<<
>>

23.2. Основные методики составленияПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАСПИСАНИЙ

Выбор методики составления расписаний, определяется не только факто рами, указанными в табл. 23.1, но и зависит от типа действий, выполняемых оперирующей системой: работа на заказ или по проекту, повторяющиеся и пар тионные процессы, а также от устойчивости и прогнозируемости спроса.
Это различие достаточно просто и очевидно, однако его влияние на технику состав ления расписаний велико, поэтому на него обращается пристальное внимание. В табл. 23.2 представлен укрупненный анализ возможностей применения ос новных методик составления расписаний с учетом типа действий оперирующей системы. Таблица 23.2

Основные методики составления производственных расписаний Методика составления расписаний Краткая характеристика методики П Производство по проекту На заказ партиями поточное 1. Обратное расписание (графики Гантта) Расписание совокупности работ, необходимых для удовлетворения спроса, моделируется в виде отрезков прямых на оси времени в обратном на-правлении от даты завершения + + + 2.

Расписание, разрабаты-ваемое вперед (графики Гантта) Противоположно обратному расписанию, когда моделирование осуществляется вперед от задан ной даты, чтобы получить дату завершения вы полнения совокупности работ + + + 3. Очередность выполне ния Определение лучшего порядка пропуска заданной совокупности работ через заданную последова-тельность рабочих мест в целях минимизации суммарного времени выполнения работ, ожида ния их в очереди, простоя оборудования и т. д. + + + 4. Диспетчирование Определение лучшего порядка пропуска заданной совокупности работ через один рабочий центр с использованием набора правил приоритетов + + 7 5. Назначения Закрепление ресурсов из набора доступных за каждой из работ, которые необходимо выполнить (причем работа может с разной эффективностью использовать более чем один ресурс), в целях оп-тимизации совокупного использования ресурсов ? + + 6.
Расписание (график, стандарт-план) Расписания и графики устанавливают, когда кон-кретные рабочие центры или другие ресурсы бу дут доступны для желающих ими воспользовать ся + + + + 7.Оптимизированная производственная техно-логия (ОРТ) Составление расписания движения материально го потока через «узкое место» процесса ? ? + + 8. Планирование потреб-ности в компонентах из-делий (МЯР) Аналогично обратному расписанию, но использу-ется для планирования партионного изготовления и затрагивает управление запасами и мощностью ? + + 9. Планирование ресурсов предприятия (MRP II) Развитие предыдущего подхода, но на более ши-рокой концептуальной основе ? + + 10. Сетевой анализ (метод критического пути) Используется аналогично прямому и обратному расписанию, но может отображать более сложные логические взаимосвязи и взаимозависимости между работами, которые необходимо выполнить в составе проекта; открывает большие возможно сти для моделирования + + ? Окончание табл. 23.2 Методика составления расписаний Краткая характеристика методики Производство 1 1 . Балансировка линий Решает задачу синхронизации работы непрерыв ной поточной линии, что в конечном счете опре деляет принципиальную возможность создания линии + 12. Расписание потока Составляет стандарт-план работы ОППЛ +

Обратное расписание. Это типичный пример внешнеориентированного на дату завершения работ расписания. Серьезной проблемой здесь является оценка продолжительности выполнения отдельных работ (операций), а также времени пролеживания изделий или ожидания в очереди клиентов ввиду заня тости следующей операции. Наряду с очевидным отрицательным результатом такого ожидания (усложняется составление расписания) существуют и положи-

ТЛ с с

тельные его стороны. В условиях некоторой внутренней неопределенности (продолжительности работ, работоспособности оборудования и пр.) наличие очередей на обслуживание позволяет более рационально использовать внут-ренние ресурсы системы. Другими словами, наличие внутренней неопределен ности в системе относительно ухудшает шанс обслужить заказчика в срок, но улучшает использование собственных ресурсов.

Подобные расписания обычно представляются в виде графиков Гантта, где на ось времени наносятся отрезки прямых, длина которых пропорциональна продолжительности выполнения со-ответствующих работ (операций). Эти графики названы по имени Генри Гантта, который развил концепцию их построения в конце XIX в. Такие графики на глядны. На них видно, какие рабочие места или подразделения и когда задейст-вованы в процессе. Их недостаток — плохо просматриваются зависимости ме жду операциями.

Расписание, разрабатываемое вперед. Процедура разработки такого расписания будет фактически обратной по отношению к той, что была рассмот-рена в предыдущем подразделе. Расписание при этом является внутреннеори- ентированным и составляется в основном в расчете на определение начала вы полнения всех работ (операций).

Очередность выполнения. Процедура поиска очередности используется для определения оптимального порядка пропуска заданий или клиентов сер-висных систем через последовательность обрабатывающих или обслуживаю-щих устройств. В случае производственной системы задача формулируется бо-лее традиционно: требуется отыскать оптимальный порядок запуска партий де талей на обработку на участке, где над ними выполняется некоторая последова-тельность операций. Причем в общем случае это может быть как предметно- замкнутый, так и технологический участок.

Выделяются два случая решения задачи — статический и динамический. Статический случай, когда все задания, для которых составляется расписание, известны и их список не пополняется во время их выполнения в системе. То есть нет поступления заданий в систему либо поступающие задания становятся в очередь и ожидают следующего цикла решения задачи. Динамический случай, который допускает поступление заданий в систему и оперативное включение их в процедуру составления расписания. Очевидно, что в такой ситуации задача определения очередности должна заново решаться каждый раз, когда в систему поступает новое задание. Информацией, необходимой для решения этой задачи, является время, затрачиваемое каждым обрабатывающим или обслуживающим устройством на обработку (обслуживание) каждого задания (клиента), атакже последовательность прохождения ими этих устройств.

В статическом случае решения задачи обычно ставится цель минимиза ции совокупного времени выполнения всех заданий, т.

е. максимизируется про пускная способность системы. Такая постановка задачи более характерна для внутреннеориентированных расписаний. Решение задачи позволяет более ра ционально использовать ресурсы, а в случае производственной системы — обо-рудование, в первую очередь дорогостоящее или лимитирующее пропускную способность процесса. Это означает, что для лимитирующего оборудования бу-дет доминировать именно эта цель, даже если менеджер решает в целом стро ить внешне ориентированное расписание. В динамическом случае преобла-дающая цель — завершение каждого задания к определенному сроку или ми-нимизация совокупного времени ожидания заданий в очереди, что более харак-терно для составления внешнеориентированных расписаний. Эта цель может ставиться и в статическом случае.

Задача определения очередности в статической постановке с критерием минимум совокупной длительности цикла имеет четыре основных варианта (первые три варианта широко известны из практики):

и заданий должны пройти в одинаковом порядке два рабочих центра;

п заданий должны пройти в одинаковом порядке три рабочих центра;

п заданий должны пройти в одинаковом порядке т рабочих центров;

два задания должны пройти в произвольной последовательности т ра бочих мест.

Подробная характеристика первых трех вариантов решения задачи дана в главе 11. Напомним, что первый вариант имеет строгое и эффективное реше-ние, называемое по имени его создателя алгоритмом (методом) Джонсона. Второй вариант можно при определенных условиях также свести к решению методом Джонсона, но результат при этом будет не обязательно оптимальным. Строгое решение этой задачи дал Р. Беллман, однако оно трудоемко. Третий вариант самый сложный. Эффективная эвристическая процедура его разреше ния известна под названием CDS-алгоритм. Этот алгоритм распространяет ме-тод Джонсона на общий случай постановки задачи и обеспечивает околоопти мальное решение. Существуют и другие подходы, которые используют теорию очередей и компьютерное моделирование, чтобы решить эту проблему. Но все они трудоемки и сложны и в то же время не гарантируют нахождения опти-мальной последовательности.

Отметим, что даже если простейшие подходы не ведут к оптимальным решениям, их использование на практике всегда желательно, потому что любое упорядочение всегда сопровождается положительным эффектом. В этом смыс ле привлекают внимание разработки российских ученых С. А. Соколицына и В. А. Петрова, посвященные решению проблем очередности запуска. С практиче ской точки зрения их результативность значительно выше, чем при использова нии других простых правил и в то же время процедуры, которые они предлага ют, проще, чем СДО-алгоритм. Правила, разработанные В. А. Петровым и С. А. Соколицыным, доступны для использования их менеджерами и составителями расписаний на цеховом уровне. Четвертый вариант решения задачи рассмотрим на примере.

Пример 23.1

Пусть имеется пять рабочих мест А, Б, В, Г и Д и два задания, порядок и время прохо-ждения которыми этих рабочих мест показаны в табл. 23.3. Решение задачи проиллюстриро-вано рис. 23.1. На нем время выполнения заданной последовательности работ задания 1 на несено на ось X, а задания 2- на ось Y. Точка с координатами (0,0) показывает начало обслу живания, а точка (13,12) завершение. Задача сводится к поиску кратчайшего пути от точки начала к точке окончания обслуживания.

Таблица 23 3 № Первое задание Второе задание работы Порядок прохож Время выполнения Порядок прохож Время выполнения пп дения работы, ед. дения работы, ед. 1 А 4 А 2 2 Б 3 Г 2 3 В 1 В 4 4 Г 3 Б 2 5 Д 2 Д 2 Итого 13 Итого 12

Основное правило движения точки, моделирующей состояние системы в каждый момент времени, следующее. Одновременное выполнение на разных рабочих местах работ, относящихся к обоим заданиям, означает синхронное продвижение вперед по обеим временным осям Х и Y, т. е. движение точки по биссектрисе прямого угла у основания осей координат (под углом 45° к любой из осей). Этот режим движения точки (работы системы) наиболее рационален. Если на пути точки встречается заштрихованный прямоугольник, то она может проходит только по одной из его сторон, поскольку любая единица оборудова ния может выполнять только одну работу в течение времени, представленного на рисунке площадью соответствующего прямоугольника. В это время работа задания, соответствующего другой стороне прямоугольника, не выполняется - она стоит в очереди. Поиск решения происходит эмпирически. ед. времени

О 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ед. времени Задание 2 Условные обозначения:

>Т = 2+ 2 + 20+2 = 15 ед.

Т = 4+ 9 + 3-16 ед.

Рис. 23.1. Схема, иллюстрирующая решение задачи

Рисунок 23.1 показывает, что задача имеет два приемлемых решения, лучшее из которых, дает совокупное время выполнения обоих заданий — 15 ед. Соответствующий график выполнения заданий представлен на рис. 23.2. \ V \ :: \ " 1 і _! 1 1 1 1 1 t Iі 1 ¦ W 15 ед. *t Рис. 23.2. График прохождения двумя заданиями последовательности рабочих центров: лучший вариант (график Гантта)

Условные обозначения:

График выполнения первого задания

График выполнения второго задания

Диспетчирование. Различные подходы, описанные выше, предлагают методы поиска оптимальных вариантов выполнения последовательности работ. Однако следует задаться вопросом, оправдано ли стремление к оптимуму в ре зультате выполнения слишком большого объема расчетов? Кроме того, все рас

смотренные методы имеют дело только со статической постановкой и целью — максимизация пропускной способности системы. Когда же возникает необхо димость учета динамики или точного следования срокам завершения работ, приемлемые общие подходы к оптимизации отсутствуют.

В обоих случаях есть смысл рассматривать возможность решения подоб ных проблем в упрощенных терминах диспетчирования. Речь идет о задачах нахождения приоритетов назначения работ на одно рабочее место, вместо того, чтобы пытаться точно составить расписание их выполнения на последователь ности рабочих мест. Эффективность диспетчирования определяется массово стью его применения. Оно находит особенно широкое применение в сложных (по маршрутам движения потока) дискретных производственных процессах, в которых обработка ведется партиями различной величины, а производство ори-ентировано на меняющийся рыночный спрос. Суть процедуры диспетчирова-ния состоит в использовании правил приоритетов при составлении графика выполнения работ одним рабочим центром. Причем под рабочим центром мо-жет пониматься не только одно рабочее место, но и переменно-поточная линия или участок. В случае планирования работы участка, когда запускаемые зада ния суть последовательности работ, фактически предлагается заменить метода ми диспетчирования рассмотренные до этого методы определения оптимальной очередности выполнения последовательности работ. К такой замене следует относиться с осторожностью и идти на нее только в целях резкого упрощения процедуры поиска приемлемого решения.

В случае планирования работы поточной линии правила приоритетов ра ботают, лишь когда близки значения времени переналадки линии на любую но вую партию с любой прежней. В противном случае задачу определения после довательности запуска партий в обработку более целесообразно сводить к зада че о коммивояжере (см. главу 12). Правил приоритетов достаточно много, рас смотрим лишь наиболее значимые и применимые.

Правило 1. Дает приоритет работам (заданиям) с минимальным «свобод ным временем», т. е. временем, оставшимся до запланированного срока завер шения всей последовательности работ с учетом суммарной продолжительности выполнения их еще оставшейся невыполненной части:

где — плановая дата завершения выполнения работы/задания (последова тельности работ);

t0 — текущая дата;

X tj - продолжительность работы/суммарная остающаяся продолжительность вы-

j

полнения всех работ/до завершения задания.

Правило 2. Дает приоритет работам (заданиям) с минимальным «коэффи циентом свободного времени», т. е. S/(tnjl —10). В этом, как и в первом случае, если индекс приоритета отрицателен, работа/ задание не может быть завершена к планируемой дате.

Правило 3. Дает приоритет работам (заданиям) с минимальным «критиче ским отношением», т. е. отношением времени, оставшегося до срока заверше ния работы/задания, ко времени выполнения всех работ до завершения задания:

(trm — t0)/ X tj . В этом случае работы/задания с критическим отношением,

j

меньшим единицы, являются отстающими и требуют первоочередного запуска.

Правило 4. Дает приоритет работам с минимальным временем выполне ния. Речь здесь также может идти и о заданиях. Тогда приоритет получает зада ние с минимальной величиной суммы X tj.

j

Правило 5. Дает приоритет работам (заданиям) с максимальным временем выполнения, т. е. противоположно предыдущему правилу.

Правило 6. Дает приоритет работам (заданиям) с наиболее ранним сроком завершения twl.

Правило 7. «Первым пришел — первым обслужен» (first in —first out, FIFO). Это правило используется как самостоятельно, так и в дополнение к другим правилам, когда имеют место одинаковые значения индексов приорите та работ (заданий).

Правила приоритетов могут быть классифицированы по разным призна кам (рис. 23.3).

Было проведено большое число исследований и построены модели очере дей с целью определения лучших правил приоритетов. Их оценка производи лась на основе двух типов показателей:

завершения работы (задания) к указанной дате;

оценки пропускной способности системы.

Первый тип показателей строится в основном на анализе относительной частоты, с которой работы при моделировании завершались позже заданного срока. Более всего эффективность правила характеризует среднее опоздание за вершения работ, так же как и число опоздавших работ. Ко второму типу отно сятся показатели: среднее число работ в очереди на выполнение, среднее время ожидания в очереди и среднее число работ в системе. Проведенный анализ по-казал, что лучшим по большинству критериев является правило 4 и значитель ное число его модификаций. Практическое применение правил приоритетов подробно рассмотрено в специальной литературе.

Критерий кратчайшей продолжительности работ обычно является наи лучшим при максимизации пропускной способности или минимизации средне го числа работ в системе. Его главный недостаток в том, что долго длящиеся работы будут постоянно отодвигаться назад, подчиняясь приоритету кратко срочных. Критерий «Первым пришел — первым обслужен» не дает выигрыша по большинству показателей. Однако он имеет преимущество справедливости для потребителя, что важно в обслуживающих системах. Метод критического отношения, как правило, дает хорошие результаты по показателю среднего времени запаздывания работ.

Рис. 23.3. Классификация правил приоритета при диспетчировании

Назначения. Метод назначения работ на различные взаимозаменяемые рабочие центры, характеризующиеся разной эффективностью их выполнения, широко известен и достаточно применяем на практике. Он позволяет получить оптимальное распределение наиболее напряженных работ по нескольким рабо чим центрам и тем самым поднять пропускную способность системы. Задача назначения операций решается транспортным методом линейного программи рования.

Расписание (график, стандарт-план). Составление расписаний в основ ном соответствует требованиям выполнения повторяющихся функций. Наибо лее характерны расписания для сервисных систем. Автобусы, поезда, кинотеат ры, врачи в поликлиниках работают по расписаниям. Потребители, обращаю щиеся в такие системы не во время, вынуждены ждать начала обслуживания. С другой стороны, если в систему поступает недостаточно заказов, то ее мощно сти недоиспользуются. Похожая ситуация складывается, когда обслуживание инициируется потребителем. Здесь также недостаточное число потребителей, обратившихся в систему в назначенный срок, снижает эффективность ее рабо ты. Для предотвращения такой ситуации спрос должен быть прогнозируемым.

Расписания в таком смысле обеспечивают внутреннеориентированное планиро вание системы, так как они не предполагают учета индивидуального потреби-тельского спроса. При этом важно, чтобы расписание было доступно для кли-ентов. В производственных системах для повторяющихся работ составляется график или стандарт-план. Примером может быть стандарт-план работы ОППЛ.

Часто бывает, что запросы на обслуживание отдельных клиентов или за казы индивидуальных покупателей продукции поступают в систему случайным образом. Это так называемая проблема случайных клиентов. Единственный путь, который позволяет удовлетворять таких заказчиков, если накопление продукции и ожидание клиентов исключается, это составление внешнеориен- тированного расписания в сочетании с общим избытком мощности системы (избытком всех ее ресурсов). На практике такое расточительное резервирование встречается редко и поэтому части заказчиков, обращающихся в систему, при ходится либо предлагать ожидание, либо отказывать, неся при этом определен ные экономические потери. Наиболее удачным подходом здесь является по пытка снизить случайность обращения в систему заказчиков, используя для этого методы теории очередей. Если это окажется принципиально возможным, то может быть найден баланс между вероятностью отказа клиенту, сопровож даемого соответствующими потерями, и расходами содержания резервных мощностей, предотвращающих подобные отказы. Это типичная оптимизацион ная экономико-математическая задача. Если все же создавать в системе резерв, покрывающий любую потребность в обслуживании, то лишь в расчете на то, что заказчики будут согласны платить за срочное безотказное обслуживание существенно повышенную цену.

Самый простой путь управления неопределенностью спроса это — назна чения и резервирование ресурсов под сделанные назначения. Его можно харак теризовать как экстенсивный путь. Он обычно используется в сервисных сис темах и состоит в назначении заказчику времени его прибытия в систему. При этом зарезервированные мощности гарантируют его качественное обслужива ние. Если продолжительность обслуживания в системе каждого заказчика так же оказывается строго детерминированной, то это полностью исключает неоп-ределенность спроса. Таким образом, если операционный менеджер может обя зать (заинтересовать) клиента прибыть в систему к определенному сроку, то наиболее целесообразным является составление внутреннеориентированного расписания.

Оптимизированная производственная технология. Оптимизированная производственная технология (ОРТ) является компьютерным пакетом, помо гающим расписать движение партионных потоков через производственные сис темы, ориентированные на внешний спрос. Цель составления расписания — максимизировать выход или пропускную способность системы. Принципиаль-ная отличительная черта ОРТ-подхода — это ориентация на действия по рас-шивке «узких мест» системы, лимитирующих ее пропускную способность. Система ОРГосновывается на наборе правил, которые имеют достаточно широ кий смысл и могут быть использованы при составлении расписаний в соответ ствующих условиях. Таким образом, ОРТ-подход можно назвать системой ме тодов планирования, составления расписаний и управления запасами. Приме нительно к планированию ОРГ-подход был рассмотрен в главе 21. Правила со ставления расписаний, провозглашаемые ОРТ-подходом, представлены в табл. 23. 4.

Таблица 23.4

Правила составления расписаний в соответствии с ОРТ-подходом № пп ОРТ-правила 1 Балансировать следует потоки, а не мощности 2 Уровень использования рабочих центров, не являющихся «узким местом» системы, не опре-деляется их собственным потенциалом, а зависит от других ограничений в системе 3 Задействование и использование ресурса не являются синонимами 4 Час, потерянный в «узком месте», есть час, потерянный для всей системы 5 Час, сэкономленный не в «узком месте», -это мираж 6 «Узкие места» управляют скоростью производственных потоков и уровнем запасов 7 Величина транспортной партии не может быть эквивалентна величине операционной партии 8 Размер партии должен быть величиной переменной 9 Производственную мощность (пропускную способность) и приоритет изготовления изделий необходимо рассматривать одновременно, а не последовательно 10 Расписание движения партий должно основываться на учете всех ограничений системы од-новременно. Ведущее время (время обработки партии) должно быть результатом составле ния расписания и не может быть предопределено заранее

Системы MRP и MRP II. Как уже отмечалось в главе 21, результатом проведения МЯР-процедуры является расписание выполнения работ с указани ем их приоритетов. Так как на верхнем уровне планирования производственная мощность рассматривается лишь в укрупненных измерителях, а расписания, разрабатываемые процедурой MRP, в достаточной степени детализированы, возникает вопрос о детальном анализе мощности. Эту задачу решает система MRPII — инструмент анализа мощности подразделений оперирующей системы в процессе составления расписаний. При несоответствии располагаемой мощ ности отдельных элементов производственной системы и поступающих в них заказов на производство в системе формируются текущие заделы.

Для контроля соответствия в MRPII используется процедура, называемая «контроль вход—выход». Эта процедура проверяет загрузку каждого рабочего центра по мощности, используя для этого загрузочные графики Гантта. Недос таточный контроль мощности и состояния рабочего центра является причиной, снижающей эффективность движения материального потока через него. Если заказы поступает в рабочий центр быстрее, чем это было предписано планом, значит, на входе растут заделы, возникают проблемы с качеством. Если задания поступают с меньшей скоростью, рабочий центр оказывается недогруженным, а впоследствии может вообще выйти из графика и нарушить выполнение планов. «Контроль вход-выход» является техникой, позволяющей менеджеру гибко управлять рабочими процессами. При этом ему доступны следующие средства:

1) корректировка нормативных данных о производственной мощности рабочего центра и возврат плана на верхний уровень управления на доработку с учетом этих данных;

увеличение мощности установленного оборудования и/или установка дополнительного оборудования (в долгосрочной перспективе);

перераспределение потока во времени внутри данного рабочего центра или в пространстве - на другие рабочие центры.

Сокращение объема производства в случае существенных проблем с про изводственными мощностями не является популярным решением для многих менеджеров, однако преимущества такого решения могут быть неожиданными. Во-первых, уровень покупательского сервиса может улучшиться потому, что заказы будут выполняться вовремя. Во-вторых, экономические показатели про изводства могут быть реально повышены потому, что уменьшение напряжен ности работы устраняет загромождения и беспорядок в рабочих центрах, кото рые приводили к дополнительным затратам. В-третьих, может повыситься ка чество, так как в нормальной обстановке ему будет уделяться больше внима ния. Возможно, решения менеджера могут быть организация сверхурочных ра бот либо мероприятия технического характера, которые, однако, далеко не все гда обладают нужной гибкостью. Перераспределение потока на другие рабочие центры обеспечивается в результате решения задачи о назначениях. Для пере распределения потока внутри рабочего центра удобно пользоваться методом построения графика загрузки его мощности. Рассмотрим этот метод на приме-ре.

<< | >>
Источник: В. А. Козловский. Производственный менеджмент. 2003

Еще по теме 23.2. Основные методики составленияПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАСПИСАНИЙ:

  1. 23.1. Методические проблемы составленияПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАСПИСАНИЙ
  2. 9. КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН (ДЕЛОВОЕ РАСПИСАНИЕ)
  3. Основные положения методики проведения проверки
  4. 1.4. Основные показатели форм отчетности и методика их расчета
  5. Основные понятия и методика проведения аудита
  6. 1.3. Обзор основных методик анализа финансового состояния банка
  7. ГЛАВА 23. РАЗРАБОТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАСПИСАНИЙ
  8. 2.1. Основные методологические предпосылки формирования методики анализа финансового состояния банка
  9. Методика проверки основных комплексов работ
  10. Методика проверки основных комплексов работ
  11. ПОЧЕМУ НУЖНО ЕЗДИТЬ НА РЫБАЛКУ ПО РАСПИСАНИЮ
  12. Методика проверки основных комплексов работ
  13. Методика проверки основных комплексов работ
  14. 2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ДОХОДОВ И РАСХОДОВ КОММЕРЧЕСКИХ БАНКОВ
  15. Глава 19. МЕТОДИКА АУДИТОРСКОЙ ПРОВЕРКИ УЧЕТА ОСНОВНЫХ СРЕДСТВ