MES-системы, как они есть или эволюция систем планирования производства. Часть I
История систем планирования
Древняя история
Также давно люди поняли, что экстремальное значение – не всегда самое лучшее, поскольку ему в нашем мире противостоят всевозможные ограничения. Комбинаторика в природе вещей, событий, была всегда. И всегда было желание убрать хаос, упорядочить работы во времени и этот порядок, пусть даже найденный эмпирическим путем, зафиксировать. Еще в начале 20-го века известный специалист по организации производства Г.Гантт (1861-1924) впервые сформулировал применительно к компании «Банкрофт», производящей хлопчатобумажные ткани, следующие три простых правила организации работы:
-
Порядок, в котором должна выполняться работа, теперь определяется в офисе «белым воротничком», а не красильщиком.
-
Точная запись лучшего метода крашения в любой оттенок хранится в офисе, соблюдается мастером и более не зависит от записной книжки красильщика или его памяти.
-
Все красильщики и машинисты поощряются материально, когда следуют инструкциям или, наоборот, наказываются, когда они не делают этого.
И закрепил Г.Гантт этот порядок работ графически в известной диаграмме, которую теперь мы называем его именем. Начало было положено. Осталось только найти способ, как рассчитать ту оптимальную последовательность работ, которую нельзя нарушать. После внедрения указанных принципов организации производства на текстильной фабрике при значительном сокращении рабочего дня на 25-30% увеличился выход продукции, а заработная плата выросла на 20-60%[1].
Новая история
«Новую» историю решения задач по оптимальному планированию в производстве принято исчислять от 1939г. Именно тогда в издательстве Ленинградского университета вышла небольшая по объему книжка молодого профессора Л.В.Канторовича «Математические методы организации и планирования производства». Эта монография положила начало научным методам в планировании и организации производства на основе зарождающегося тогда направления экономической математики впоследствии оформившейся в математическое программирование.
Не только «железный занавес» в какой-то мере помешал ознакомиться с этой работой зарубежным ученым, в частности, Дж.Б.Данцигу, который в 1947 г. пришел к аналогичным результатам идеи численного решения задач оптимизации, позже названного симплекс-методом.
Причиной «невостребованности» служило отсутствие возможности реализации предложенных моделей и алгоритмов, т.к. ЭВМ еще не было и до появления первого прообраза языка программирования прошло еще долгих десять лет.
Появление первых вычислительных машин значительно стимулировало развитие работ в области математической экономики, организации и планирования производства. Были разработаны: эффективный метод решения целочисленных задач (Р.Гомори), метод ветвей и границ (А.Лэнд, В.Дойг и Дж.Литтл), метод динамического программирования (Р.Беллман) и др. Все эти методы поиска оптимума в окружающем нас комбинаторном мире находили применение в различных областях экономики и производства. Одна из таких прикладных областей математики под названием «Теория расписаний» как раз и «взялась» за решение многочисленного класса задач планирования работ на производстве.
Задача планирования технологических операций на станках, опубликованная С.М.Джонсоном в 1954г., которая показала, что составление расписания уже для трех станков относится к классу задач, трудноразрешимых за приемлемое время (так называемый, класс NP-сложных задач), ничуть не обескуражила заводских специалистов первых отделов АСУ.
Если первыми благами компьютеризации могли пользоваться только государственные структуры, перемалывая многомерные балансовые модели Леонтьева или составляя пятилетние планы, то с удешевлением вычислительной техники и появлением первых серийных ЭВМ появилась возможность решать задачи планирования на уровне предприятий и даже для цехов и отдельных участков. Предприятие считалось передовым, если оно разрабатывало собственную АСУП, если пыталось построить расписания работ для своего станочного парка с помощью систем оперативно-календарного планирования собственного же изготовления.
Развитие новых прикладных разделов математики и доступная вычислительная техника класса IBM 360/370, ЕС ЭВМ 1020-1060 сделали свое дело: в 70-80-х годах – они явились катализатором появления первых АСУП и позволили хотя бы в каком-то приближении решать задачи избавления от хаоса комбинаторики «в мире станков и деталей» [2].
[Перепечатка материалов 12NEWS.ru разрешается только с предварительного согласования с редакцией или автором. Если вы читаете этот материал на другом ресурсе, пожалуйста, сообщите нам об этом editor@12news.ru]
Новейшая история
Какие бы новые сюжеты обращения со временем не придумывали писатели-фантасты, оно (это время) бежит почти по экспоненциальной зависимости. За какие-то двадцать лет человечество «обогнало» закон Мура, и взамен мэйнфреймам и доморощенным АСУП на рынке IT теперь бродят новые «звери» зоопарка, который все также называется «Системы управления предприятиями и процессами». Основные разновидности этих систем, которые в настоящее время отвечают за составление планов работ на производстве – это системы классов ERP, MRPII, APS и MES.
Если их предки – системы АСУП - довольствовались возможностью составления объемно-календарных планов (реже – план-графиков работы оборудования), обсчетом финансовых перспектив на ближайшую пятилетку при стабильном спросе и расчетом заработной платы, то новые системы включают в себя все новые и новые функции автоматизации деятельности предприятий в условиях динамично развивающегося рынка товаров новейшего общества потребления. Но основной функцией, как и прежде, считается возможность составления плана работ. Именно эта функция, в конечном итоге, позволяет понять – кто, когда и что должен делать. Как же происходит планирование в этих системах, и какая из них, для каких случаев предназначена? Об этом во второй части статьи.
Авторы:
Фролов Евгений Борисович © 2007
д.т.н., профессор, Московский государственный технологический университет "СТАНКИН", кафедра "Информационные технологии и вычислительные системы".
Загидуллин Равиль Рустэм-бекович © 2007
д.т.н., профессор, Уфимский государственный авиационный технический университет (УГАТУ), кафедра "Автоматизированых технологических систем".
12NEWS©
© Издание 12NEWS (ИП Маринин А.Л.), 2007
