Планирование заготовительного производства на машиностроительном предприятии

1. Планирование для литейных и кузнечно-штамповочных цехов обычно направлено на поддержание некоторых запасов. На рис.1 представлен типичный график изменения запаса некоторого объекта.



Согласно схеме, приведенной на рис.1, текущий запас состоит из двух частей: постоянной составляющей (страхового запаса Z_c) и переменной. Предполагается, что происходит периодическое пополнение запаса партиями объектов величиной m. Затем каждая такая партия расходуется с некоторой скоростью в течение периода t_s, а к моменту полного израсходования происходит новое пополнение.

Таким образом, средний текущий запас

Z_ср=Z_c+m/2 (1)

Для того чтобы запас вовремя пополнялся, необходимо начать изготовление партии раньше требуемого момента пополнения на величину продолжительности изготовления партии t_p (штриховой линией на рисунке показан процесс изготовления новой партии).

Из рис.1 видно, что за время изготовления партии расходуется количество объектов, равное Z_p. В реальном производстве возможны отклонения фактических значений, как времени изготовления t_p в днях, так и скорости расходования объектов V шт/день от расчетных. При этом момент окончания изготовления партии может запоздать по отношению к моменту полного расходования предыдущей партии, и этом случае начнется расходование страхового запаса.

Очевидно, что величина страхового запаса должна быть тем больше, чем больше возможное случайное отклонение длительности изготовления партии и скорости ее расходования.

Z_c=r*V*t_p, (2)

где r – константа, показывающая, во сколько раз страховой запас должен быть больше количества объектов, расходуемых за время изготовления одной партии. Будем полагать, что r является нормативной величиной, устанавливаемой по условиям производства в конкретной организационной группе.

Скорость ежедневного расходования объектов V определяется по оперативному календарному плану производства продукции. Длительность изготовления партии объектов

T_p=(A+B(m-1)/(8*S*q)), (3)

где А – продолжительность изготовления первой заготовки (первой группы заготовок) в днях;
q – количество заготовок в группе (групповой заготовке, параллельно изготовляемой группе и т.п.)
B – штучная трудоемкость на заготовку (группу заготовок);
S – количество рабочих смен.

Величина размера оптимальной партии заготовок i-ого вида m_i определяется как решение многокритериальной задачи оптимизации по критериям трудоемкость производства T – стоимость C незавершенного производства заготовок, т.е. по компромиссной кривой т.н. TC –диаграммы [1]. Точки этой кривой описываются уравнениями оптимальности:



Из системы уравнений (4), используя выражения для T и C можно получить [2]:



C_i - стоимость одной заготовки, практически равная стоимости материала заготовки.
R – постоянная, определяемая экспертным путем или из некоторых ограничений, накладываемых на размеры партий или запасы.

Такое ограничение состоит в требовании обеспечить изготовление новой партии к моменту падения текущего запаса заготовок до значения страхового запаса [2].

Результатом календарного планирования являются значения размеров партий m_i заготовок каждого вида, отсортированных по датам изготовления, и плановые размеры страховых запасов Z_ci, причем для составления плановых заданий на планово-учетный период (месяц) необходимо учесть, что скорость расходования заготовок определяется действующей производственной программой.

После определения количества заготовок каждого i-ого вида из материала j-ого вида рассчитывается весовой выпуск заготовок из j-ой группы материалов на плановый период (месяц):



где Mi-масса заготовки,
n – количество видов заготовок из одной группы материалов.

Весовой выпуск используется при определении потребности в материалах и принадлежностях для выполнения планов-графиков в литейных и прессовых цехах. В планах-графиках следует отразить размеры партий, страховые запасы и даты изготовления партий в соответствии со сделанным расчетом.

2. Планы-графики цехов листового раскроя при серийном производстве следует составлять на период, не превышающий декаду. Причина такого положения состоит в большом числе ограничений, накладываемых на производство данного типа и, соответственно, большой трудности проверки их выполнения.

Этими ограничениями являются:
- своевременное обеспечение партий запуска номенклатуры;
- трудоемкость настройки листовой резки;
- трудоемкость завоза пачек листов в цех;
- коэффициент использования материала при раскрое листов;
- возможная площадь хранения заготовок;
- длительность хранения заготовок в цехе раскроя.

Методы организация партий запуска листовой резки полностью аналогично любой другой операции механической обработки.

При таком подходе автоматически обеспечивается главное требование производственного процесса, заключающееся в своевременной подготовке листовых заготовок. Однако здесь остро стоит вопрос о возможности объединения партий, изготовляемых из одинакового материала. Такое объединение позволяет существенно уменьшить трудоемкость завоза листов, трудоемкость настройки оборудования и увеличить коэффициент использования материала.

Листы металлов поставляются упакованными в пачки или рулоны и обычно хранятся на складе в упаковке изготовителя. Подача в цех, как правило, возможна только для целой упаковки и поэтому целесообразно ее полное использование для раскроя. В противном случае необходимо хранить в цехе остатки, либо, что еще сложнее, вывозить остатки из цеха и организовывать их хранение.

Раскрой металла должен производиться с минимальными отходами. Поэтому целесообразно проводить раскладку заготовок на листе (САПР-раскрой) непосредственно перед началом резки исходя из сложившейся оперативной обстановки. По-видимому, при серийном производстве имеет смысл отнести раскрой листа к задаче ежедневного планирования. В то же время, при индивидуальном производстве раскрой листа можно проводиться при календарном планировании для каждого производственного заказа, т.к. в этом случае производственный заказ совпадает с внешним заказом.

Отличительной чертой листозаготовительного производства является необходимость хранения изготовленных заготовок непосредственно в заготовительном цехе. В литейных и прессовых цехах эта проблема отсутствует, т.к. хранение достаточно легко может быть организовано на промежуточном складе. Листовые заготовки, во-первых, труднее перемещать на промежуточный склад, чем отливки или поковки. Во-вторых, хранение листовых заготовок в открытом складе приводит зачастую к трудностям в их поиске для последующей обработке. Поэтому, как правило, листовые заготовки приходится хранить непосредственно вблизи места их разрезки, что часто приводит к загромождению помещения и невозможности дальнейшей работы. В результате серьезное значение приобретают такие факторы, как имеющаяся площадь для хранения и необходимая продолжительность хранения.

Учитывая большую сложность задачи, можно предложить методику, при которой решение осуществляется путем создания нескольких вариантов расчета и выбора рационального.

Очевидно, что наиболее важным ограничением является необходимость изготовления заготовок в соответствии с планом обеспечения производственных заказов. Поэтому за основу ежедневного планирования работы цеха листового раскроя следует принять данные таблицы календарного плана партий запуска деталей в производство.

Основной характеристикой варианта планирования согласно предлагаемому алгоритму [2] является горизонт планирования. Под этим понятием понимается количество дней, начиная с дня, на который проводится планирование, для которых разрешается объединение партий запуска из одного материала. Горизонт планирования устанавливается вручную, после чего производится запуска расчета и запись полученного варианта плана.

Расчет проводится отдельно по каждой группе оборудования. Для этого выделяются строки таблицы партий запуска календарного плана, соответствующие данной группе оборудования с датой запуска вплоть до горизонта планирования.

Затем составляется каталог материалов по первому упоминанию материала в наборе отобранных строк и сортируется по дате начала изготовления. По этому каталогу проводится цикл, в рамках которого по каждому материалу объединяются строки таблицы плана с текущим материалом в одну партию завоза. В специальную таблицу записываются параметры партии завоза. Дата завоза – это дата, на которую проводится планирование, время завоза определяется по моменту освобождения хотя бы одного станка необходимой группы оборудования. Для оценки вариантов плана составляется табл1.



Для цехов листовой резки можно предложить определять напряженность только по партиям запуска заготовок с просроченной по сравнению с установленной планом-графиком датой изготовления. В этом случае напряженность H определится зависимостью



где T_i - трудоемкость резки i-ой партии заготовок с просроченной датой изготовления;
Z_api – относительное отставание срока выполнения от заданного планом-графиком.

Эта величина определяется зависимостью

Z_ap=(dPlan–D_p)/(D*P_six)+1, (9)

где dPlan – дата, на которую ведется планирование;
D_p – дата плановой цеховой готовности;
D – количество календарных дней в планово-учетном периоде (декаде);
P_six - коэффициент психологической напряженности.

Для различных горизонтов планирования напряженность может быть различной, т.к. на день планирования могут изготавливаться разные партии заготовок. В целом, с увеличением горизонта планирования напряженность, очевидно, будет нарастать.

С увеличением горизонта трудоемкость уменьшается, поскольку уменьшается количество партий завоза, обеспечивающих необходимые партии запуска заготовок Коэффициент использования материала определяется при раскрое листов и его вычисление выходит за рамки настоящей статьи.

После расчета различных вариантов плана для задаваемых пользователем горизонтов планирования необходимо сравнить эти варианты и выбрать наиболее рациональный.


Мауэргауз Ю. Е.
 

Литература

1. Мауэргауз Ю.Е. Информационные системы промышленного менеджмента.-М.: Филинъ, 1999.
2. Мауэргауз Ю.Е. Автоматизация оперативного планирования в машиностроительном производстве. - М.: Экономика, 2007.

© Издание 12NEWS (ИП Маринин А.Л.), 2008