Sterowanie wykonaniem produkcji (SWP) stanowi najniŜszy

Sterowanie wykonaniem produkcji
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
STEROWANIE WYKONANIEM PRODUKCJI
(Production Activity Control - PAC)
Sterowanie wykonaniem produkcji (SWP) stanowi najniŜszy, wykonawczy
poziom systemu zarządzania produkcją, łączący wyŜsze poziomy operatywnego
planowania produkcji z procesami produkcyjnymi.
Sterowanie wykonaniem produkcji polega na transformacji danych zadanych
przez wyŜsze poziomy planowania produkcji (Główne planowanie produkcji,
planowanie potrzeb materiałowych, planowanie zdolności produkcyjnych) w
instrukcje sterujące maszynami, urządzeniami i procesami produkcyjnymi,
a takŜe na przetworzeniu danych z poziomu realizacji produkcji w informacje
dla wyŜszych poziomów planowania.
Główne planowanie produkcji
Planowanie potrzeb materiałowych
Planowanie zdolności produkcyjnych
STEROWANIE WYKONANIEM PRODUKCJI
Procesy produkcyjne
Sterowanie wykonaniem produkcji (SWP) obejmuje:
⇒harmonogramowanie (terminowanie połączone z obciąŜaniem stanowisk
roboczych i ustalaniem kolejności zadań)
⇒uruchamianie
⇒kontrolę i ocenę przebiegu realizacji produkcji
Cele sterowania wykonaniem produkcji
⇒dotrzymanie zaplanowanych terminów realizacji zamówień klientów
⇒minimalizacja czasów realizacji zleceń
⇒minimalizacja poziomu zapasów (materiałów i produkcji w toku)
⇒maksymalizacja wykorzystania zasobów pracowniczych oraz maszyn i
urządzeń
⇒minimalizacja nadgodzin
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------1
Jacek Rudnicki
Sterowanie wykonaniem produkcji
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
STEROWANIE REALIZACJĄ ZLECEŃ (ORDER CONTROL)
Podstawowe problemy planowania - harmonogramowania realizacji zleceń
1. Jak rozdzielić zlecenia - zadania i obciąŜenia na poszczególne
stanowiska robocze lub grupy technologicznie podobnych maszyn?.
2. Jaka ma być kolejność zleceń - zadań na poszczególnych
stanowiskach?.
Kryteria przydziału zadań do maszyn:
minimalizacja kosztów wykonania operacji, minimalizacja kosztów
przezbrojeń, minimalizacja czasu oczekiwania między stanowiskami,
minimalizacja czasu ukończenia zlecenia.
Metody i techniki przydziału zadań do maszyn (metody obciąŜania):
metoda indeksowa, wykres Gantt’a, programowanie liniowe dla rozwiązania
zadania przydziału.
Wykres Gantt’a jednocześnie przydziela zadania do stanowisk i ustala
kolejność tych zadań.
Metody ustalania kolejności (nieograniczone obciąŜanie): reguły priorytetu
Proces sterowania wykonaniem produkcji
Start
Przydział zadań do
stanowisk roboczych
(ObciąŜanie)
Ustalanie priorytu
zadań
(Kolejność zadań)
Uruchamianie zadań na
stanowiskach
Śledzenie postępu
robót
Ukończone zadania
Nieukończone zadania
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------2
Jacek Rudnicki
Sterowanie wykonaniem produkcji
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
HARMONOGRAMOWANIE - TERMINOWANIE ZADAŃ
1. Harmonogramowanie przy nieograniczonych zdolnościach
produkcyjnych - obciąŜanie nieograniczone.
ObciąŜanie nieograniczone (bez uwzględniania ograniczeń zdol. prod.)
Zdolność prod.
1
2
3
4
5
6
Okres planistyczny
2. Harmonogramowanie przy ograniczonych zdolnościach produkcyjnych obciąŜanie ograniczone
ObciąŜanie ograniczone (nigdy nie przekracza zdol. prod)
Zdolność prod.
1
2
3
4
5
6
Okres planistyczny
Techniki harmonogramowania
⇒harmonogramowanie w przód
KaŜde zadanie rozpoczyna się w najwcześniejszym moŜliwym terminie
⇒harmonogramowanie wstecz
Harmonogramuje się rozpoczynając od wymaganej daty ukończenia zleceń
⇒kombinowane
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------3
Jacek Rudnicki
Sterowanie wykonaniem produkcji
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------Przykład: NaleŜy opracować harmonogram przebiegu produkcji czterech zadań - zleceń na trzech maszynach
(tokarka, frezarka i wiertarka) wykorzystując zasadę harmonogramowania w przód.
Kolejność przebiegu zadań - zleceń przez stanowiska robocze i czasy operacji technologicznych (czas
przygotowawczo - zakończeniowy plus czas technologiczny w godz.) są następujące:
[godz]
Zlecenie
Operacja 1
Operacja 2
A
Tokarka
3
Wiertarka
B
Frezarka
4
Wiertarka
C
Tokarka
2
Frezarka
D
Wiertarka
5
Tokarka
Czas oczekiwania i transportu między maszynami: 6 godz.
[godz]
2
3
3
4
Operacja 3
Frezarka
[godz]
4
Wiertarka
4
Harmonogramowanie w przód przy ograniczonym obciąŜaniu
Harmonogram 4 zleceń (A,B,C,D) przy ograniczonych zdolnościach produkcyjnych zlecenie B czeka na zwolnienie wiertarki, zlecenie C czeka na zwolnienie tokarki.
Oczekiwanie i transport
Toczyć A
Wier- Oczekiwanie i transport
Frezować A
cić A
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Oczekiwanie i transport
Frezować B
Wiercić B
1 2 3
Oczekiwanie
na tokarkę
1 2 3
Wiercić D
4 5 6 7 8 9 10 11
Toczyć Oczekiwanie i transport
C
4 5 6 7 8 9 10 11
Oczekiwanie i transport
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Frezować C Oczekiwanie i transport
Wiercić C
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Toczyć D
Harmonogramowanie wstecz przy nieograniczonym obciąŜaniu
Wymagane daty zakończenia zleceń: A - 24, B - 16, C - 24, D - 16
Oczekiwanie i transport
Toczyć A
1
2
3
1
2
3
1
Wier- Oczekiwanie i transport
Frezować A
cić A
8 9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Oczekiwanie i transport
Wiercić B
4
5
6
7
Frezować B
4
5
6
7
8 9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Toczyć Oczekiwanie i transport
Frezować C Oczekiwanie i transport
Wiercić C
C
2 3
4
5
6
7
8 9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Oczekiwanie i transport
Wiercić D
Toczyć D
Problem kolejności
Kolejność zadań: Wykres Gantt’a zbudowany według zasady
harmonogramowania w przód.
Stanowisko
1
Tokarka
Zlec A
Oper1
1
2
2
3
4
5
6
4
5
8
9
Przerwa
ZlecC
Oper1
3
7
6
7
8
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Zlec D Oper 2
9
Przerwa
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------4
Jacek Rudnicki
Sterowanie wykonaniem produkcji
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------Frezarka
1
Wiertarka
Przerwa
Zlec B Oper 1
2
3
4
Zlec D Oper 1
5
6
7
Zlec C
Oper 2
8
Przerwa
9
Przerwa
Zlec A Oper 3 Przerwa
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
ZlecA Zlec B
Oper2 Oper 2
Przerwa
Zlec C Oper 3
KOLEJNOŚĆ ZADAŃ
Reguły priorytetu
Reguły priorytetu: proste zasady heurystyczne stosowane do wyboru zadania do realizacji
ze zbioru zadań oczekujących na danym stanowisku na wykonanie w danym okresie.
Najczęściej stosowane reguły priorytetu:
1. Pierwszy przybył pierwszy obrabiany (FCFS). Zlecenia są realizowane w porządku
w jakim zjawiają się na stanowisku roboczym.
2. Według najkrótszego czasu obróbki (SPT). Pierwsze wykonywane jest najkrótsze
zadanie.
3. Według najdłuŜszego czasu obróbki (LPT). Pierwsze wykonywane zadanie o
najdłuŜym czasie.
4. Według wymaganej daty zakończenia zlecenia (EDD). Pierwszy obrabiany jest
wyrób z najwcześniejszą datą ukończenia zlecenia.
5. Według zapasu czasu (S). Pierwsze jest wykonywane zadanie z najmniejszym zapasem
czasu (czas pozostały do planowanego ukończenia zlecenia pomniejszony o czas
operacji pozostałych do wykonania)
6. Według losowego wyboru (RS). Pierwsze jest wykonywane losowo wybrane zadanie.
7. Według zamówienia preferowanego klienta (PCO). Pierwsze wykonywane zadanie z
zamówienia preferowanego klienta.
8. Według wskaźnika krytycznego - WK. Pierwszy jest obrabiany wyrób o najmniejszej
wartości ilorazu czasu pozostałego do planowanego ukończenia zlecenia i sumy czasów
operacji pozostałych do wykonania tego zlecenia.
Wskaźnik krytyczny (WK) dynamiczna reguła umoŜliwiająca ciągłe uaktualnianie
priorytetów. WiąŜe wymaganą datę dostawy wyrobu finalnego do klienta z aktualną datą.
WK stosowany w systemach MRP.
wymagany termin zakończ. zlec. - aktualna data
WK =
suma czasu prac pozostałych do wykonania
Priorytet mają zlecenia o najmniejszym wskaźniku krytycznym.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------5
Jacek Rudnicki
Sterowanie wykonaniem produkcji
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------WK = 1 zlecenie dysponuje wystarczającym czasem na dotrzymanie terminu dostawy.
WK < 1 zlecenie jest opóźnione i termin dostawy moŜe nie zostać dotrzymany
WK > 1
zlecenie dysponuje zapasem czasowym.
OPTYMALIZACJA KOLEJNOŚCI WYKONANIA ZADAŃ
Zadanie optymalizacji kolejności: NaleŜy ustalić dla kaŜdego stanowiska w komórce taką
kolejność wykonania n wyrobów - zleceń, przy której łączny cykl produkcyjny kompletu n wyrobów jest minimalny.
Oznaczenia: i = 1,2,3, ...n - numer zlecenia -wyrobu.
j = 1,2,3, ...m - numer stanowiska roboczego.
T= [Tij] - macierz czasów operacji na partii wyrobów, gdzie Tij =tpzij + ni tij
Przykład obróbki dwóch wyrobów o tej samej liczbie i kolejności operacji na dwóch
stanowiskach rob. W i F:
Zlecenie-wyrób
Stanowisko
1
T1j [godz]
2
T2j [godz]
1-W
5
3
2-F
1
5
Kolejność wyrobów 1-2
11
Stanowisko W
21
12
Stanowisko F
22
Cykl produkcyjny - 13 godz
Czas
Kolejność wyrobów 2-1
21
Stanowisko W
11
22
12
Stanowisko F
Cykl produkcyjny - 9 godz
Czas
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------6
Jacek Rudnicki
Sterowanie wykonaniem produkcji
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ALGORYTM JOHNSONA
Ustalanie optymalnej kolejności obróbki n zleceń na dwóch maszynach A, B.
Kroki algorytmu:
1. Wybierz zlecenie o najkrótszym czasie jednej z dwóch operacji. JeŜeli najkrótszy czas jest
na pierwszej maszynie wykonuj to zlecenie jako pierwsze, jeŜeli najkrótszy czas jest na
drugiej maszynie wykonuj to zlecenie jako ostatnie.
2. Wykreśl to zlecenie z dalszych rozwaŜań.
3. Powtórz kroki 1 i 2 dla wszystkich pozostałych zleceń, plasując je odpowiednio wewnątrz
sekwencji numerów zleceń.
Przykład:
Zlecenie
Czas operacji [godz.]
i
tiA
tiB
1
8
7
2
4
1
3
9
5
4
6
10
5
2
3
Optymalna kolejność zleceń ze
względu na łączny czas
wykonania:
54132
Wykres Gantt’a przebiegu zleceń i operacji dla kolejności zlececeń 1,2,3,4,5 oraz dla
optymalnej kolejności 5,4,1,3,2.
Kolejność 1,2,3,4,5
Maszyna A
Maszyna B
Cykl produkcyjny 34 godz
Kolejność 5,4,1,3,2
Maszyna A
Maszyna B
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------7
Jacek Rudnicki
Sterowanie wykonaniem produkcji
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------Cykl produkcyjny 25 godz
Czas
SYSTEM STEROWANIA REALIZACJĄ ZLECEŃ
Funkcje sterowania realizacją zleceń
1. Harmonogramowanie - planowanie realizacji zleceń. Opracowanie, w oparciu o
aktualną wiedzę i dane, planów - harmonogramów produkcji, które spełnią wymogi
zawarte w zleceniach produkcyjnych.
2. Dysponowanie - uruchamianie. Doprowadzenie planów do realizacji na stanowiskach
roboczych poprzez określenie priorytetów zadań do wykonania i uruchamianie produkcji
po sprawdzeniu dyspozycyjności zasobów (czynników produkcji - maszyn, pracowników,
narzędzi i materiałów).
3. Monitorowanie - kontrola. Pozyskiwanie danych, analiza danych, wspomaganie decyzji.
Zbieranie i porównanie informacji odnośnie faktycznej i planowej realizacji zadań, o
zakłóceniach w ich realizacji i o stanie systemu.
Główne planowanie produkcji
Planowanie potrzeb materiałowych
Planowanie zdolności produkcyjnych
Zlecenia do uruchomienia
HARMONOGRAMOWANIE
Planowanie realizacji zleceń
- terminowanie
- obciąŜanie i bilansowanie
- ustalanie kolejności
Harmonogramy
DYSPONOWANIE
Uruchamianie
- ustalanie priorytetów zadań
- kontrola dyspozycyjności
zasobów
- uruchamianie zadań planowych
- regulowanie przebiegu planu
MONITOROWANIE
Kontrola
- kontrola postępu produkcji
- ocena odchyleń od planu
- analiza danych o systemie
Zbieranie danych
Instrukcje
Procesy produkcyjne
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------8
Jacek Rudnicki
Sterowanie wykonaniem produkcji
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
System sterowania realizacją zleceń
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------9
Jacek Rudnicki