Введение к работе
Актуальность проблемы Современные швейные предприятия функционируют в условиях неопределенности и динамичности социально-экономической среды Непрерывные и довольно существенные изменения, в технологиях, рынках сбыта и потребностей клиентов стали обычным явлением, и предприятия, стремясь сохранить свою конкурентоспособность, вынуждены перестраивать свою корпоративную стратегию и тактику. Меняется роль и образ клиентов предприятий, безликого «массового» потребителя сменяет индивидуальный заказчик. Данные обстоятельства нарушают организационную стабильность предприятий и нацеливают на поиск или формирование организационных структур, позволяющих перестроить их деятельность Одним из перспективных направлений реинжиниринга производства является применение идеологии гибких производственных систем (ГПС) с динамичной организационной структурой, наиболее приспособленной для скорейшего выпуска новой продукции и ее оперативной поставки на рынок Внедрение ГПС в швейной промышленности открывает реальные возможности для создания открытых гибких структур, обладающих целостностью, целевой ориентацией с позиций коммерчески и экономически выгодной реорганизации состава, структуры и организации ГПС с учетом изменений на рынке.
Больший вклад в решение задач данного направления внесли научные исследования и разработки, выполненные учеными ЦНИИШП, МГУДТ, ГАСБУ, НТИ МГУДТ Разработанные ими методики позволяют реализовать требования гибкости в пределах швейного потока или цеха. Однако многие вопросы, связанные с повышением гибкости в раскройном производстве, остаются нерешенными В указанных работах отсутствует системный подход к решению вопросов проектирования и управления раскройным производством, который включает в себя комплекс задач анализа, синтеза и моделирования различных вариантов с точки зрения реинжиниринга К тому же в указанных работах не учитывается логистическая система, которая состоит из элементов, звеньев, взаимосвязанных в едином процессе управления материальными и информации
4 онными потоками, причем задачи функционирования этих звеньев объединены
внутренними и внешними целями предприятия. Имеющиеся сведения о гибких системах раскройного производства до настоящего времени не систематизированы, не имеют научного обоснования и методологии их проектирования и управления
Целью работы является разработка методологических основ проектирования гибкого раскройного производства и управления им Для достижения поставленной цели в работе должны быть решены следующие задачи
разработка методологии системного проектирования гибкого раскройного производства,
разработка методологии системного управления гибким раскройным производством,
разработка методики построения внутрипроизводственных логистических систем;
разработка принципов управления запасами гибкого раскройного производства;
разработка принципов планирования раскроя,
разработка принципов балансировки производственной программы,
разработка основ оптимизации планирования раскроя,
разработка основ оптимизации проектирования технологических процессов
Объектом исследования являются процессы подготовительно-раскройного производства в условиях гибкого швейного предприятия
Методы и средства исследований. Использование в любом конкретно-научном исследовании общенаучных и философских методов, как и методов смежных отраслей науки, не может носить характер механического переноса -необходима предметная их интерпретация и дальнейшая разработка и совершенствование этих методов с учетом конкретных задач и целей исследования
Исходя из этого в данной диссертационной работе использованы
методология системного подхода к проектированию внутрипроизводственных логистических операций в условиях гибкого подготовительно-раскройного производства,
методология функционального стоимостного моделирования бизнес-
процессов IDEF3,
методы исследования операций;
методы математического программирования;
- пакеты программ целочисленного и линейного программирования
Обработка результатов экспериментальных исследований, функциональ
ное моделирование, а также построение математических моделей осуществлены
с использованием персонального компьютера
Научная новизна. В работе предложена концепция реинжиниринга под-i отовительно-раскройного производства в условиях гибкого швейного производства. Для реализации этой концепции разработаны этапы и порядок проектирования подготовительно-раскройного производства. Разработанная информационно-функциональная модель позволит определить не только электронную схему документооборота, но и оперативно подсчитать материальные и трудовые затраты на операции подготовительно-раскройного производства
В работе предлагается методика сокращения длительности производственного цикла в подготовительно-раскройном производстве, основанная на оптимизации запасов материалов, календарного плана работы и графика раскроя, количества и очередности выполнения настилов, величины серии и ряда других операций в раскройном цехе
Впервые получены следующие результаты
разработана классификация типов гибких раскройных производств;
разработаны этапы и методология проектирования и планирования гибкого раскройного производства,
разработаны современные принципы формирования гибкой производственной программы в условиях рыночных отношений,
разработаны принципы управления запасами с учетом производственной логистики,
разработка методики оптимизации планировании раскрой с использованием математического моделирования,
разработка методики проектирования технологического процесса раскроя с использованием методов оптимизации;
разработана методика сокращения длительности производственного цикла в гибком раскройном производстве,
с использованием методов функционального моделирования выполнен стоимостной анализ операций гибкого раскройного производства.
Практическая значимость. На основе теоретических положений и экспериментальных исследований диссертационной работы созданы взаимосвязанные компоненты информационного, методического и технического обеспечения задач производственной логистики, логистики запасов, которые в совокупности с известными разработками в области проектирования гибких систем обеспечат функционирование целостной многоуровневой системы оптимального проектирования и управления подготовительно-раскройным производством.
Реализация предлагаемого в диссертационной работе подхода к реинжинирингу технологических и производственных процессов в условиях гибкого производства позволит решить проблему выпуска швейных изделий (в том числе мелкими сериями) в короткие сроки, увеличить оборачиваемость активов и рентабельность продаж за счет сокращения длительности производственного цикла подготовки и раскроя
Теоретические и методические разработки внедрены в практику реального проектирования гибкого раскройного производства на базе швейного предприятия «Бердчанка» (г. Бердск) в течение 200^- — 2005 г, ООО «Ригель — Т» (г. Новосибирск) в 2006 г Кроме того, методические пособия по проектированию гибкого раскройного производства используются в учебном процессе Новосибирского технологического института МГУДТ в соответствующих разделах дисциплин «Технология швейных изделий», «Управление и организация швейного производства», «Исследование операций в швейной промышленности» для студентов направления 553900, в курсовом и дипломном проектировании
7 Апробация работы. Основные положения и резулыаты диссертационной
работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на следующих конференциях всероссийской научно-практической конференции «Интеграция науки, производства и образования» (г. Юрга, 1999 г ), международной научно-технической конференции «Новое в технике и технологии в текстильной и легкой промышленности» (г. Витебск, 2000 г.), международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки, техники и экономики легкой промышленности» (г. Москва, 2000), всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в научных исследованиях и образовании» (г Юрга, 2001 г), всероссийской научно-практической конференции «Достижения науки и практики в деятельности образовательных учреждений» (г. Кемерово, 2003 г.), всероссийской научно-практической конференции «Образование для новой России: опыт, проблемы, перспективы» (г. Юрга, 2005 г.), международной научно-технической конференции (г. Витебск, 2005 і.)» международной научно-практической конференции «Инновационные технологии как инструмент повышения конкурентоспособности продукции и услуг» (г. Алма-Аты, 2006 г.)
Публикации. Всего по материалам диссертации опубликована 41 работа. Основные результаты выполненных исследований и разработок опубликованы в статьях в российских журналах, межвузовских сборниках научных трудов, учебном пособии
Личное участие автора в получении изложенных в диссертации результатов. Постановка и решение задач, выбор методов и направлений исследований, анализ и обобщение полученных результатов, теоретические положения и выводы принадлежат лично автору. Проведение экспериментальных исследований для конкретных производственных условий выполнены автором, а также аспиранткой Арчиновой Е В , у которой он являлся научным консультантом
8 СОДЕРЖАНИЕРаЬОі Ы
ВОіДВЕДЕНИИ дано обоснование актуальности научных исследований по проблемам проектирования гибкого раскройного производства и важности реализации методологических основ, предложенных в работе. Определены цели, основные задачи и методы исследования. Приведены сведения об объекте исследования, дана характеристика научной новизны, практической значимости и реализации результатов работы
В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ выполнен анализ научных источников, отражающих современные взгляды на вопросы построения внутрипроизводственных логистических систем швейного производства, в результате которого установлено, что в настоящее время наиболее перспективной является организация гибких производственных систем (ГПС), обеспечивающих быстрый ответ на требования рынка ^Повышение гибкости производства в условиях интенсивного обновления выпуска продукции достигается за счет новых организационных форм гибких швейных потоков, совершенствования этапов подготовки производства с целью значительного сокращения затрат времени на эти процессы, и комплексное решение задач планирования и управления предприятием в целом и его отдельными подсистемами.
Установлено, что для обеспечения эффективной работы швейного производства необходима организация гибкого подготовительно-раскройного производства, а также система управления процессами на предприятии, реагирующая на изменения в производстве. На данный момент в работах, посвященных исследованию вопроса гибкости швейного производства, практически не уделяется внимание организации этапа подготовки и раскроя материалов При этом особенно актуальным является использование математических методов при решении задач планирования раскроя.
Анализ современных подходов к моделированию и проектированию сложных производственных систем показал необходимость использования концепции CALS (Computer-Aided Acquisition and Lifecycie Support - непрерывная под-e -жка жизненного цикла продукции) в качестве базовой. Комплексное решение
9 технологических задач и задач управления применительно к управлению запасами и планированию раскроя с использованием интегрированной информационной среды должно быть основано на единой информационной базе и использовании комплекса математических моделей.
Одним из прогрессивных научно-прикладных направлений в области управления потоковыми процессами является логистика. Отмечено, что комплексный подход к решению логистических задач позволяет уменьшить издержки, сократить время производственного цикла и повысить гибкость производства
В работе рассмотрены принципы построения наиболее распространенных логистических систем - «толкающей» и «тянущей», а также выявлены основные функции производственной логистики
Поскольку в логистических системах сокращение затрат на ресурсы и минимизация временных затрат достигается за счет оптимизации сквозного управления материальными и информационными потоками, проведен анализ математических моделей и выявлены области их применения на стадиях объемного и календарного планирования производства.
ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ в целях реализации новых подходов к процессу проектирования гибкого раскройного производства на основе реинжиниринга разработана их классификация, представленная в таблице 1.
Таблица 1 - Классификация типов гибких раскройных производств
10 Предложенная классификация положена в основу разработки этапов про-вотирования гибкого раскройного производства С использованием системного подхода показано, что гибкое раскройное производство представляет собой логистическую систему, в основе которой лежат материальные и информационные потоки. Поэтому проектирование логистических систем, составляющих основу технологических и производственных процессов, является одной из наиболее важных сфер деятельности технолога.
В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ работы представлена функциональная модель процесса разработки системы проектирования и управления внутрипроизводственной логистической системой гибкого раскройного производства
Для построения модели использована методология IDEF0, которая служит графической нотацией функционального моделирования и является стандартной в моделировании бизнес-процессов организованных CALS-технологий. Данный подход предполагает моделирование функций объекта путем создания описательной графической модели, представляющей собой структурированное изображение функций производственной системы или среды, информации и объектов, связывающих эти функции
Разработанная модель предназначена для структурирования основных этапов процесса планирования гибкого раскройного производства, выявления их взаимосвязей, последовательности и параллельности выполнения отдельных этапов, фиксирования информационных потоков, необходимых для осуществления и нормального протекания данного процесса С позиции системного подхода нельзя рассматривать данный процесс в отрыве от других, тесно связанных с ним процессов управления и проектирование производственной системы Эффективная работа подготовительно-раскройного производства невозможна без четко организованной системы управления производственными процессами и
организации на предприятии внутрипроизводственной логистической системы
'її і
Задачи планирования являются составляющими системы управления и неразрывно связаны с задачами проектирования, поэтому функциональная модель
вюіючасгі все перечисленные этапы и предусмаїривасі ілуоокую дскомііоіиціі.о задач проектирования и планирования раскройного производства
Целью разработки функциональной модели в работе является идентификация основных функций моделируемого процесса как системы. Моделируемые процессы рассматриваются с точки зрения лица, ответственного за данный процесс, т.е. проектировщика
В качестве источников информации для создания модели служат" сведения о принципах организации на предприятии внутрипроизводственной логистической системы, содержащиеся в литературных источниках, а также сведения об особенностях проектирования и управления ГПС, полученные на основе исследований, проведенных автором данной работы и ряда ранее проведенных научных исследований.
Функциональная модель процесса разработки системы проектирования и управления внутрипроизводственной логистической системой гибкого швейного производства содержит следующие виды потоков.
информационные (в виде входной и выходной информации);
материальные потоки (в виде входов и выходов функциональных блоков, отражающих различные стадии преобразования предметов труда);
трудовые ресурсы.
На рисунке 1 представлена иерархическая схема функциональной модели на первых двух уровнях декомпозиции
Наиболее детально в данной работе рассмотрены этапы планирования и оптимизации объемной гибкости раскройного производства, а также оптимизации некоторых технологических процессов, касающихся организационной гибкости раскройного производства.
Функциональные IDEFO-диаграммы (рисунки 2, 3), отражающие декомпозицию этих процессов, позволили выявить следующие наиболее важные задачи на этих этапах, требующие разработки методики их решения-
расчет рациональной величины заказа,
определение рациональной величины серии,
оптимизация размера серии,
- оптимизация графика выполнения насшлов,
- оптимизация сочетаний размеро-ростов;
- оптимизация размещения настилов на настилочных столах,
- оптимизация очередности настилов
Решение данных задач для ГПС по изготовлению швейных изделий позволит обеспечить ее эффективность и отсутствие сбоев в функционировании.
Ра**раТ»отка системы проектирования и \ правления
вкч трипрои-іводствеиной чогистической системой
гибкого швейного производства
Ш 17 час АО
Проектирование н
\ правление
теYHOлогично*ям
процессом
чксперимемтачьного
це\а
56 75 час
Планирование
подготовки производства в * » экспериментальном цехе Подготовка производства* >у швейных изделий в экспериментальной цехе Учет, контроль анализ и регулирование процесса подготовки производства швейных изделий в экспериментальном цехе
Проектирование и
\правіенне
течночогяческим
процессом
подготовки и
раскроя материалов
В ПОДГОГОВИТечЬНОМ
и раскройном це\а\
59 2 г чэс А 2
-Планирование
процесса подготовки,и раскроя материалов
" Подготовка и раскрой материалов
- Учет, контроль, анализ н регулирование процесса подготовки и раскроя материалов
Проектирование и
\правчение
течночогическнм
процессом
нзготовчеыия швейных.
И*) де ЧИЙ и и\
реачизации
17 19 час
Планирование
процесса и-зготовлекия к швейных изделий в потоке Изготовление швейных изделий в потоке
Контроль, анализ, учет и
регулирование процесса изготовления швейных изделий в потоке
Организация сбыта готовой продукции
Рисунок 1 - Иерархическая схема декомпозиции первых двух уровней процесса разработки системы проектирования и управления внутрипроизводственной логистической системой гибкого швейного производства
Рациональная величина серищ,^ модель 3
]
м»»ысета Матем
модель 1
Согласованное задание
График зависимости трудоемкости операций от вел серии и высоты настила
Трудоемкость
График запуска моделей в поток
операции ТО на модель
]
Потери от НП
Матем
модель
Рацинальнаі
величина
заказа
Расчет рациональной величины заказа
А21411
0 25час
Стоимость пачковых операций на 1 полотно
ІГІ—*"
Определение
финансовые затраты на 1 настил-—; в» рациональной величины
серии
0 25чае
А21412
Стоимость затрат на составление ЭР И-Выпуск раскройного и -g-швейного производства
Оптимизация размера серии
Оптимальная величина серии
0,25час
А21413
Матем [|] модель 4
Оптимизация графика выполнения настилов
График вып настилов
025чвс
А21414
Рисунок 2 - IDEFO-диаграмма планирования и оптимизации объемной гибкости производства (А2141)
Согласованное задание
График запуска X моделей поток
Матем іюдель 5 [
Оптимальная
величина
серии
' Оптимизация
сочетаний раэмеро ростов 0 25час A2142t
Шкапа * распре, і размер >-ростов
1 Схема вариантоа объединения размеро-ростоа
Содержание раскладок
Эксл раскл
'Нормирование
расхода
материалов
2 00час А21422
Расчет серий
Содержание раек; адок
Норма на раскладку
Расчет кусков в V настилы
160часА21425
ТО на модель
2 00ча*21423
Составление
карт раскроя и
расчетных
карт
П * 1 00ч»*21424
Паспорт куска
Циклограммы длительности ПЦ
Расчетн карты и карты раскроя
Результаты расчета кусков
і Длины раскройных столов
Матем модель в і
Мах высота настила
Количество секционных настилов
График выл настилов
» Оптимизация t-т
—а* размещения настилов j
^ на настилочных столах
-* 0,25час A2142S
Матам модель 7
If
Трудоемкость операций
'ОПТИМИМфЯ
очередности
настилов Н0 25часА21427
График очередности вып настилов
Рисунок 3 - IDEFO-диаграмма планирования и оптимизации технологических процессов раскройного производства (А2142)
В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВП рлрлботашл основы совершенствование планирования раскроя Одним из важных этапов планирования производства швейных изделий является разработка производственной программы. Производственная программа определяет ассортимент продукции, его распределение по цехам предпри-ятия, объемы выпуска изделий по отчетным периодам, стоимостные показатели
Любое швейное предприятие работает для двух рынков* для потребительского (свободного) рынка - в этом случае предприятие само решает вопросы реализации продукции, а также для целевого рынка — в этом случае предприятие работает по заказам - требования к его гибкости в этом случае высоки - необходимо произвести строго определенный объем продукции в четко установленные сроки. В зависимости ог этого признака определяется способ планирования ассортимента производимой продукции, а следовательно, способ ее производства Это в свою очередь определяет стратегию работы ГПС в целом, стратегию снабжения материалами и стратегию сбыта готовой продукции. Таким образом, производственная программа является выражением стратегии предприятия В данной рабоге предлагается пять основных способов формирования производственной программы (рисунок 4)
Способы плані рован я
ассортимента для
грондаодственюн
гфограмм>1
Ира вводство «на склад»
Пххсаодство «год заказ»
Оиешанное
прс4пводство«на
склад» и «под
заказ»
Цхя вводство для
сетиффменвлс
рлнтьк
«шипов
Г^хх гзводсто для
мульті юнп ментального
ебьпа крупньмі її мать ми
сернямі
Рисунок 4 - Классификация способов формирования производственной программы по признаку «способ планирования ассортимента»
Пронесе формирования производственной программы предлагается в данной работе реализовать в несколько стадий (рисунок 5).
Рисунок 5 — Схема этапов формирования производственной программы
На стадии планирования (разработки) производственной программы решаются сложные и многовариантные задачи планирования дизайна продукции и ее ассортимента. Сначала планируется выпуск продукции на значительный срок — полугодие или год На этой стадии решаются принципиальные вопросы какие виды изделий, из каких материалов и в каком объеме будут изготавливаться
Следующей стадией является составление производственной программы на более короткий период - на месяц При этом устанавливаются, какие модели, в каком объеме (натуральном и стоимостном), из каких видов материалов и рабочими каких швейных потоков будут изготавливаться.
На основе производственной программы составляется согласованное задание по запуску моделей в производство на месяц В этом документе в зависимости от принятой стратегии окончательно устанавливаются объемы производства конкретных моделей изделий из материалов конкретных артикулов, а также определяется, в каких цехах и потоках будут изготовлены изделия
Контроль выполнения производственной программы осуществляется на всех стадиях производственного процесса в основных цехах или участках предприятия Балансировка производственной программы заключается в оперативном перераспределении работ по изготовлению швейных изделий различных моделей, размеров и ростов
Задача балансировки производственной программы в швейной промыш-
17 ленности в настоящее время не имееі .\.^юдологическич осн. и В длиной рабоїе
предлагается решение задачи балансировки производственной программы на
стадии подготовительно-раскройного производства в три этапа.
Сначала оценивается величина заказа путем определения рациональной его
#
величины Если величина заказа нерациональна, то в зависимости от принятой стратегии работы предприятия принимается решение либо о корректировке размера заказа, либо об изменении его стоимостных характеристик Решение об отказе от нерационального заказа не является приемлемым в условиях ГПС
На следующем этапе определяется оптимальная величина партии. Таким образом решается задача разбиения заказа на отдельные части - партии, при этом достигается экономия времени и денежных средств
В конечном итоге выполняется балансировка производственной программы по времени, то есть выполняется оптимизация графика выполнения настилов в соответствии с составленным ранее согласованным заданием
Таким образом, формирование гибкой производственной программы предприятия включает следующие этапы
1. Определение стратегии работы предприятия и способов формирования производственной программы. При этом необходимо учитывать, что производство «на склад» не отвечает концепции гибкого производства, поэтому не может рассматриваться как один из возможных вариантов
2 Планирование производственной программы. На этом этапе должны решаться задачи календарного планирования ассортимента — составляется производственная программа на год, полугодие или на месяц, а также утверждается согласованное задание на месяц. Дальнейшая организация работ в цехах предприятия осуществляется на основе согласованного задания.
3. Балансировка производственной программы путем решения оптимизационных задач планирования подготовительно-раскройного производства.
При этом контроль за выполнением производственной программы осуществляется на всех стадиях производства
Важным условием эффективной работы ГПС является решение задачи управления материальными потоками на различных этапах производства, а г v -
18 же при взаимосвязи г моетавщиг ічі< и поіребиіелями
Запасы «а швейном предприятии включают в себя: сырье, полуфабрикаты, готовую продукцию Основной причиной создания запасов на предприятии является необходимость повышения эффективности производства и попытка страхования сбоев производственного графика
По функциональному назначению запасы подразделяют на подготовительные, текущие, страховые Подготовительный запас учитывает потребность в материальных ресурсах, связанную с их приемкой, подготовкой к производству или продажей продукции. Текущий запас - основной запас, обеспечивающий непрерывное снабжение производства или потребление (реализацию) товаров между их поставками Страховой (гарантийный) запас необходим для гарантии непрерывности процесса производства или реализации продукции в случаях нарушения условий и сроков поставок.
При управлении запасами любого товара следует ответить на два вопроса когда пополнять заказ, и каков должен быть размер заказа на пополнение, целью решения такого рода задач является минимизация фактических или ожидаемых затрат, а также оптимальной соразмерности объемов производства и запасов
Наиболее эффективной системой управления запасами на предприятии является логистическая система. Она проектируется с целью непрерывного обеспечения потребителя каким-либо видом материального ресурса При этом можно выделить четыре основные задачи логистики запасов, классификационным признаком при этом является функция цели:
учет текущего уровня запаса на складах различных уровней,
определение размера гарантийного (страхового) запаса,
расчет размера товарного запаса, в том числе оптимального;
- определение интервала между заказами
Существующие методы определения оптимального размера запасов практически не предусматривают отклонений от запланированных показателей, в постановке задачи предполагается, чго запасы потребляются равномерно В этом случае большинство предприятий не учитывает возможное увеличение спроса на модели в специализированных магазинах или поступления дополнительных зака-
зов or розничных продавцов на пользующиеся спросом модели Не имея на
складе дополнительного количества материалов требуемого артикула, предприятие вынужденно отказаться от запуска в поток модели, на которую поступил дополнительный заказ. В настоящее время используются четыре основные систе-мы управления запасами (рисунок 6)
Система \ правіения запасами на предпрняшн
с фиксированным размером іаьата
с фиксированным
ннтервачом времени
мелд\ заказами
остановленной
периодичностью
пополнения іапасовдо
постоянного \ ровня
«миннм\ М-МакСИМ\ м»
Рисунок 6— Схема классификации систем управления запасами
Определяющим параметром системы управления запасами с фиксированным размером заказа является размер заказа, который не должен меняться ни при каких условиях производства, потребления или сбыта. Предполагается, что поставщик (или производитель) ресурса имеет возможность регулярно поставлять потребителю строго определенные объемы ресурса. Система управления запасами с фиксированным размером заказа не исключает моменты возникновения абсолютного дефицита ресурса (остаток равен нулю) Так как размер заказа в рассматриваемой системе не может превышать размер текущего запаса, то заявку на поставку ресурса следует оформлять при состоянии остатка 0 < Зпор < Зтах, что предполагает регулярное отслеживания состояния остатков (Зпор - запас порогового уровня, 3max — максимально желательный запас)
Система с фиксированным интервалом времени между заказами функционирует при условии, что заказы на поставку ресурса выполняются в строго
*
определенные моменты Пороговое значение ресурса в расчетах участия не принимает Это значит, что в момент оформления заказа в остатке может быть любое количество ресурса, меньшее, чем Зтах, и такое состояние может сформировать дефицит ресурса Потребление ресурса предполагает наличие на начало года переходящего запаса Так как момент оформления заказа заранее определен, то на эту дату должен быть определен и размер возможного остатка, что может
20 быть одним из парамегров управления запасами, использование которого может
устранить возникновение дефицитного состояния остатка.
Система управления с установленной периодичностью пополнения запасов до постоянною уровня ориентирована на работу при значительных колебаниях потребления или спроса. Формирование запасов в этой системе регламентируется двумя позициями: 1) заказы на поставку оформляются в установленные моменты, как в системе с фиксированным интервалом времени между заказами; 2) заказ на поставку ресурса оформляется, кроме того, при достижении остатком порогового уровня, как в системе с фиксированным размером заказа. Эта система управления запасами нуждается в систематическом контроле состояния остатков ресурса. Она может управляться тремя факторами: установленная периодичность пополнения запасов; постоянный уровень пополнения запасов и пороговый уровень запасов. Если вмомент поставки формируется заказ больше предельного, то заказ формируется с учетом величины избытка ресурса, а если меньше предельного, то размер заказа увеличивается на уровень дефицита
. ,Система управления запасами «минимум-максимум» имеет принципиальное, отличие от рассмотренных ранее тем, что она ориентирована на ситуацию со значительными затратами на содержание запасов и их пополнение. В этой системе затраты, связанные с управлением запасами, могут быть соизмеримы с потерями от дефицита запасов В данной системе заказы выполняются при условии, что запасы на складе в определенный момент оказались равными или меньшими установленного минимального уровня Размер заказа рассчитывается таким ,образом> чтобы поставка пополнила запасы до максимального уровня Управление запасами в рассматриваемой системе осуществляется по двум их уровням: минимальному и максимальному
Выбор той или иной системы управления запасами связан со стратегией функционирующего предприятия Стратегия в свою очередь определяет также способ формирования производственной программы, и в зависимости от принятого способа планирования ассортимента Поскольку для ГПС характерны различные варианты планирования ассоргимента и сбыта готовой продукции, система управления запасами должна быть основана на одном из способов форми-
21 рования производственной программы предприятия
Таким образом, наибольший практический интерес представляет собой задача расчета рационального размера запаса, который мог бы обеспечить бесперебойную работу производственных цехов соответственно плану и позволить изготовить дополнительные партии моделей, пользующихся спросом в соответствии с принятой стратегией швейного предприятия. Данная задача относится к оптимизационным моделям планирования объемных показателей производства.
В данной работе предлагается математическая модель оптимизации запасов Эта задача решается в несколько этапов.
На первом этапе на основе производственной программы и норм расхода материала на единицу изделия рассчитывается потребность в основных и вспомогательных материалах на определенный период времени.
На втором этапе рассчитывается дополнительная потребность в материалах. Для определения этой величины используются статистические данные об изменении спроса на виды изделий за прошедшие периоды времени
Третий этап — формирование сводной таблицы потребностей в материалах
по каждому артикулу материала
На четвертом этапе производится формирование стратегии поставки материалов Стратегия с фиксированной датой поставки, характеризуется периодичной поставкой объемов материалов в определенные, заранее оговоренные с поставщиком сроки с учетом таких параметров как текущий запас, гарантийный запас, максимальный желательный запас Данная стратегия подходит для планирования запасов с регулярной поставкой материалов
Для планирования оптимального размера заказа материалов с разовой поставкой целесообразно применить стратегию фиксированного размера заказа, которая дает возможность найти величину размера заказа в соответствии с издержками на доставку и хранение материалов.
Пятым этапом является расчет оптимальной величины запасов по принятым стратегиям В данной работе реализована математическая модель, позволяющая определять оптимальный уровень запасов различных материалов на предприятии в зависимости от принятой стратегии.
22 В стратегии с фиксированной датой поставки величина размера заказа рассчитывается по формуле.
где 3 „ - размер заказа 1-го материала на t-тый месяц, пог м; W1( - потреб-
огар
ность в 1-м материале в t-м месяце, пог.м, ~>„ - величина гарантийного запаса 1-го
пост материала на t-й месяц, пог.м; J<(/-i) - величина остатка запаса 1-го материала в (t-
1 }-м месяце, пог м
В стратегии с фиксированным размером заказа оптимальный размер заказа определяется по формуле.
/ 2 С1""
где С - условно-постоянные затраты на одну поставку, руб.;С*ат-стоимосгь материалов, руб ; Ки - средний расход материалов в день, руб ; Кх -коэффициент за фат, связанных с хранением
Особенностью предложенной методики является то, что в ней учитывается возможное увеличение спроса на изделия, которое устанавливается по статистическим данным за прошлые периоды
Результаты решения задачи определения запасов материалов на примере реализации производственной программы, предполагающей производство крупными и малыми сериями для мультиконтинентального сбыта Результаты расчетов могут быть представлены в виде графика поставок материалов (рисунок 7).
В соответствии с концепцией созданная на предприятии интегрированной информационной среды для проектирования и управления технологическими процессами сведения о запасах материалов на предприятии должны храниться в базах данных. При этом для реализации возможностей логистической системы управления запасами необходимо, чтобы доступ к сведениям о текущем запасе материалов был обеспечен в режиме реального времени для всех пользователей локальной производственной сети При этом компьютеры должны быть установлены в основных производственных цехах, с целью возможности внесения
23 изменений в производственный процесс, что в свою очередь, позволит увеличить гибкость производства Так, например, при получении дополнительного мелкосерийного заказа на модель, пользующуюся спросом, специалист может организовать запуск модели в производство, если оперативно получит данные со склада о наличии материалов, требующихся для данной модели
П текущий объем'запаса
1 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18 Условные артикулы материалов
Рисунок 7 — Диаграммы запаса материалов на складе
Таким образом, этапы управления материальными запасами в условиях ГПС можно сформулировать следующим образом:
Учет стратегии предприятия в способе планирования ассортимента и составления производственной программы.
Формирование стратегии поставки материалов с фиксированной датой поставки или с фиксированным размером заказа.
Определение оптимального размера запаса основных и вспомогательных материалов на основе потребностей этих материалов с учетом статистического изменения (увеличения) спроса на определенные виды изделий
Использование оперативной системы учета, контроля, анализа и регулирования запасов на основе информационных технологий (базы данных и системы управления базами данных) и оптимизационных методов определения размеров запасов в составе единой логистической системы ГПС
24 Для успешного функционирования рассматриваемой логистической системы сформулированы основные принципы календарного планирования-
минимизация запасов на уровне цеха, участка и создание рациональных межцеховых запасов;
минимизация длительности производственного цикла на каждом этапе жизненного цикла продукции,
высокая скорость перехода от мелко- к среднесерийному производству (гибкость системы по объему),
быстрая корректировка текущих планов,
рациональное использование производственных мощностей участка, цеха;
непрерывный контроль за ходом производственного процесса и его оптимизация на основе объективного анализа
Учитывая основополагающее значение длительности производственного цикла (ДГЩ) в системе планирования раскройного производства, предложен новый подход к определению его величины
ДПЦ =t„-y.h + yfttj,+ xyh^tkfk > (3)
1=1 *=1
где t„ - время настилания одного полотна;
х — количество комплектов лекал в раскладке; у - количество настилов в раскройной карте; h - количество полотен в настиле; t, - время выполнения пачковых операций на настил; - tt - время выполнения заключительных пачковых операций на изделие, f,Jk~коэффициенты, определяющие совмещение операций во времени. Если совмещение смежных операций полное, то / = 0; если совмещение смежных операций отсутствует, то/= 1.
Формула (3) позволяет учесть общее время настилания настилов, а также затраты время на пачковые операции
Время выполнения пачковых операций будет зависеть от способа перемещения пачки в цехе
25 Проведенный анализ структурных составляющих производственного цикла
позволил сформулировать основные пути сокращения его длительности (рисунок 8), с учетом технологических и организационно-экономических аспектов функционирования подготовительно-раскройного производства.
Пути сокращения длительности производственного цикла в подготовительно-раскройном проніводстве
Технологические
Организационно-экономические
сокращение трудоемкости
выполнения технологических
операций
внедрение эффективной системы планирования производства
исключение некоторых
технологических операций или замена
более производительными
выбор рационального способа распределения труда между исполнителями
рациональное размещение оборудования, исполнителей, предметов труда на плане цеха
совмещение технологических операций
совершенствование работы вспомогательного производства
улучшениие работ по транспортированию предметов труда между участками производства
совершенствование системы
оперативного контроля, учета и
регулирования производства
Рисунок 8 — Схема сокращения длительности производственного цикла в подготовительно- раскройном производстве
Отмечено, что в поле зрения отечественных производителей, как правило, попадают только технологические аспекты организации производства. В этом отношении механизация и автоматизация процессов подготовки и раскроя материалов (характерная для большинства отечественных средне — и крупносерийных предприятий) обеспечивает сокращение продолжительности технологического цикла. В то же время практически незатронутыми являются вопросы управления подготовительно-раскройным производством, в частности его планирования
В ПЯТОЙ ГЛАВЕ разработан системный подход к применению математических методов в организации и управлении производственными процессами гибкого раскройного производства
Реинжиниринг производственных процессов, приводящий к радикальному переосмыслению всех бизнес-процессов, предусматривает замену устаревших методов управления на новые, более современные и на этой основе значительное улучшение основных показателей деятельности предприятий
Согласно концепции системного подхода к логистическим системам при проведении реинжиниринга производственных процессов на первый план выдвигаются принципы оптимальности и целостности этих систем.
В соответствии с данными принципами логистическая система рассматривается сначала на макроуровне, т.е во взаимодействии с окружающей средой, а затем уже на микроуровне. Приоритеты, действующие на этом уровне, рассматриваются как более высокие по отношению к приоритетам более низких уровней Такой тип структурных отношений в сложных многоуровневых логистических системах позволяет выстроить последовагельность взаимодействий между отдельными уровнями по вертикали.
Подготовительно-раскройное производство является обеспечивающим для швейных потоков Поэтому в качестве основного параметра макроуровня логистической системы следует выбрать величину серии (партии), которая характеризует объемную гибкость производства Именно задачи, связанные с расчетом величины заказа, объемом партии и графиком обеспечения кроем швейных потоков являются доминирующими на макроуровне логистической системы.
При переходе к гибкому производству возникает масса ситуаций, когда требуется принять решение об экономической целесообразности выполнения того или иного заказа, причем должны учитываться не только размер заказа, но и шкала размеро-ростов, комплектность лекал, рекомендуемые материалы, стоимость работ Обоснованность этих решений позволяет предприятию вести более гибкую ценовую политику, что положительно сказывается на конкурентоспособности предлагаемой на рынке продукции
Проведенный ачхчиз сірукгурьі їдтраї с позиций сіоішосш работ но раскрою материалов показывает, что она складывается из условно постоянных и переменных затрат, которые зависят от объема серии, количества и высоты настилов, величины размеро-ростовой группы, комплектности раскладок. Все эти параметры взаимосвязаны между собой, а их значения можно варьировать в определенных пределах. Очевидно, что при одной и той же величине серии финансовые затраты на раскройные операции могут быть различными
Для расчета рациональной величины серии построена функциональная зависимость между финансовыми затратами на раскройные операции и указанными величинами. Учитывая, что затраты складываются из условно постоянной и переменной частей, то величину затрат можно представить в следующем виде
z = y-(Ah + B)+C, u = xyh, (4)
где z - стоимость всех подготовительных операций и раскроя материала, руб , х — количество комплектов лекал в раскладке, ед , у - количество настилов в серии, ед, h - количество полотен в настиле, ед; и — величина серии, ед
Здесь коэффициент А определяет сумму стоимости настилания и стоимости пачковых операций на одно полотно Коэффициент В выражает финансовые затраты на подготовительно-раскройные операции на один настил Величина С представляет стоимостные затраты на составление экспериментальных раскладок на всю серию.
Значения коэффициента А, Ви С вычисляются по формулам
A=i. N, ТСЛ+Р„ х, В = Р„ х, С = Р„ х у., (5)
где t„ - затраты времени на настилание одного метра материала, Л^ - расход материала на одно изделие, пог м ; ТСК - секундная тарифная ставка к-го разряда, руб , Р„ — финансовые, затраты на пачковые операции, руб , х — количество комплектов лекал в раскладке, ед , Р„р — финансовые затраты на раскройные операции на один настил, руб , Рж - стоимость составления раскладок (экспериментальных раскладок), руб , у„ - количество различных настилов в серии, ед
Соотношение для определения финансовых затрат на подготовительно-раскройные операции на одно изделие имеет вид:
Z'=i+4+4' (6)
x xh xyh
где Ze — финансовые затраты на подготовительно-раскройные операции на одно изделие, руб.
С учетом соотношений (4) - (6), окончательное решение по определению рациональной величины заказа принимается на основе анализа значений стоимости подготовительно-раскройных работ, которую предприятие может включить в себестоимость готовых изделий
Учитывая, что продукция швейных предприятий производится и поставляется потребителям сериями, то согласно концепции производственной логистики оптимизация размера серии по количеству и высоте настилов в соответствии с затратами на раскройные операции является весьма актуальной задачей, важность которой еще больше возрастает в условиях многоассортиментного и многомодельного запуска
В этом случае задача оптимизации планирования раскроя может быть сформулирована следующим образом, минимизировать удельные финансовые затраты на единицу продукции на подготовительно-раскройные операции при удовлетворении заданных ограничений на количество комплектов лекал в раскладках, количество и высоту настилов, величину серии Тогда с учетом соотношений (4) — (6) целевая функция и система ограничений будут иметь вид
ХЫДл,+г,)+с,]
& > nun (7)
" = х' У, К-> и, St/ и, = х, y,-h,
0<х,^Х, 0
где U — максимально допустимая величина серии, ед ; X — максимально возможная комплектность лекал в раскладке, ед, Н — максимальная технически возможная высота настила, выраженная числом полотен, ед.
Таким образом, для определения оптимальной по затратам величины серии получили задачу математического программирования с целевой функцией (5) и системой ограничений (6) Данная задача является нелинейной, однако для
29 ее решения весьма эффешивеи метод локальных вариаций Изменяя зна ісшія
параметров варьирования h, у и и на величину шага варьирования ±Дй,±Ду, ±Ди и принимая только те вариации, которые приводят к уменьшению значения целевой функции, получим искомое решение
Численные расчеты проводились для раскройного производства ОАО «Бердчанка» для брюк для мальчика. Расчетные коэффициенты и ограничения в расчетах имеют следующие значения: А = 90 руб ; В = 73; С = 54, Н = 40 ед.
Результаты расчетов оптимизационной задачи (7), (8) для брюк для маль
чика приведены в таблице 2 '
Анализ результатов показывает, что при фиксированном размере серии минимизация финансовых затрат происходит за счет увеличения высоты настилов и уменьшения количества настилов на серию. С увеличением серии снижаются затраты на единицу продукции. Для любого фиксированного значения величины серии можно найти такие значения параметров х, у, А; которые обеспечивают минимальные затраты в подготовительно-раскройном производстве.
Таблица 2 — Результаты решения задачи оптимизации
Финансовые затраты на производство партии швейных изделий можно разделить на две категории Первая категория затрат практически остается постоянной при любом размере серии, и в пересчете на одно изделие снижается с увеличением серии К этой категории затрат можно отнести, например, затраты, связанные с запуском серии в производство, раскроем деталей и другие операции Вторая категория затрат связана с содержанием и увеличением незавершенного производства и зависит от длительности производственного цикла и величины серии При этом с увеличением длительности производственного цикла затраты на одно изделие возрастают
Оптимальным размером серии будем считать такую величину, которая обеспечивает минимальные совокупные финансовые затраты в пересчете на одно изделие в раскройном и швейном производствах.
Финансовые затраты раскройного производства определяются соотношениями (4) - (6) и не зависят от длительности производственного цикла.
Затраты на увеличение и содержание незавершенного производства пропорциональны величине партии и длительности производственного цикла, которая также зависит от величины партии и рассчитывается для раскройного и швейного производства в соответствии с действующими нормативами.
Время выполнения операций настилания Г„, время раскроя Тг и время пошива партии Тр на партию определяются следующими соотношениями
Г,=(.-у h;T,=t,y; Tp=t„-u, (9)
где t„ — время настилания одного полотна, смена; tr — время раскроя одного настила, смена; tp — время пошива одного изделия, смена
Затраты на содержание незавершенного производства определяются выражением
г = (Г,+7, + Г,) и Qm к,, (10)
где Qm - стоимость материала в изделии с учетом нормы расхода, руб ; кр - коэффициент потерь от связывания денежных средств в незавершенном производстве
Тогда с учетом (4), (6), (9), (10) общие затраты на одно изделие будут определяться выражением
х xh xybf r
Оптимальное количество настилов, соответствующее минимальным затратам, определяется из условия равенства нулю производной Экономически целесообразный объем партии, минимизирующий удельную величину затрат на производстве и потерь от связывания средств, определяется выражением
Численные расчеты проводились для брюк для мальчиков, выпускаемых на ОАО «Бердчанка». Значения параметров, используемых в расчете, приведены в таблице 3 и соответствуют данным раскройного и швейного производств ОАО «Бердчанка»
*
Расчеты показали, что величина оптимального размера партии для брюк составляет 306 ед
Важное значение имеет разработка принципа составления графика выполнения настилов
Таблица 3 - Данные для расчета оптимальной партии
Существующая методика запуска настилов в производство не позволяет в достаточной мере синхронизировать подготовительно-раскройное и швейное производства с одновременным рациональным использованием производственных и людских ресурсов, что приводит к увеличению запасов материалов на складе, увеличению длительности производственного цикла Актуальность этой проблемы еще больше возрастает с расширением ассортимента выпускаемой продукции, уменьшением величины серии, внедрением многомодельных и многоассортиментных потоков
В этом случае, оптимизационная задача балансировки производственной программы может быть сформулирована следующим образом- определить график выполнения настилов, обеспечивающих минимальные суммарные отклонения времени изготовления кроя от нормативной продолжительности рабочей смены при удовлетворении заданных ограничений на сроки выполнения заданий
Для решения поставленной задачи разобьем планируемый интервал времени на п периодов и введем булеву переменную хт отвечающую за изготовление /"-того настила ву-й период (х,/=1 - /-й настил изготавливается в /-й период.
32 x,f=Q - не изготавливается). Обозначим через /, — трудоемкость 1-го настила, 7} -
продолжительность у-го периода; и, - величину отклонения времени изготовления настилов в сторону увеличения длительности периода; v, - величину отклонения времени изготовления настилов в сторону уменьшения длительности периода
Ограничения по объему производства за весь плановый период и в конкретно установленное время для і-го настила можно записать в виде
3>, = 1, /=1,2,...,/«, (13)
2Х=1, teM,,
где Lj — номер периода, к которому должен быть изготовлен /-й настил, Мі — множество настилов.
Ограничения по трудоемкости изготовления настилов с учетом того, что время выполнения задачи может как превосходить длительность периода, так и быть короче его, выразим следующим образом
]>,*, = Г, +Uj -Oj , /=1,2.../1. (14)
r-l
Здесь предполагается, что неиспользованное время vt и добавленное время Uj В Следующем Периоде НЄ КОМПеНСИруЮТСЯ ЕСЛИ ЖЄ Оставшееся ВреМЯ Vj
может быть использовано для изготовления следующего настила, который будет закончен в следующем периоде, а добавленное время «, должно быть компенсировано, то ограничения по трудоемкости следует записать в виде
Х'Л=г,-и,-|+1*/ + 0/->-^' ./=1>2,...я, (15)
1-і
где величины ко, ц, считаются заданными, например, и0=ц,=0 Целевая функция, минимизирующая суммарное отклонение за все периоды, может быть представлена в следующем виде
Z("; +t>j)-+mm (16)
Таким образом, задача оптимизации графика выполнения настилов сводится к задаче целочисленного математического программирования с целевой функцией (16) и ограничениями (13)-(15), решение которой может быть проведено методом ветвей и границ.
Численный расчет проводился при ограничениях, заданных в таблице 4. Продолжительность планового периода 9 смен, длительность смены 8 часов. Результаты расчетов в виде графика выполнения настилов, а также значения переменных, определяющих величину отклонений и, и и,, приведены в таблице 5.
Таблица 4 - Исходные данные для построения математической модели '
Таблица 5 — Величина отклонения времени изготовления настилов от нормативного значения (Т, = 8 ч)
Таким образом, предлагаемая математическая модель позволяет производить балансировку производственной программы во времени
В ШЕСТОЙ ГЛАВЕ на основе системного подхода рассмотрены задачи оптимизации технологических процессов раскройного производства В соогвег-
34 ствии с системным подходом реинжиниринг производства должен охватывать
весь лої истический процесс.
Наряду с задачами макроуровня, рассмотренными в предыдущей главе, не менее важное значение в логистической системе имеют задачи микроуровня В задачах этого уровня рассматривают внутренние взаимодействия подсистем и элементов исследуемой системы.
Учитывая, что гибкость производства проявляется при смене ассортимента или при других изменениях, проводимых в течение планового периода (например, спрос, мода и др.), то основной характеристикой макроуровня логистической системы, определяющей гибкое раскройное производство, является длительность производственного цикла
Понятие цикла отражает, с одной стороны, законченность определенного процесса, с другой стороны, повторяемость процессов за определенный промежуток времени. На длительность цикла в подготовительно-раскройном производстве влияет множество факторов и условий. Однако наиболее существенное влияние имеют факторы, которые закладываются на этапе проектирования технологического процесса и зависят от организационной гибкости производства
Так как изделия раскраиваются по многокомплектным раскладкам, то правильный подбор размеров и ростов для каждой раскладки лекал в значительной степени влияет на их количество Поэтому задача минимизации количества сочетания размеров и ростов имеет важное практическое значение.
В целях формализации задачи общую шкалу размеров и ростов представим в виде,матрицы (av) размерностью MxN, где элементы матрицы ачопределяют удельные веса 1-х размеров иу'-х ростов, М- количество размеров; N - количество ростов
При этом сумма всех значений удельных весов, образующих полную шкалу размеров и ростов удовлетворяют условию
ZI>»=ioo. (17)
Элемент a,j матрицы, с которым будут объединяться другие элементы, назовем базовым Число вариантов сочетания элементов зависит от выбора распо-
35 ложения базового элемента в матрице. Схема объединения элементов в матрице
представлена на рисунке 6
Рисунок 6 — Схема вариантов объединения элементов матрицы
двухкомплектных раскладок Обозначим через Suu булеву переменную, которая определяет условие формирования раскладки в результате объединения элементов a,j и ац.
{
О - объединение элементов в раскладку не производится 1- объединение элементов в раскладку производится
Если ац?() и аи фо, то при объединении будет сформирована двухкомплектная раскладка. Если а//*о и аи =0, то будет получена однокомплектная раскладка
Тогда целевую функцию, минимизирующую общее количество раскладок можно представить в следующем виде:
2Х-
(18)
где М— множество значений размеров н ростов, образующих раскладку
Стратегию объединения можно представить в виде процесса с последовательным выполнением следующих критериев
Критерий 1. Базовый элемент выбирается на внешнем контуре матрицы с наибольшим удельным значением, а в случае равенства нескольких значений приоритет отдается элементу с наименьшими размером и ростом.
Критерий 2. При объединении элементов в раскладку, из всех возможных вариантов выбирается тот, который дает наименьший остаток при наибольшем
36 удельном весе раскладки. Данный критерий можно записать в виде следующего
выражения:
*=/^[j^(tf,+0-2n(va*/)J' (19)
где R — остаток в шкале размерного ряда, который получается после объединений раскладки и помещается на место с большим удельным весом; М— множество допустимых вариантов объединения.
Следует отметить, что при таком выборе базовых элементов обеспечивается сокращение количества одиночных раскладок. Если количество одиночных раскладок не ограничивается и требуется лишь минимизировать общее количество раскладок, то в качестве базового элемента должен выбираться элемент с наибольшим удельным весом.
Последовательность таких шагов выполняется до тех пор, пока не будут выполнены все объединения и останутся только одиночные раскладки.
Весьма важной задачей, влияющей на длительность производственного цикла, является задача рационального использования настилочного и раскройного оборудования. Очевидно, что в зависимости от комбинации настилов в раскройной секции длина настилочного и раскройного столов может использоваться частично или полностью, что приводит к увеличению либо к сокращению общего количества секционных настилов на серию Минимизация общего количества секционных настилов на серию в конечном итоге приводит к сокращению длительности производственного цикла за счет оптимального использования оборудования.
*В целях формализации задачи введем следующие обозначения: xv - коли-чество /-х полотен ву-ом настиле, А, - общее количество »-х полотен на серию, Н — максимально допустимая высота настила, /, - длина /-го настила, L — длина раскройного стола, уд - «булева» переменная, определяющая вхождение 1-го полотна в у-й настил. 0>у=0 - /-е полотно не входит в у-й настил, уч =1 - 1-е полотно входит в у-й настил); г, - счетчик настилов (zj =1 -у-й настил формируется, Zj =0 -у-й настил не формируется)
37 Групп) ограничений по общему количеству полотен и по высоте настилов
в секциях можно записать следующим образом.
f>,=4 М, .п, (20)
xtJ
где хц - целые Группу ограничений по длине настилов можно представить в виде:
i,l,y,ZL*j 7=1...« (22)
Целевая функция, минимизирующая общее количество настилов имеет вид:
т ?
zy-+min. (23)
)'
Таким образом, задача минимизации количества настилов сводится к задаче целочисленного математического программирования с ограничениями (20) — (22) и целевой функцией (23) Решение полученной задачи сопряжено со значительными вычислительными трудностями. Однако при определенных допущениях данная задача сводится к задаче об упаковке множества неделимых чисел хі, х2 х„ в минимальное число подмножеств с ограниченной суммой чисел
Для решения поставленной оптимизационной задачи предлагается использовать приближенные алгоритмы упаковки. «Первый пригодный» (FFD-Fist Fit Decresmg) и «Лучший пригодный» (BFD- Best Fit Decreasing)
Алгоритм FFD заключается в следующем Настилы длины /, (см) укладываются в порядке их следования (/ = 1,..., л). Первый настил длины у\ (см) помещается на стол с индексом 1 Каждый следующий настил помещается на частично заполненный стол с минимальным индексом, имеющий достаточно свободного места. Если таковой отсутствует, то настил помещается на новый стол
Алгоритм BFD заключается в следующем. Настилы длины /, (см) укладываются в порядке их следования (/ = 1, .., л). Первый настил длины 1\ (см) помещается на стол с индексом 1. Каждый следующий настил помещается на частично заполненный стол tjo, ./0 є [1, АЛекущ], с наибольшим допустимым уровнем.
38 те. на стол, у которого наибольший текущий остаток Rp = max{Rp
/є[1,Мккущ]}. Если таких столов несколько, то среди них выбирается стол с
наименьшим индексом При отсутствии допустимых столов инициализируется
новый їмпжущ.+і и настил укладывается на него.
Численный расчет по формированию секционных настилов на настилочных столах длиною 15 м проводился для мужского костюма и мужских брюк Исходные данные, упорядоченные по убыванию длины настилов приведены в таблице 6.
Результаты решения задачи с использованием алгоритма FFD, определяющие состав секционных настилов, приведены в таблице 7.
Таблица 6 — Исходные данные, упорядоченные по уменьшению длины
настилов (/,, см)
Таблица 7 — Результаты решения по алгоритму FFD («Первый
пригодный»)
Приведенные значения позволяют определить состав и количество секционных настилов
Очевидно, что на длительность производственного цикла оказывает влияние очередность выполнения настилов Часто возникают ситуации, когда меж-
операционные пролеживания деталей и простои раоочих мест в iipouewce нзіо-
товления изделий служат своеобразными календарными компенсаторами, выравнивающими длительность смежных технологических операций При любой форме организации производства неравная продолжительность технологических операций выравнивается либо за счет пролеживания предметов труда, либо за счет простоев рабочих мест. В соответствии с концепцией производственной логистики явление выравнивания календарной продолжительности смежных технологических операций имеет силу закона
Учитывая сложность такого рода задач, синхронизацию технологических операций целесообразно выполнять по двум основным смежным операциям В этом случае задача оптимальной синхронизации настилов может быть сформулирована следующим образом: при заданной длительности технологических операций определить очередность выполнения настилов, обеспечивающую минимальную длительность производственного цикла.
На рисунке 9 показаны циклограммы возможных комбинаций длительности цикла в зависимости от очередности выполнения настилов и продолжительности технологических операций
a) 6)
Рисунок 9 - Циклограмма операций настилания (/", і" - время выполнения операций настилания) Представляет интерес построение такой последовательности выполнения настилов, которая имеет минимальное время изготовления
Анализ циклограмм, изображенных на рисунке 9, показывает, что при объединении любых двух настилов / и у длительность их выполнения будет определяться следующим соотношением
Г„ = 1"+ max^,l])+t', i,j = 1,2 п, (24)
где max(/,",/j) - наибольшее из двух значений /,',/".
Тогда с учетом постановки задачи и соотношений (24) целевую функцию можно записать в виде.
,"&Ь -* (25)
т.е. требуется подобрать такую комбинацию настилов, которая бы обеспечивала минимальное время изготовления
Данная задача относится к разряду комбинаторных задач, решение которых связано с огромными вычислительными трудностями Поэтому для ее решения разработан приближенный алгоритм, основанный на принципе минимизации отклонений при совмещении смежных операций
С учетом соотношения (24) наилучшим образом подходят друг к другу те настилы, у которых время настилания и время раскроя отличаются на минимальную величину. Данный принцип обеспечивает минимальное межоперационное пролеживание предметов труда и тем самым обеспечивает сокращение длительности производственного цикла.
На первом шаге из всего множества настилов выбирается два настила, удовлетворяющих условию
|і;-/;|-ипш. (26)
На втором и последующих шагах из оставшегося множества с использованием соотношений выбирается настил, обеспечивающий минимальное отклонение смежных операций настилания и раскроя слева или справа, т.е
I'* -'/I-*mm или |/"-/'|-итп. (28)
Выполняя данную процедуру N-1 раз получим последовательность настилов, которая имеет наименьшее время изготовления в данном классе решений
Например, на первом шаге из всего множества можно выбрать настил, имеющий минимальное время изютовления
Численный расчет составления очередности настилов проводился для ассортимента с равными приоритетами выполнения в течение рассматриваемого периода. Время выполнения операции настилания и раскроя приведены в таблице 9.
41 Таблица 9 - Затраты времени на выполнение операций настилания и раскроя
Результаты расчетов приведены в таблице 10 в порядке их выполнения. Таблица 10 - Очередность выполнения настилов
^__^ ^__^_^^___ Номера настилов
12 |9 [2 |6 | 13 1 10 |15 |0 |3 [8 | 11 |1 |5 | 14 |7 |4
Таким образом, предлагаемая модель позволяет рассчитать оптимальную очередность выполнения настилов и тем самым сократить длительность производственного цикла
В СЕДЬМОЙ ГЛАВЕ рассмотрены технико-экономические аспекты внедрения результатов выполненных исследований и разработок.
Проведенный на построенной IPEFO-модели функционально-стоимостной анализ позволил определить затраты времени на этапы раскройного производст-ва и операции планирования раскроя до и после внедрения разработанной мето-дологии Определен их удельный вес в общей длительности производственного
цикла, который после внедрения методологии составил 6,27% по сравнению с
. < t
16,7% до внедрения Таким образом, рост производительности труда на операциях планирования раскроя составил 231%.
Для оценки экономической эффективности внедрения гибкого раскройного производства использована методика, в основу которой положена модель гибкого развития предприятия Основными показателями методики являются степень гибкости предприятия в текущем периоде и готовность к развитию в будущие периоды Данные показатели в наибольшей степени учитывают жизненный цикл
42 продукции Приводятся расчеты экономических показателей для двух производственных систем (традиционной и гибкой) для ОАО «Бердчанка» г. Бердск, на котором внедрено гибкое раскройное производство.
