Оперативно-календарное планирование и диспетчирование в MES-системах. Часть II
Метод рекурсивного получения и выполнения плана работ (трехзвенная архитектура)
Для решения поставленной задачи в последнее время выработано новое системное решение - метод рекурсивного получения и выполнения плана работ. Вместо функции и соответствующего этапа объемного планирования используется иная схема - с использованием APS-систем, реализующих функции детализированного планирования. В работе [3] уже подчеркивалось, что APS-системы не претендуют на высокую точность составления плана и не используют целый ряд важных критериев цехового характера. Но в данном случае этого и не нужно, т.к. перед предприятием стоит иная задача – в какие сроки оно сможет выпустить ту или иную продукцию с учетом сроков поставок всей производственной цепочки «Поставщики-Предприятие-Партнеры-Дистрибьюторы» (SCM – Supply Chain Management). Имеющейся в планировщиках APS-систем точности вполне хватает, чтобы получить план работы всех цехов предприятия на определенный период времени, поскольку APS-системы, так же, как и MES-системы вводят в свои модели условие предшествования операций. В дальнейшем этот план спускается на цеховой уровень, и за его реальное выполнение отвечают уже MES-системы (рис.8). 
Таким образом, в данной схеме план строится рекурсивно. Сначала в ERP строится объемный план, на следующем этапе план вновь попадает в расчетную стадию, где с помощью APS-системы формируется в виде детального расписания для всего предприятия, и на последнем «витке» план рассчитывается более детально для каждого цеха уже с помощью MES-систем. Такая схема, естественно, сложнее, требует интеграции трех различных типов систем управления – ERP, APS, MES. Но неоспоримым преимуществом такого подхода является тот факт, что уже на верхнем уровне, - уровне принятия решений, лица, принимающие решения, всегда могут достаточно точно сказать, когда можно ожидать выпуск того или иного заказа, какова истинная загрузка оборудования уже на проектной стадии. Точность таких планов на порядок выше, чем при использовании рассмотренной ранее децентрализованной схемы планирования. В результате на каждое рабочее место формируется детализированное (с указанием сроков начала/окончания каждой операции) плановое задание, соответствующее оптимальному [4] производственному расписанию выполняемых работ (рис.9). 
Принципиально важным является то обстоятельство, что сформированные в MES детальные оперативные производственные планы постоянно контролируются и в случае необходимости корректируются [1]. Это обеспечивается за счет наличия в MES специального встроенного DPU-модуля: функций диспетчирования выполняемых работ. [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]
Особенности диспетчирования в MES-системах
Любой план только тогда может называться планом, если он выполним в реальной ситуации. Как уже говорилось ранее [3,4], основой MES дли дискретного производства являются два кита – модули ODS (оперативное/детальное планирование) и DPU (диспетчеризация производства). Точность времени рождается в деталях, - если каждая запланированная работа будет выполнена в срок, то и весь план работы большого предприятия тоже будет осуществим. Очень часто возникают вопросы: зачем нужная минутная или секундная точность расписания, если масса субъективных факторов на отдельных рабочих местах может свести на нет результаты любого расчета?. Точностью составления расписания, с тех пор как человечество возвело вычислительные системы типа «Феликс-М», действовавших на основе механики, приводимой мускульной силой, в ранг раритетов, никого не удивишь – даже разрядности обычного калькулятора вполне хватает, чтобы обеспечить точность составления расписания до секунды. Но как это выполнить? Дело в том, что без обратной связи, без контура диспетчирования, действительно, ни одно расписание, как бы точно оно не было построено, невыполнимо. ODS и DPU – это «инь» и «янь» точности выполнения всех запланированных процессов. Уберите ODS, и невозможно будет понять – что же надо изготавливать в тот или иной момент времени. Уберите DPU, и станет ясно, что ODS бесполезна как таковая, уже после первой незапланированной остановки станка. Поэтому в MES-системах модули ODS и DPU органично связны между собой и представляют единую систему исполнения задуманного. 
В MES-системах функция DPU реализована в виде специального модуля диспетчирования, с которым работает диспетчер. Задачей диспетчера является фиксация всех событий в производственной системе: моментов действительного окончания обработки партий деталей, отказов оборудования по различным причинам, любых опережений и запаздываний тех или иных процессов и т.п. (рис.10,11). Все эти события вводятся диспетчером, обычно, вручную, по мере поступления к нему новой информации о состоянии производственных процессов в цеху. 
Далее MES-система, с определенным интервалом времени, автоматически анализирует информацию, полученную с диспетчерских терминалов, и если фактическое состояние дел существенно расходится с плановым заданием (изменяются моменты окончания обработки партий деталей), то диспетчер оповещается системой о наличии данных расхождений. При этом диспетчеру предлагаются варианты таких решений: - временной сдвиг моментов окончаний некоторых работ с последующим оповещением; - пересчет расписаний (при существенных расхождениях плана с фактом); - приостановка работы тех или иных рабочих центров (РЦ); - изменение приоритетов запуска тех или иных партий деталей; - и т.п. После принятия решения диспетчером, а это, чаще всего, либо временной сдвиг работ, либо пересчет расписания, скорректированное расписание вновь вступает в работу с обязательным оповещением на те РЦ, которых затронули коррективы. Возникают закономерные вопросы – какова оперативность внесения информации по ходу технологических процессов, кто и как будет оповещать диспетчера обо всех событиях, какое оборудование для этого нужно?
Оперативность внесения информации – «как только». Как только она появилась у диспетчера, он обязан ее внести. Потеря двух-трех и более минут при передаче информации с РЦ диспетчеру особого значения не имеет, поскольку процесс диспетчирования непрерывен и если в какой-то момент времени «пропало» несколько минут, они обязательно обнаружатся в следующий момент времени. MES-системы, как правило, через каждые пять минут автоматически сканируют входящую информацию о состоянии материальных потоков и станочной системы. Но это не означает, что каждые пять минут план будет пересматриваться, т.к. коррекции подлежит лишь существенное расхождение плана с его фактическим выполнением, что при нормальном протекании процессов - маловероятно. 
Процедура оповещение диспетчера о событиях может быть реализована различными способами – обходом РЦ, сообщениями от рабочих данных РЦ или контролеров, принявших партию обработанных деталей, как устно, так и с помощью средств автоматизации. Имеется специальный софт для удаленного доступа к рабочему месту диспетчера – АРМ мастера [5] (рис.12). Средства автоматизации при этом могут быть также самыми различными, начиная от сообщений по локальной сети и заканчивая обычной «кнопочной» сигнализацией. Главное – вовремя передать информацию, оповестить диспетчера.
Таким образом, в данной статье авторы показали существующие способы детализированного планирования, а также способы выполнения полученных планов. Насколько все это сложно внедрить, сколько все это стоит, как быстро ждать отдачу от инвестиций при построении таких систем на предприятии? Это уже тема для следующего номера.
Авторы были бы признательны читателям за вопросы, которые, на их взгляд, следовало бы осветить, в первую очередь, в следующих статьях. Связаться с авторами можно через редакцию издания 12NEWS.
Авторы:
Евгений Борисович Фролов © 2008 докт.техн.наук, профессор, Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», кафедра «Информационные технологии и вычислительные системы».
Равиль Рустэм-бекович Загидуллин © 2008 докт.техн.наук, профессор кафедры «Автоматизация технологических процессов» Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ)
Литература
1. Фролов Е.Б., Загидуллин Р.Р. MES-системы. Вид «сверху», взгляд изнутри. 12NEWS, http://12news.ru/doc2689.html
2. Загидуллин Р.Р., Фролов Е.Б. Управление Машиностроительным производством с помощью MES-систем, М.: «СТИН», 11, 2007, с. 2–5.
3. Фролов Е.Б., Загидуллин Р.Р. MES-системы. MES-системы, как они есть или эволюция систем планирования производства. Часть II, http://12news.ru/doc2593.html
4. Фролов Е.Б., Загидуллин Р.Р. MES-системы. Критерии, которые мы выбираем. 12NEWS, http://12news.ru/doc2690.html 5. Асатрян С.Р., Ващило А.В., Коган Ю.Г., Рябов Д.М., Фролов Е.Б. Использование технологий «клиент-сервер» для организации управления производством. М.: «САПР и Графика», 11, 1999, с. 30-34.
© Галактика, 2008
© Издание 12NEWS (ИП Маринин А.Л.), 2008
