Лекция: Моделирование управления производством.

Основным направлением моделирования в целях автоматизации управления производственными и производственно-экономическими системами является создание моделей управления производством.

В настоящее время разработаны и находят применение в АСУ промышленными предприятиями модели следующих основных процессов (функций управления производством):

1. планирования работы предприятия,

2. оперативного управления,

3. оперативного регулирования,

4. управления материально-техническим снабжением производства,

5. управление сбытом готовой продукции,

6. технической подготовки производства.

Разработана также система взаимосвязанных моделей производства и управления. Кратко остановимся на каждом из перечисленных подразделений.

1. Модели планирования производственно-экономической работы предприятия. Целевая функция моделей этой группы предусматривает:

— максимизацию критерия эффективности работы предприятия, исходя из наличных мощностей и отпускаемых ресурсов либо

— минимизацию расхода ресурсов в рамках заданного критерия эффективности.

Эти модели подразделяются: на модели прогнозирования, технико-экономического планирования, оперативно- производственного планирования.

Модели прогнозирования представляют собой модели, основанные либо на математических методах (наименьших квадратов, пороговых значений, экспоненциального сглаживания), либо на методах экспертных оценок.

Модели технико-экономического планирования базируются на методах математического программирования. В качестве основного критерия эффективности при разработке оптимального плана обычно избираются конечные результаты производства, например величина прибыли. В качестве ограничений берутся ограничения по сложности выпускаемой продукции, времени работы оборудования, ресурсам и т.д. Поскольку величина некоторых из указанных ограничений носит случайный характер (например, время работы оборудования), при решении задач оптимизации в этих случаях применяется вероятностей подход.

Типовыми оптимизационными моделями технико-экономического планирования являются модели для расчета оптимального плана, модели распределения производственной программы по календарным периодам, модели оптимальной загрузки оборудования. Построение этих моделей осуществляется с помощью методов оптимизации.

Модели оперативно-производственного планирования обычно совмещаются с моделями оперативного управления.

2. Модели оперативного управления. Основными задачами оперативного управления являются оперативно-календарное планирование производства, систематический учет и контроль за выполнением календарных планов, а также оперативное регулирование хода производства.

Типовыми моделями оперативного управления являются модели для расчета оптимального размера партий изделий и расчета оптимального графика запуска-выпуска партий деталей (календарное планирование).

Модели для расчета оптимального размера партий изделий могут быть созданы применительно как к простой, так и к полной постановке задачи.

В простой постановке определение размера производства или закупки партии деталей, при котором годовые затраты оказываются минимальными, сводится к обычной задаче на отыскание минимума функции.

В полной постановке отыскивается такая совокупность размеров партии, которой соответствует минимальные суммарные затраты на переналадку оборудования и отчисления на незавершенное производство при ограничениях по длительности переналадок, ресурсам оборудования, взаимозависимости размеров партий на смежных операциях и обеспечению занятости рабочих. Решение этой задачи достигается с помощью математических методов оптимизации.

Модели для расчетов оперативно-календарного планирования могут быть: статистические с оптимизацией методом случайного поиска; имитационные с набором правил предпочтения; эвристические, применяемые в тех случаях, когда невозможно создать строгие алгоритмы, но есть необходимость использовать имеющуюся информацию и оценить факты, не имеющие количественного выражения.

3. Модели оперативного регулирования. Эти модели имеют целью обеспечить удержание отклонения результатов производственной деятельности от плановых показателей в заданных пределах. В этом случае применяется два типа моделей регулирования: по критерию оптимальности и по отклонению.

Модели регулирования по критерию оптимальности основываются на том, что после конкретного замера фактического состояния процесса производства составляется план, оптимальным образом приводящий процесс к заранее намеченному состоянию к моменту окончания периода планирования.

Модели регулирования по отклонению базируются на том, что после конкретного замера производственный процесс в кратчайший срок выводят на первоначально составленный план-график.

Построение обеих моделей осуществляется с помощью математического аппарата оптимизации.

4. Модели управления материально-техническим снабжением производства. В качестве центральной проблемы управления материально-техническим снабжением производства выступает задача определения необходимого объема запасов всех видов снабжения. При этом могут быть построены две принципиально отличающиеся модели управления запасами: с фиксированным размером заказа, с фиксированным уровнем запасов.

Существует также промежуточная модель, в которой фиксируется как верхний уровень запасов, так и нижний уровень заказа.

Построение моделей управления материально-техническим управлением снабжения осуществляется с помощью специальных математических методов оптимизации, которые получили название теории управления запасами.

5. Модели управления сбытом готовой продукции. Главной проблемой управления сбытом готовой продукции является задача расчета годового плана поставок готовой продукции. Для решения этой задачи с помощью математических методов оптимизации строится ее оптимизационная модель.

В качестве целевой функции при этом выступает стоимость реализованной продукции, в качестве ограничений – требование, чтобы суммарный объем продукции, отгруженной в определенный интервал времени всем потребителям, не превышая объема поставок потребителю за все временные интервалы не превышал месячной заявки.

6. Модели управления технической подготовкой производства. Техническая подготовка производства включает стадии конструкторской и технологической подготовки.

С помощью математического моделирования можно определить:

— минимальный срок выполнения комплекса мероприятий технической подготовки производства при ограничениях на уровень наличных ресурсов,

— минимальную стоимость выполнения комплекса мероприятий технической подготовки производства при ограничениях на сроки его выполнения и на уровень наличных ресурсов,

— минимальный уровень потребления дефицитных ресурсов при ограничениях на стоимость и на сроки выполнения мероприятий технической подготовки производства.

Наиболее полной и удобной моделью процесса технической подготовки производства является сетевая модель. Она дает возможность учесть вероятностный характер таких основных параметров операций технической подготовки производства, как длительность выполнения работ и интенсивность потребления ресурсов.

Оптимизация достигается применением методов математического программирования.