Гидропневмоавтоматика и гидропривод – 2005. Сборник научных трудов, 2005 г.

Особенности планирования процессов изготовления систем газоснабжения 

Эффективность функционирования современного промышленного предприятия определяется системой управления и во многом – системой внутрифирменного оперативно-производственного планирования (ОПП).

Совершенствование ОПП представляет собой первоочередную и актуальную задачу во всех отраслях промышленности вообще и на машиностроительных заводах единичного и мелкосерийного типов производства, в частности. В числе предприятий Европы и России доля единичного и мелкосерийного производства (ЕМП) в настоящее время составляет 75-85%. Специфические особенности организации данных типов производства оказывают существенное влияние на процесс ОПП и через него – на эффективность производства в целом. Разнообразие номенклатуры выпускаемой продукции, ее частая сменяемость, повышенные требования к качеству, а также сжатые сроки изготовления определяют жесткие ограничения к использованию традиционных подходов и выступают в роли определяющих факторов при построении системы ОПП.

Типичным представителем такого предприятия является КБ «Арматура» - филиал ГКНПЦ им. М.В. Хруничева (г. Ковров), относящееся к предприятиям Федерального космического агентства. Одним из основных направлений деятельности предприятия является разработка и изготовление систем газоснабжения и пневмооборудования стартовых и технических комплексов. Системы газоснабжения являются весьма сложными техническими объектами, имеющими значительное количество элементов, которые зависят от большого числа параметров [1]. Очевидно, что управлять процессами проектирования и изготовления подобных систем, оперируя с таким большим объемом информации, невозможно.

В этих условиях особую значимость приобретают информационные технологии (ИТ), играющие все более важную роль в деятельности современных предприятий.

Как свидетельствует отечественный и зарубежный опыт эффект в масштабе предприятия достигается в том случае, если использование ИТ в производственном планировании основывается на применении сертифицированных стандартов управления, а сам процесс автоматизации соответствует концепции информационной интеграции всех этапов жизненного цикла на основе построения единого информационного пространства (CALS-идеологии). В связи с этим, адаптация современных методологий управления к условиям ЕМП при соблюдении требований информационной интеграции является также актуальной задачей.

Объектом ОПП в ЕМП является производственный заказ, предусматривающий изготовление одного или нескольких экземпляров изделия данного наименования. Поскольку выполняемые заказы могут не повторяться, то затраты на разработку подробного техпроцесса здесь обычно экономически не оправдываются. Поэтому при планировании здесь устанавливают лишь последовательность операций изготовления номенклатурных позиций и межцеховые технологические маршруты, а технологический процесс уточняют в ходе выполнения заказа непосредственно в цехах и на рабочих местах. Производственное планирование в этих условиях представляет собой более сложную по сравнению с другими типами производства задачу.

Поэтому, исследуемый процесс требует автоматизации с одной стороны, с другой, - характеризуется дефицитом нормативно-справочной информации (НСИ) на самых ранних его этапах, что затрудняет полномасштабное внедрение известных систем ОПП.

Исследование опыта внедрения АСУ показывает, что в настоящий момент в России по-прежнему отсутствует единая концепция, регламентирующая процессы функционирования подобных систем. Наиболее прогрессивным в настоящее время считается применение стандарта MRPII, который является методологической основой многих современных зарубежных автоматизированных систем управления производством. К тому же, возможность интеграции информации с другими автоматизированными системами в рамках единого информационного пространства CALS-технологий обосновывает перспективность применения стандарта MRPII в условиях ЕМП.

В рамках единой концепции CALS-технологий системы класса MRP II являются потребителями информации, являющейся результатом работы CAD/CAM-систем, автоматизирующих конструкторско-технологическую подготовку производства в виде конструкторско-технологических спецификаций заказа. Место и функциональные возможности систем класса MRP II представлено на рисунке 1 [2].

В результате анализа функциональных возможностей систем класса MRP II установлено: основными модулями, выполняющими функции ОПП являются MPS-формирование Главного календарного плана производства, MRP -планирование потребности в материалах, CRP -планирование потребности в производственных мощностях, SFC - оперативное управление исполнением плана производства [3].

Важно отметить, что в MRP II необходима проверка реалистичности (исполнимости) предлагаемого главного календарного плана производства, которая выполняется до того, как MPS фиксируется и запускается в производственную систему для исполнения.

Оценка реалистичности плана в системе главного календарного планирования осуществляется посредством модулей MRP и CRP.

Формирование партий заказа в MRP заключается в агрегировании потребности в номенклатурных позициях в рамках определенного планового периода, т.е. одинаковые ДСЕ одного заказа могут изготавливаться в разное время. В условиях ЕМП размер партии заказа или его отдельных номенклатурных позиций оказывает существенное влияние на себестоимость его изготовления. Поэтому необходимо разработать мероприятия по объединению в единую партию всех потребных в рамках заказа номенклатурных позиций, чтобы их количество покрывало бы потребности в них для всех сборочных единиц заказа, в которых они применяются .

Принципы предлагаемой методики представлены на рисунке 2 и состоят в следующем:

• потребности в изготовлении ДСЕ, присутствующие в спецификации заказа неоднократно, пересчитываются путем их объединения в позиции, срок опережения запуска в производство которой является наибольшим.
• в позиции, в которой происходит объединение потребностей, пересчитываются значения изготавливаемого количества, длительности производственного цикла (ДПЦ) и опережения запуска в производство, в остальных позициях потребность в изготовлении обнуляется.
• в случае, если позиция является сборочной единицей, пересчету подлежит не только сама позиция, но также и весь структурный состав номенклатурной позиции. В позициях, в которых потребность обнуляется, структурный состав должен быть удален. Планирование потребностей в материалах представлено на примере изготовления условного изделия А.

Следующим модулем, позволяющим обосновать план производства в MRP II, является модуль CRP.

Основные затруднения в условиях ЕМП связаны с формированием массива данных, содержащего информацию о рабочих центрах. В условиях многономенклатурного мелкосерийного производства на местах принимается решение, на каком оборудовании будет изготавливаться та или иная номенклатурная единица, довольно сложно задать конкретный рабочий центр в основном технологическом документе, а самое главное создать механизмы в виде обратной связи для контроля и корректировки такой информации.

Для адаптации модуля CRP необходимо формировать РЦ по принципу взаимозаменяемости оборудования и признаку принадлежности к определенному подразделению [4]. Для этого на предприятии на основе общероссийского классификатора сформирован справочник технологических операций. Для каждого РЦ определены выполняемые на нем операции и установлено соответствие по схеме «номенклатурная позиция – технологическая операция – РЦ». Код РЦ обработки планируемой номенклатурной позиции будет определяться по наименованию операции техпроцесса (рис.3).

При планировании потребности в производственных мощностях, необходимо учитывать, существующий в условиях ЕМП, дефицит НСИ. Предлагается осуществлять выбор РЦ выполнения операций техпроцесса в соответствии с укрупненным маршрутом, представляющим собой список основных подразделений, участвующих в изготовлении номенклатурной позиции. При этом предполагается, что подразделение, указанное первым в маршруте, считается ответственным за изготовление номенклатурных позиций, а именно за обработку и перемещение по операциям технологического процесса вплоть до сдачи ее в комплектовочную кладовую.

Механизм обратной связи в MPS-планировании осуществляется посредством модуля SFC (рис. 4).

Оперативное управление исполнением плана в условиях ЕМП наиболее сложно, так как необходимо отслеживать исполнение плана и отклонения как в разрезе заказов, так и в разрезе рабочих центров.

Организация подетального и пооперационного оперативного учета на предприятии реализована с использованием технологии штрих-кодирования [5]. На этапе запуска изделий в производство в отрывные документы (приемо-сдаточные накладные) маршрутного паспорта включается штрих-кодовое обозначение номера заказа, номера позиции в заказе, номера партии, полностью идентифицирующее партию ДСЕ в производстве. Все основные стадии, которая проходит партия ДСЕ, фиксируются в отрывных документах, которые направляются с определенной периодичностью в ПДО для машинной регистрации.

Считывание информации осуществляется специальным сканирующим устройством, которое восстанавливает закодированные данные в формате, воспринимаемом программным обеспечением. Технология штрих-кодирования позволяет собирать данные автоматически быстро и точно.

Для более эффективной организации пооперационного учета традиционное ручное заполнение карточки рабочего наряда на предприятии предложено заменить автоматизированной печатью с нанесением штрих-кода, которая должна осуществляться непосредственно перед выдачей деталей на очередную операцию. Сканирование рабочих нарядов непосредственно после окончания операции позволит получать объективную картину состояния производства в режиме реального времени.

Рассмотренные алгоритмы совершенствования ОПП характерны для заказов, имеющих на момент включения в MRP-план разработанный комплект конструкторско-технологической документации.

В отличие от серийно или повторно изготавливаемых заказов, на которые в целом на предприятии имеется нормативно-справочная информация и, как следствие, могут быть реализованы вышерассмотренные механизмы MRP, включение в MPS-план опытного или впервые изготавливаемого заказа зависит от сроков окончания работ на этапах технологической и организационно-экономической подготовки производства. Вместе с тем, в условиях ЕМП актуальна задача своевременного обеспечения материалами и покупными комплектующими изделиями (ПКИ). Поэтому необходимо разработать методику расчета потребности в материалах и ПКИ на ранних стадиях конструкторско-технологической подготовки производства, работоспособную в условиях дефицита нормативно-справочной информации и обеспечивающие интеграцию с MRP-системой.

В этих условиях определение последовательности этапов подготовки производства изделия и его изготовления является актуальной задачей.

Организация данных процессов должна соответствовать принципу параллельного инжиниринга, следование которому позволяет обеспечить синхронное выполнение работ по конструкторской, технологической и организационно-экономической подготовке производства и изготовлению изделий и преодолеть тем самым «разрыв во времени» между проектированием изделий и началом их изготовления [6].

Необходимая синхронизация при выполнении заказа может быть достигнута, путем разделения на части всей совокупности работ на стадии получения конструкторской документации и назначения приоритетной последовательности их выполнения.

Предложенный подход состоит в формировании некоторой типовой структуры изделия-аналога, используемой при ранжировании предстоящих заказов.

При этом в качестве критерия ранжирования компонентов заказа используется трудоемкость их изготовления, поскольку именно трудоемкость обуславливает статус ДСЕ в структуре заказа. В соответствии с АВС-классификацией, базирующейся на принципе Парето, принято, что класс А образуют 20% номенклатуры заказа, составляющие 80% трудоемкости изготовления; класс B – менее трудоемкие позиции; класс C – самые простые, с точки зрения изготовления, детали и узлы. Назначение наивысшего приоритета (класса А) номенклатурным позициям свидетельствует о первоочередности запуска их в производство.

Обеспечение прозрачности структуры заказа достигается путем укрупнения предметов ранжирования до уровня функциональных групп (ФГ), которые используются при очередном запуске в качестве классификационных признаков. В качестве критерия объединения номенклатурных позиций в ФГ предложено использовать:

• функциональное назначение ДСЕ, указанное в ее наименовании;
• признак принадлежности номенклатурной позиции к числу стандартных и унифицированных ДСЕ.

Окончательное формирование структуры изделия-аналога сопровождается анализом состава сборочных единиц предварительно сформированных ФГ. В случае, если трудоемкость изготовления составляющих компонентов, являющихся позициями класса А превышает 80% от общей их трудоемкости, то весь состав сборочной единицы включается в класс А, чем обеспечивается комплектность при ее изготовлении.

Повысить эффективность планирования и управления изготовлением сложных заказов предлагается за счет использования документа, содержащего представление заказа в виде графической схемы или в виде «дерева» заказа.

Схема производственного заказа формируется полностью автоматизированным способом с использованием COM-технологии и может использоваться в двух форматах: в виде электронного представления и бумажного документа [7]. В обоих случаях предусматриваются механизмы обратной связи, позволяющие в режиме реального времени отображать изменение состояния изготовления составляющих заказа.

Апробация предложенной методики выполнена в КБ «Арматура» - филиале ГКНПЦ им. М.В. Хруничева» (г. Ковров). Результатом работы явилась разработанная система ОПП.

Полученные результаты работы позволяют судить о перспективности применения современных ИТ и методологий управления для дальнейшего планомерного совершенствования системы управления ЕМП с целью повышения общей эффективности деятельности предприятия.

Литература.

1. Арзуманов Ю.Л., Петров Р.А., Халатов Е.М., Артемов В.П., Володин Н.А., Русаков С.О. Пневмосистемы стартовых комплксов. Расчет и проектирование. – Ковров: КГТА, 2000. – 309 с.
2. Судов Е.В., Левин А.И. Концепция развития CALS-технологий в промышленности России./ НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика». –М., 2002
3. Гаврилов Д.А. Управление производством на базе стандарта MRP II. – СПб: Питер, 2002. – 320 с.
4. Милаев В.А., Фаткин А.А., Рулева Т.В., Соколов А.Н. CRP и реальное производство. Точки соприкосновения. //Стандарты и качество, 2003, № 4
5. Милаев В.А., Фаткин А.А, Соколов А.Н., Рулева Т. В. Штрих-кодирование в оперативном производственном учете.// PC Week/RE, 2002, №47
6. Фаткин А.А. Синхронный инжиниринг на основе принципа Парето. // Методы менеджмента качества, 2003, № 10
7. Милаев В.А., Фаткин А.А. Соколов А.Н. Схематическое представление заказа в системе оперативного управления многономенклатурным мелкосерийным производством.

// Автоматизация и современные технологии, 2003, № 11