Главная
О компании
Новости
Продукты
сервисы
Вертикальные решения
Клиенты
Услуги
Контакты




ERP-система IT-Enterprise
Общая характеристика контуров управления производством в системе IT-Enterprise
Управление технической подготовкой производства (PLM\PDM)
Управление производством
Планирование (общий инструментарий)
Управление производством и загрузкой мощностей
Оперативное календарное оптимизационное управление производством с учетом ограничений (APS\MES)
Внутрицеховое управление производством
Управление проектным производством
Управление ремонтным производством
Графиковое планирование
Оптимизация рецептур по критерию минимизации себестоимости входящих компонентов
Учет материальных ресурсов в производстве
Рабочий календарь
Управление качеством (TQM)
Управление основными производственными фондами (EAM)
Управление проектами
Управление бизнес-процессами и документооборотом
Логистика
Бюджетирование и контроллинг
Анализ и оптимизация деятельности
Управление персоналом
Биллинг
Бухгалтерский и налоговый учет
Администрирование системы
Инструментальные средства развития системы IT-Enterprise
Лицензионная политика
Текущая версия системы в архитектуре Microsoft.Net
Методология внедрения ITIL системы - IT-Enterprise
Развитие системы
Системная архитектура и техническая политика
Требования к системному программному обеспечению
Требования к техническому и программному обеспечению
 
 
  Продукты

Оперативное календарное оптимизационное управление производством с учетом ограничений (APS\MES)


Задачей оперативного календарного оптимизационного планирования производства (APS/ MES-планирования) является исполнение MPS- и/или MRP-планов производства оптимальным образом  с помощью оптимизации работы оборудования.  В результате оптимизации достигается исполнение производственных заказов в срок либо с минимальными нарушениями, более плотная загрузка мощностей, уменьшение длительности и количества переналадок оборудования, сокращение пролеживания и объемов незавершенного производства, сокращение общей длительности производственного цикла и, таким образом, увеличение пропускной способности предприятия и ускорение оборачиваемости  материальных и финансовых ресурсов.

APS/MES-план формируется с учетом ограниченной загрузки мощностей, фактического и прогнозного наличия материалов и прочих производственных ресурсов. В результате  получаются детализированные посменные пооперационные производственные планы для каждого рабочего центра с оптимальной очередностью выполнения заказов (рис.19).

APS/MES-планирование является развитием объемно-календарного CRP-планирования мощностей по ограниченной загрузке. Принципиальными отличиями являются:

  • Отсутствие дискретных интервалов планирования, которые планируются объемным способом;
  • Расположение всех работ на временной оси с точностью до минут;
  • Как следствие из предыдущего пункта, возможность учета при планировании реальной внутрисменной очередности работ, времени переналадок, времени межоперационного пролеживания и перемещения между рабочими центрами;
  • Формирование плана выполняется по одному или нескольким критериям оптимизации.

Рис. 19. APS - MES план-1.

 

Математической основой APS / MES -планирования в системе IT-Enterprise является теория расписаний – специальный раздел математического программирования и исследования операций, который занимается задачами построения оптимальных последовательностей работ (расписаний) на выделенных для этого рабочих центрах с учетом различных ограничений.

В связи с тем, что универсальные алгоритмы математической оптимизации являются неполиномиально разрешимыми (так называемыми, NP-трудными с вычислительной точки зрения), то математической основой календарного планирования в системе IT-Enterprise является комбинированное использование различных эвристических и оптимальных алгоритмов теории расписаний

 Предпосылками перехода предприятия от CRP-планирования к календарному оптимизационному APS/MES-планированию являются:

  • Отсутствие резерва свободных мощностей либо уровень загрузки мощностей более 60-70%, двух-трех сменный режим работы основных цехов;
  • Наличие в производстве «бутылочных» горлышек – рабочих центров с дефицитом мощностей;
  • Необходимость оптимизировать внутрисуточные производственные процессы;
  • Длительность выполнения ключевых операций более смены (суток) и т.д;
  • Низкий детерминизм процесса (на несколько дней вперед);
  • Большая номенклатура продукции и полуфабрикатов;
  • Высокая степень готовность информации о технологических процессах, состоянии запасов в производстве, отработанные на предприятии схемы MPS- и MPR-планирования.

В системе IT-Enterprise APS/MES-планирование применяется в двух вариантах:

  • Первый вариант – это оптимизационное планирование на внутрицеховом уровне как расширение (продолжение) MRP-планирования на межцеховом уровне либо при одноуровневом MRP-планировании. 
  • Второй вариант – это самостоятельный инструмент оптимизационного планирования для промышленных предприятий с невысокой информационной сложностью производства (небольшой состав изделия либо небольшое количество изделий в плане и, соответственно, небольшое количество информационных связей внутри производства). При этом подходе APS/MES-планирование используется взамен MRP-планирования производства.

Для APS / MES -планирования необходимо сформировать и оперативно поддерживать в актуальном состоянии следующую информацию (рис. 20):

  • Составы изделий и маршрутные техпроцессы с указанием всех производственных нормативов и альтернативных техпроцессов;
  • Перечень рабочих центров. Содержит все рабочие центры цеха с указанием составов рабочих центров и для каждого из них графика работы, схемы загрузки (единичной, множественной), метода расчета мощности, схемы перемещения и назначения работ и прочих параметров;
  • Графики работ и расписания работы рабочих центров. Определяют календарный плановый фонд работы каждого рабочего центра. При выходе из строя либо запланированном ремонте требуется изменить время работы рабочего центра в соответствующие дни;
  • Времена переналадки с операции на операцию для рабочих центров. Время переналадки могут быть как фиксированными для каждого рабочего центра независимо от конкретной деталеоперации и учитываться в составе подготовительно-заключительного времени в техпроцессе, так и различным при переходе с операций на операцию;
  • Время и способы перемещения полуфабрикатов между рабочими центрами;
  • Информацию о текущих остатках материалов и входящих полуфабрикатах;
  • Информацию о текущих требуемых датах выпуска и приоритетах из MPS- и/или MRP-плана;
  • И множество другой нормативно справочной и оперативной информации в системе справочники.

Рис.20. РЦ-перем-перенал.

Модуль APS/MES-планирования в системе IT-Enterprise поддерживает различные  модели, способы и последовательности планирования , комбинация которых определяет конкретную реализацию оптимизационного планирования на предприятии.

Формирование APS/MES-плана выполняется по следующим критериям оптимизации:

  • Коммерческие критерии оптимизации. Минимизация нарушений согласованных с покупателями сроков отгрузки заказов или сроков межцеховых поставок (минимизация времени нахождения заказов в производстве, максимизация коэффициента обслуживания покупателей и т.д.);
  • Производственные критерии оптимизации. Максимизация загрузки мощностей (минимизация переналадок и простоев, максимизация ритмичности выпуска и т.д.);
  • Прочие критерии оптимизации, в том числе оптимизация по нескольким критериям одновременно. При этом критерии выстраиваются по приоритету.

Коммерческие и производственные критерии оптимизации противоречат друг другу. Поэтому исходя из стратегии предприятия в конкретной рыночной ситуации либо коммерческий либо производственный критерий становится главным.

Модель календарного планирования по ограниченной загрузке – назначение на оборудование выполняется без перегрузки оборудования в каждый момент времени. Модели планирования по ограниченной загрузке реализованы по вариантам:

  • алгоритм планирования «назад» (от вершины – вниз) от времени исполнения вершины заказа и назад до первых технологических операций. При этом может получиться, что запускать нужно было N дней назад, что потребует выделения дополнительных ресурсов (рис. 21);
  • алгоритм планирования «вперед» от текущей даты только невыполненных технологических операций. При этом может получиться, что заказ будет выполнен не в срок, а через N дней после плановой даты исполнения, что потребует выделения дополнительных ресурсов (рис. 22);
  • алгоритм планирования «от узкого места»/«бутылочного горлышка». При данной модели сначала составляется расписание рабочего центра являющегося узким местом и далее предшествующие работы планируются «назад», а последующие за узким местом работы планируются «вперед» от времени обработки на узком месте. Данный подход объединяет предыдущие подходы;
  • алгоритм «сглаживания» перегрузок оборудования с назначением работ на альтернативное оборудование;
  • алгоритм «ручного» назначения заказа на оборудование.

Рис. 21-22 Модели назад-вперед.

Модель календарного планирования по неограниченной загрузке . Для ряда рабочих центров, не являющихся узким местом можно использовать модель «неограниченной» загрузки в сочетании с «ограниченной» загрузкой для соседних рабочих центров. При этом:

  • Снимается контроль над уровнем загрузки таких рабочих центров, считая, что любое производственное задание на них выполнимо в срок;
  • Из опыта проектов, такое допущение на практике можно использовать, если рабочий центр загружен до 30-35% свой мощности;
  • При более высоком проценте загрузки уже необходимо учитывать возникающие временные накладки, т.е. использовать модель «ограниченной загрузки» во времени.
  • Схемы загрузки оборудования определяют номенклатуру и количество полуфабрикатов и продукции, которые могут одновременно обрабатываться на рабочих центрах: В системе IT-Enterprise применяются следующие схемы загрузки:
  • Единичная схема загрузки, при которой в один момент времени рабочий центр может обрабатывать только один полуфабрикат (продукцию) в определенном количестве. Эта схема применима для большинства универсального механообрабатывающего оборудования;
  • Множественная схема загрузки, при которой в один момент времени рабочий центр может обрабатывать несколько полуфабрикатов (продукций) в определенных количествах. При этом время загрузки и выгрузки рабочего центра будет одинаковым у всех обрабатываемых полуфабрикатов. Эта схема применима, например, для термических и гальванических операций, для операций остывания, кристаллизации и т.д. При множественной схеме загрузки накладываются определенные ограничения на объем обработки на рабочем центре, например, по объему или по площади обработки.

Для сокращения цикла производства заказов применяется распараллеливание обработки полуфабрикатов   (рис. 23, 24) выполняется в размере транспортных производственных партий - минимального количества полуфабрикатов, которое допускается передавать между рабочими центрами. Транспортная производственная партия может быть равна: размеру заказа, фиксированному размеру и кратности партии, количеству полуфабриката в оборотной производственной таре, определяться планировщиками и т.д.

  При планировании в системе учитываются различные схемы передачи полуфабрикатов между рабочими центрами :

  • временная схема после завершения предыдущей операции, например, передача выполняется за 5 минут и начинается сразу же после завершения обработки транспортной партии  производства предыдущим по техпроцессу рабочим центром (рис. 23);
  • дискретные  моменты передачи, например, передача выполняется в течении 15 минут и инициируется в 9:00, 10:30, 12:00 и т.д. Временем передачи считается ближайшее дискретное время после времени завершения обработки транспортной производственной партии.

Рис. 23-24 Партии-параллель.

Планирование с учетом обеспеченности материалами:

  • Планирование с учетом текущего наличия материалов и полуфабрикатов;
  • Планирование с учетом графика поступления материалов на предприятие;
  • Планирование без учета наличия и поступления материалов.

Методы агрегирования заданий для назначения на оборудование:

  • Агрегирование по однотипным заданиям внутри определенного интервала, например, агрегирование однотипной продукции по разным производственным заказам, которая должна быть выпущена в одной неделе или в один день;
  • Агрегирование разнотипной продукции отгружаемой в один день одному покупателю
  • Агрегирование продукции исходя из технологических особенностей производства и т.д.

Методы построения приоритетных очередей производственных заданий при планировании:

  • FIFO (First In, First Out) – задания обрабатываются в порядке их прибытия на рабочий центр;
  • SPT, SOT (Shortest Processing (Operation) Time) – задания запускаются в порядке, обратном времени их обработки;
  • STPT (Shortest Total Processing Time Remaining) – задания запускаются в порядке, обратном оставшемуся общему времени обработки заказа
  • EDD (Earliest Due Date) – в первую очередь запускаются задания с более ранней требуемой датой выполнения
  • FO (Fewest Operations) – сначала запускаются задания с наименьшим количеством оставшихся операций;
  • ST (Slack Time) – сначала запускаются задания с минимальным ST, где ST= (Дата выполнения заказа – Текущая дата – Оставшееся время обработки);
  • CR (Critical Ratio) – для заданий, которые не  отстают от графика, сначала запускаются задания с минимальным CR, где CR = ((Дата выполнения заказа – Текущая дата) / Оставшееся время обработки);
  • Динамические методы построения приоритетных очередей от определенных условий, например, при CR <=1 применяется метод CR, при CR > 1 применяется метод SPT;
  • Динамические методы, различные для узких мест и для всех прочих рабочих центров;
  • Различные комбинации перечисленных выше методов с указанием приоритетов, например, СR+EDD или CR+SPT;
  • Методы, определяемые планировщиком исходя из производственно-технологических особенностей предприятия, например по приоритетам групп заказов и перечисленных выше методов или по цветности изделий от светлого цвета к темному и т.д..

Рис. 25. Приоритетные очереди. 

Методы выбора альтернативных рабочих центров для назначения заданий из приоритетных очередей:

  • Выбирается основной и/или альтернативный рабочий центр, который доступен раньше всех;
  • Выбирается основной и/или альтернативный рабочий центр, который не требует переналадки после последнего выполненного задания;
  • Выбирается основной и/или альтернативный рабочий центр, у которого время завершения обработки назначаемого задания с учетом времени на переналадку будет минимальным из всех;
  • Выбирается основной и/или альтернативный рабочий центр, у которого время завершения обработки назначаемого задания с учетом времени на переналадку будет минимальным из всех;
  • Выбирается основной и/или альтернативный рабочий центр, у которого минимальная стоимость выполнения задания. Данный метод особенно актуален при наличии разнотипного оборудования;
  • И т.д.

Основным режимом работы с APS/MES-планами является диаграмма Гантта (рис.26,27).

Рис. 26. APS-MES-2.

Рис. 27. APS-MES-3 .

  Для дополнительной оптимизации APS/MES-плана в системе IT-Enterprise могут применяться специальные методы оптимизации , которые на практике показывают хорошие результаты:

  • Динамические критерии оптимизации для «фоновых» производственных заказов . Достаточно часто на предприятиях встречаются, так называемые, «фоновые» производственные заказы, т.е. заказы предназначенные для восполнения складских запасов наиболее ходовой продукции, формируемые на основании статистики потребления продукции со склада и не подтверждены реальными заказами клиентов. Для таких заказов принимаются допущения о том, что сдвиг во времени на несколько дней для них не критичен и поэтому для них применяется критерий минимизации переналадок с уже назначенных на оборудование основных заказов. Как только какой-либо такой заказ подтверждается реальным спросом, он переходит в категорию реальных заказов с директивным сроком исполнения. В этом случае для него динамически изменяется критерий оптимизации;
  • Динамические критерии оптимизации для различных групп рабочих центров. Для «узкого» места используется критерий минимизации переналадок, а для всех остальных уровней – критерий ориентированный на клиента (минимизация отклонений от директивных сроков выпуска;
  • Специальные методы планирования «узкого» места. В производстве присутствуют длительные и дорогостоящие переналадки оборудования «узкого места». Для минимизации переналадок на «узких местах» и максимизации  загрузки мощностей  может в отдельных случаях использоваться алгоритм полного перебора сочетаний «все операции техпроцесса для всех партий заказов по всем рабочим центрам узкого места»;
  • После расчета APS/MES-плана в системе IT-Enterprise может выполняться постоптимизация плана , заключающаяся в «сдвигах» имеющих временной резерв заданий к «узкому месту» как вперед, так и назад, что может существенно сократить пролеживание в производстве.

 

 

 

 

 

 

 




Назад

ДОПОЛНИТЕЛЬНО
ОПЫТ ПРОЕКТОВ
Познакомиться с проектами внедрения ERP-cистемы IT-Enterprise , узнать в каких отраслях и на каких предприятия внедрена система Вы сможете в разделе


РАССЧИТАТЬ СТОИМОСТЬ
Порядок лицензирования системы ERP-системы IT-Enterprise описан в разделе . Если Вы хотите рассчитать стоимость поставки системы, необходимо зарегистрироваться и направить запрос в центр поддержки


С ЧЕГО НАЧАТЬ
Если Вам сложно определить какие модули Вам необходимо приобрести обратитесь в центр поддержки , опишите Ваши проблемы и цели проекта автоматизации, и мы Вам порекомендуем оптимальный состав модулей и очередность их внедрения


ОПИСАНИЕ РЕШЕНИЙ IT-ENTERPRISE
Получить детальное описание решений и ERP-системы IT-Enterprise
Скачать описание решений
Информационные Технологии
© 2007 Все права защищены.
Создание сайта
Создание сайта
Создание сайта
cms, управление сайтом
конкурс векторной графики
Карта сайта      Схема проезда      Послать письмо      Телефон      Вакансии      Подписаться на новости      RSS      Узнать больше