Задачи диспетчеризации

Основной целью диспетчеризации является идентификация текущего состояния производственных систем и производственных ситуаций с целью определения дальнейшего функционирования системы и ее отдельных элементов.

В случае заданного (нормального) состояния системы и ее элементов принимается решение о продолжении выполнения запланированных работ и операций.

При обнаружении отклонений состояния системы или ее элементов от нормального состояния ситуация полагается аварийной.

Причинами таких отклонений могут быть:

- задержки в поставках заготовок к обрабатывающему оборудованию;

- поломки оборудования;

- задержки в поставках заготовок и комплектующих деталей, узлов и агрегатов к заданным срокам на производственный участок;

- задержки в поставках к заданным срокам инструментов и технологической оснастки;

- поломки инструментов и технологической оснастки;

- появление брака при обработке каких-либо партий деталей или сборке узлов, агрегатов или изделий;

- появление новых партий деталей и заказов в производственной программе предприятия;

- исключение некоторых партий деталей и заказов из производственной программы предприятия;

- необходимость изменения сроков готовности некоторых заказов на более ранние сроки.

После выявления того, что возникла аварийная ситуация, производится ее идентификация для принятия решения о дальнейших действиях и работе системы.

Дальнейший ход работы системы в зависимости типа аварийной ситуации может протекать следующим образом:

● продолжение работы по намеченному плану, невзирая на сложившуюся аварийную ситуацию;

● переход в ожидание появления задержанных заготовок и повторная идентификация состояния оборудования производственной системы;

● выявление аварийного элемента, вывод его из эксплуатации и подача заявки на устранение неполадки в аварийную службу;

● продолжение выполнения плановых работ на исправном оборудовании и пересчет плановых заданий в связи с выходом из строя одного или нескольких модулей производственной системы;

● пересчет плановых заданий в связи с появлением новых партий деталей и заказов в производственной программе предприятия;

● пересчет плановых заданий в связи с исключение некоторых партий деталей и заказов из производственной программы предприятия;

● пересчет плановых заданий в связи с изменением сроков готовности некоторых заказов на более ранние.

Здесь хотелось бы отметить, что пересчет плановых заданий в связи с возникновением указанных выше возмущений производится с использованием традиционных методов построения планов и расписаний работ, которые более подробно будут рассмотрены в пункте «Задачи и методы теории расписаний».

Однако при использовании описанных там методов и алгоритмов для пересчета плановых заданий в случаях возникновения аварийных ситуаций необходимо учитывать ряд особенностей, которые присущи таким ситуациям. Среди этих особенностей можно выделить следующие.

Во-первых, некоторые сроки в поставках заготовок ряда деталей и инструментов для их обработки уже определены, утверждены, и их изменить, как правило, нельзя.

Во-вторых, для изготовления деталей, узлов и изделий, которые появились в результате брака, изменения сроков готовности некоторых заказов на более ранние или появления нового срочного заказа, требуется заказать заготовки, инструмент и технологическую оснастку, что требует определенного времени. 

В-третьих, структура производственной системы может меняться из-за поломок оборудования и ввода в строй отремонтированного или прошедшего профилактическое обслуживание оборудования.

Поэтому процедуры, позволяющие учитывать эти особенности пересчета плановых заданий в случаях возникновения аварийных ситуаций, должны быть включены в алгоритмы систем диспетчеризации.

Диспетчеризация в производственных системах осуществляется на двух уровнях: внутри модульном и межмодульном.

Под модулем в задачах диспетчеризации понимаются: обрабатывающие технологические модули, автоматизированные склады, автоматическая транспортная система, контрольно-измерительные модули, загрузочно-разгрузочные места.

Внутри модульная диспетчеризация представляет собой согласование действий элементов, входящих в модуль. На универсальном неавтоматизированном обрабатывающем оборудовании функции внутри модульной диспетчеризации выполняет рабочий, обслуживающий это оборудование.

Межмодульная диспетчеризация заключается в распределении планового задания в случае возникновения аварийной ситуации между исправными модулями производственной системы так, чтобы отклонения от заданного производственного задания по возможности были бы минимальными. В традиционном неавтоматизированном производстве задачи межмодульной диспетчеризации выполняет мастер.

Основной функцией системы внутри модульной диспетчеризации является проверка готовности модуля к началу действий по выполнению очередного планового задания и выдача соответствующих команд. В случае отсутствия аварийной ситуации на начало выполнения работ по плановому заданию и при возникновении аварийной ситуации на ее идентификацию для принятия решения о дальнейших действиях и работе соответствующего модуля системы.

Система внутри модульной диспетчеризации должна быть рассчитана на работу в различных режимах [13]:

- программном (цикловом) режиме диспетчеризации;

- диспетчеризации при наличии сменно-суточного задания;

- динамической диспетчеризации.

При цикловом режиме диспетчеризации выделяются повторяющиеся последовательности действий элементов модуля − циклы. Для цикла фиксируется состав ресурсов (в основном инструментов), их состояние и моменты начала каждого действия внутри цикла.

Примером цикла может служить работа элементов модуля при последовательной обработке передаточной партии одинаковых деталей из тары, находящейся в порту технологического модуля. В этом случае число последовательно выполняемых циклов равно количеству деталей в таре. К началу нового цикла все элементы модуля и имеющиеся ресурсы должны быть в рабочем состоянии. Диспетчеризация заключается в проверке состояния элементов модуля и имеющихся ресурсов, в запуске модуля в случае нормального состояния и контроле за работой модуля в течение цикла. В случае возникновения аварийной ситуации система диспетчеризации производит ее идентификацию и формирует соответствующие команды.

Диспетчеризация при наличии сменно суточного задания происходит в условиях, когда последовательность работ является заданной. Здесь диспетчеризация заключается в выборе из имеющейся в сменно-суточном задании очередной работы, проверке возможности ее начала и, если такая возможность имеется, выдаче управляющей команды на начало действия. В случае, когда условия, допускающие начало действий не выполняются, система диспетчеризации производит ее идентификацию и формирует соответствующие команды.

При динамической диспетчеризации система анализирует возможность выполнения действий над имеющимися в производственной системе партиями заготовок и полуфабрикатов, и по мере готовности ресурсов в соответствии с заложенными в систему правилами выдает управляющие команды на начало выполнения операций.

Для обеспечения возможности поддерживать на высоком уровне эффективность работы производственных систем в условиях постоянно действующих возмущений хорошие результаты дает:

● резервирование некоторых единиц обрабатывающего оборудования или их неполная загрузка при планировании работ в рамках календарного и оперативного планирования;

● создание резервных запасов заготовок или обработанных деталей на случай возникновения брака.

Тогда при пересчете плановых заданий, который инициирует система диспетчеризации в случае возникновения аварийных ситуаций, запасенные резервы позволят определить более приемлемые пути выхода из неприятных ситуаций.

Перейдем теперь к новому разделу главы, связанному с проблемами определения очередности выполнения работ. Такие проблемы и методы их решения изучаются в методах исследования операций, которые в настоящее время выделились в самостоятельную дисциплину, называемую теорией расписаний.

 

 

 
10.4.7. Задачи и методы теории расписаний

Задачи упорядочения или теории расписаний возникают во многих сферах деятельности человека там, где можно выбирать ту или иную последовательность выполнения работ или заданий. Такие задачи приобретают исключительно важное значение при планировании работ и различных видов деятельности на промышленных предприятиях, как с непрерывным, так и с дискретным характером производства, а также при составлении расписаний отправления и прибытия поездов и самолетов и т. д. 

Задачи упорядочения, так или иначе, решаются, поскольку промышленные предприятия работали и до появления теории расписаний, которая начала бурно развиваться только с середины 50-х годов прошлого века, и работают сейчас, поезда отправляются и прибывают, а самолеты летают. Однако, как показывает опыт работы многих систем и особенно производственных систем в машиностроении, правильно построенное расписание обработки деталей или заданий во многих случаях позволяет получать значительное сокращение сроков выполнения работ за счет сокращения простоев оборудования и тем самым повышать эффективность работы соответствующих систем.

Вообще задачи и методы теории расписаний составляют весьма важный раздел исследования операций и дискретной математики и имеют многочисленные приложения в самых разных областях человеческой деятельности.

Исследованию этих задач посвящено значительное количество научной литературы, обзор которой имеется, например, в работе [14]. Поэтому в данном пункте нет возможности рассмотреть все постановки задач теории расписаний, их свойства и методы решения.

В данном пункте хотелось бы пояснить назначение и сущность задач теории расписаний, показать эффект, который может быть получен от их решения для производственных систем машиностроения, а также описать некоторые из наиболее известных методов решения этого весьма интересного и сложного класса задач.