линейного программирования.

Расписание (график, стандарт-план). Составление расписаний в главном соответствует требованиям выполнения циклических функций. Более свойственны расписания для сервисных систем. Автобусы, поезда, кинозалы, докторы в больницах работают по расписаниям. Потребители, обращающиеся в такие системы не во время, обязаны ожидать начала обслуживания. С другой стороны, если в систему поступает недостаточно заказов, то се мощности недоиспользуются. Схожая ситуация складывается, когда сервис инициируется потребителем. Тут также недостающее число потребителей, обратившихся в систему в назначенный срок, понижает эффективность ее работы. Для предотвращения таковой ситуации спрос должен быть предсказуемым. Расписания в таком смысле обеспечивают внутреннеориентированное планирование системы, так как они не подразумевают учета личного потребительского спроса. При всем этом принципиально, чтоб расписание было доступно для клиентов. В производственных системах для циклических работ составляется график либо стандарт-план. Примером может быть стандарт-план работы ОППЛ.

Нередко бывает, что запросы на сервис отдельных клиентов либо заказы личных покупателей продукции поступают в систему случайным образом. Это так именуемая неувязка случайных клиентов. Единственный путь, который позволяет удовлетворять таких заказчиков, если скопление продукции и ожидание клиентов исключается, это составление внешнеориентированного расписания в купе с общим излишком мощности системы (излишком всех ее ресурсов). На практике такое расточительное резервирование встречается изредка и потому части заказчиков, обращающихся в систему, приходится или предлагать ожидание, или отказывать, неся при всем этом определенные экономические утраты. Более удачным подходом тут является попытка понизить случайность воззвания в систему заказчиков, используя для этого способы теории очередей. Если это окажется принципно вероятным, то может быть найден баланс меж вероятностью отказа клиенту, сопровождаемого надлежащими потерями, и расходами содержания запасных мощностей, предотвращающих подобные отказы. Это обычная оптимизационная экономико-математическая задачка. Если все таки создавать в системе резерв, покрывающий всякую потребность в обслуживании, то только в расчете на то, что заказчики будут согласны платить за срочное неотказное сервис значительно завышенную стоимость.

Самый обычный путь управления неопределенностью спроса это - предназначения и резервирование ресурсов под изготовленные предназначения. Его можно охарактеризовывать как экстенсивный путь. Он обычно употребляется в сервисных системах и состоит в предназначении заказчику времени его прибытия в систему. При всем этом зарезервированные мощности гарантируют его высококачественное сервис. Если длительность обслуживания в системе каждого заказчика также оказывается строго детерминированной, то это стопроцентно исключает неопределенность спроса. Таким макаром, если операционный менеджер может обязать (заинтриговать) клиента прибыть в систему к определенному сроку, то более целесообразным является составление внутреннеориентированного расписания.

Оптимизированная производственная разработка. Оптимизированная производственная разработка (ОРТ) является компьютерным пакетом, помогающим расписать движение партионных по токов через производственные системы, направленные на наружный спрос. Цель составления расписания - максимизировать выход либо пропускную способность системы. Принципная отличительная черта 0-РГ-подхода - это ориентация на деяния по расшивке «узеньких мест» системы, лимитирующих ее пропускную способность. Система 0/Тосновывается на наборе правил, которые имеют довольно широкий смысл и могут быть применены при составлении расписаний в соответственных критериях. Таким макаром, ОРТ-подход можно именовать системой способов планирования, составления расписаний и управления припасами.

Системы MRP и MRP II. Результатом проведения MRP - процедуры является расписание выполнения работ с указанием их ценностей. Потому что на верхнем уровне планирования производственная мощность рассматривается только в укрупненных измерителях, а расписания, разрабатываемые процедурой MRP, в достаточной степени детализированы, появляется вопрос о детализированном анализе мощности. Эту задачку решает система MRP II - инструмент анализа мощности подразделений оперирующей системы в процессе составления расписаний. При несоответствии располагаемой мощности отдельных частей производственной системы и поступающих в их заказов на создание в системе формируются текущие заделы.

Для контроля соответствия в MRP II употребляется процедура, именуемая «контроль вход-выход». Эта процедура инспектирует загрузку каждого рабочего центра по мощности, используя для этого загрузочные графики Гантта. Недостающий контроль мощности и состояния рабочего центра является предпосылкой, снижающей эффективность движения вещественного потока через него. Если заказы поступает в рабочий центр резвее, чем это было предписано планом, означает, на входе вырастают заделы, появляются задачи с качеством. Если задания поступают с наименьшей скоростью, рабочий центр оказывается недогруженным, а потом может вообщем выйти из графика и нарушить выполнение планов. «Контроль вход-выход» является техникой, позволяющей менеджеру гибко управлять рабочими процессами. При всем этом ему доступны последующие средства:

• корректировка нормативных данных о производственной мощности рабочего центра и возврат плана на верхний уровень управления на доработку с учетом этих данных;
• повышение мощности установленного оборудования и/либо установка дополнительного оборудования (в длительной перспективе);
• перераспределение потока во времени снутри данного рабочего центра либо в пространстве - на другие рабочие центры.

Сокращение объема производства в случае существенных заморочек с производственными мощностями не является пользующимся популярностью решением для многих менеджеров, но достоинства такового решения могут быть внезапными. Во-1-х, уровень покупательского сервиса может улучшиться поэтому, что заказы будут производиться впору. Во-2-х, экономические характеристики производства могут быть реально повышены поэтому, что уменьшение напряженности работы избавляет загромождения и кавардак в рабочих центрах, которые приводили к дополнительным затратам. В-3-х, может повыситься качество, потому что в обычной обстановке ему будет уделяться больше внимания. Может быть, решения менеджера могут быть организация сверхурочных работ или мероприятия технического нрава, которые, но, далековато не всегда владеют подходящей гибкостью. Перераспределение потока на другие рабочие центры обеспечивается в итоге решения задачки о назначениях. Для перераспределения потока снутри рабочего центра комфортно воспользоваться способом построения графика загрузки его мощности.