Моделирование производственного участка
Процедуру принятия решений рассмотрим на примере производственного участка с заданными маршрутами движения деталей. Этот пример аналогичный примеру, описанному в работе [10], за исключением процедур принятия решений и включением конвейера для передачи деталей между станками.
Некоторый производственный участок имеет четыре типа станков: токарный, сверлильный, шлифовальный, фрезерный. На участке обрабатываются детали четырех типов. Каждый тип детали требует выполнения операций на определенных типах станков в последовательности, которая задается маршрутной картой. Структурная схема концептуальной модели изображена на рис. 10.1.
Рис. 10.1
Количество этапов обработки, последовательность прохождения и среднее время обработки для всех типов деталей приведены в маршрутной карте движения деталей по участку (табл. 10.1). Станки в маршрутной карте размещены по порядку выполнения работ.
Заготовки деталей поступают на участок с других участков по закону Пуассона со средним значением 24 заготовки деталей за 8 часов работы участка. Появление любого типа деталей равновероятно и не зависит от других типов работ. Характеристики изготовления одной детали каждого типа и доход приведены в табл. 10.2.
|
|
Целью моделирования работы производственного участка является определение наилучших управленческих решений усовершенствования технологического участка по критерию увеличения дохода от выполненных работ.
Концептуальная структура модели представляет собой виртуальную сеть СМО, в которой каждый тип детали имеет свой маршрут движения. Сеть имеет один виртуальный узел, в котором обслуживающие устройства (станки) меняют свои номера в зависимости от типа детали и ее этапа обработки.
Для разработки модели можно было бы использовать матрицы [10], однако, применение функций облегчает внесение изменений в маршрутную карту. Для реализации виртуального узла сети СМО используется прохождение одной и той же последовательности блоков SEIZE - ADVANCE - RELEASE и параметрическая настройка модели на конкретный станок с помощью косвенной адресации устройств обслуживания и функций. В функциях отображаются конкретные параметры типа детали, число этапов обработки, начальное значение этапа для каждого типа детали, маршрут прохождения детали через станки и время обработки на каждом станке.
Таблица 10.1
Тип детали | Количество этапов обработки | Последовательность прохождения деталей через станки | Время обработки, мин |
Токарный Фрезерный Сверлильный Шлифовальный Сверлильный Токарный | 8,8 10,5 11,5 | ||
Фрезерный Шлифовальный Фрезерный Сверлильный | 14,5 | ||
Токарный Сверлильный Фрезерный Токарный Шлифовальный | 17,6 11,6 | ||
Сверлильный Токарный Фрезерный Шлифовальный | 16,8 |
Таблица 10.2
|
|
Тип деталей | Доход, руб. | Себестоимость, руб. | Допустимое время изготовления, мин | Штраф за задержку изготовления свыше допустимого срока, руб. |
Рассмотрим подробнее эти функции. Функция EXPDIS задает пуассоновский поток поступления работ на участок. Тип детали определяется при помощи функции TYP, в которой задается вероятность появления деталей одного из четырех типов. Функция JTAP задает начальные значения маршрутов для каждого типа деталей, которые определяются функцией маршрутов ROUTE. Аргументом функции служит параметр транзакта Р1, который определяет тип детали. Поскольку общее число маршрутов по всем деталям равняется 19, то функция JTAP задает начальный номер маршрута для каждого типа детали. Маршруты определяются функцией ROUTE последовательно, начиная с детали первого типа и кончая четвертым. Например, для третьего типа деталей начальное значение маршрута будет равняться сумме числа маршрутов для первого и второго типов деталей (6+4) плюс 1, то есть 11.
Функция JOB определяет количество этапов обработки для каждого типа детали. В качестве аргумента в ней используется параметр транзакта Р1, который задает тип детали.
Функция ROUTE в качестве аргумента применяет параметр РЗ, который задает номер этапа обработки для каждого типа детали. Начальное значение параметра РЗ определяется функцией JTAP. Значение функции ROUTE задает номер станка, то есть тип станка, обрабатывающего деталь, который запоминается в параметре Р4.
Функция TIME аналогична функции ROUTE, но задает время обработки на каждом станке, значение которого запоминается в параметре Р5.
В данной модели транзакт - это деталь определенного типа, задаваемого параметром Р1. Второй параметр задает количество этапов обработки для детали данного типа и используется как счетчик, работающий в режиме уменьшения. Если его значение равняется нулю, то над деталью полностью выполнены все операции на участке. Третий параметр транзакта задает номер этапа, который выполняется, и используется как счетчик, работающий в режиме увеличения. Четвертый параметр задает тип станка, а пятый - продолжительность обработки на станке детали данного вида.
За единицу модельного времени примем 0,1 мин.
Данные о распределении времени изготовления деталей собираются в таблицы 1—4 GPSS-программы модели, соответственно, для каждого типа детали. Первые интервалы таблиц задают допустимое время изготовления деталей, указанное в табл. 10.2. Это дает возможность определить, штрафуются ли изготовленные детали соответствующего типа или нет.
Учитывая подробное описание модели и комментарии, приведенные в тексте программы, логику работы модели можно не описывать. Однако укажем, что в любой момент времени транзакты-работы могут находиться в модели или в блоке ASSIGN, ожидая входа в блок SEIZE, или в блоке ADVANCE, где они задерживаются на время обработки детали.
По окончании моделирования печатается СБС, то есть список работ, которые выполняются на участке в конце рабочего дня.
Процедура определения наилучших решений относительно управления и усовершенствования технологического участка итерационная и связана с внесением изменений в технологию обработки деталей на участке. С этой целью выполняемые работы можно разделить на такие этапы:
1) выявление причин снижения производительности участка и уменьшение дохода от выполненных работ;
|
|
2) выдвижение гипотез и предварительный анализ их правильности;
3) проверка гипотез и сравнение полученных результатов;
4) выдача рекомендаций относительно усовершенствования технологического участка.
Порядок работы с имитационной моделью следующий:
1) осуществить пробный прогон модели и устранить ошибки, если они есть (при пробном прогоне желательно уменьшить время моделирования с целью сокращения счета);
2) выполнить полный прогон модели;
3) проанализировать результаты прогона и выдвинуть гипотезы относительно усовершенствования технологического участка. Предлагаются такие рабочие гипотезы:
Гипотеза А. Перейти на новые режимы работы оборудования, то есть увеличить скорость выполнения работ на станках. Такие изменения скоростных режимов могут привести к некоторой потере качества, которая уменьшит доход, но прибыль может возрасти из-за увеличения общей производительности участка и сокращения незавершенного производства к концу рабочего дня. Кроме того, могут сократиться штрафы, вследствие несоблюдения допустимых сроков изготовления деталей. Возможные изменения режимов работы станков и размера дохода приведены в табл. 10.3. Благодаря переходу станков на скоростной режим скорость их работы можно увеличить на 20%.
Исходные данные для проверки гипотезы А приведены в табл. 10.3.
Для проверки гипотезы А необходимо в функции TIME изменить соответствующие времена обработки деталей.
Гипотеза В. Увеличение количества однотипных станков на участке. Это изменение приводит к таким же последствиям, что и в случае гипотезы А, однако, при этом не будут ухудшаться показатели качества изготовления деталей. Вместе с тем, доход уменьшится из-за амортизационных отчислений на новые станки (табл. 10.4).
Таблица 10.3
Увеличение скорости обработки на станках | Уменьшение цены по типам деталей, % | |||
первый | второй | третий | четвертый | |
Одном | 1,5 | 1,2 | 2,8 | 2,0 |
Двух | 2,5 | 1,5 | 3,0 | 2,8 |
Трех | 3,0 | 2,0 | 3,5 | 3,2 |
Четырех | 3,5 | 2,8 | 3,8 | 3,6 |
Чтобы проверить гипотезу В, необходимо ввести в программу накопители и перейти от одноканальных устройств (блоки SEIZE и RELEASE) к МКУ (блоки ENTER и LEAVE). Вместительность накопителя (оператор STORAGE) задать в описательной части модели. Исходные данные для проверки гипотезы В приведены в табл. 10.4.
|
|
Таблица 10.4
Количество однотипных станков | Увеличение себестоимости детали, изготовленной на станке, % | |||
Сверлильном | Токарном | Фрезерном | Шлифовальном | |
Гипотеза С. Предположим, что если упорядочить работы перед станком по уменьшению отношения величины штрафа детали ко времени ее обработки на станке, то уменьшается суммарный штраф за нарушения допустимых сроков обработки деталей.
Для проверки этой гипотезы необходимо ввести в модель новую переменную (FVARIABLE) для вычисления отношения величины штрафа для данного вида детали ко времени обработки, то есть ввести функцию штрафов с именем FINE, в зависимости от типа детали* и вычислить величину
VARIABLE FN$FINE/P$5#100
Эту переменную необходимо использовать для задания приоритета (блок PRIORITY) перед захватом станка после метки NEXT в программе.
Гипотезы А, В, С можно использовать одновременно.
С помощью моделирования необходимо проверить гипотезы, выбрать наилучший вариант усовершенствования технологического участка, описав стратегию выбора этого варианта, и вычислить доход. Вот программа:
****************************************
*** Модель производственного участка ***
*** Начальная структура ***
*** Введение дополнительных станков ***
****************************************
SVER EQU 1; присвоение эквивалентных значений