Формирование производственных заданий в оперативно-производственном планировании

Производственные задания в ОПП могут формироваться в виде сетевых моделей, оперограмм, ленточных графиков, циклограмм, план-графиков работы участков, стандарт-планов и др.

Рассмотрим основные из них более подробно.

Стандарт-план предусматривает изготовление деталей в определенной и постоянной последовательности, с запуском и выпуском постоянного их количества в строго определенные сроки внутри планового периода, с равномерной по дням этого периода загрузкой рабочих мест.

Формирование стандарт-плана зависит от типа производства. Для составления стандарт-плана работы участка серийного производства необходимо выявить:

• • постоянство номенклатуры деталей;
• • стабильность технологического процесса;
• • закрепление деталей за определенными участками и рабочими местами;
• • постоянный размер партий деталей и равная или кратная периодичность их выпуска в производство.

В массовом производстве построение стандарт-плана зависит от работы непрерывно-поточной или прерывно-поточной линий.

При организации работы непрерывно-поточной линии (НПЛ) необходимо регламентировать время работы каждого рабочего на линии и порядок обслуживания им одной или нескольких операций и станков. Поэтому для каждой линии должен быть построен свой стандарт-план, который регламентирует расстановку рабочих по операциям, определяет загрузку рабочего и оборудования. Перед построением стандарт-плана выявляется возможность многостаночной параллельной работы. Стандарт-план определяет способ и период передачи деталей с операции на операцию (по одной детали или транспортировочными партиями, через такт или через несколько тактов), периодичность и количество подачи заготовок на первую операцию.

Стандарт-план работы непрерывно-поточной линии составляется на такой отрезок времени, который достаточен для выявления повторяемости процесса производства на данной линии. Он действителен до тех пор, пока в производственной программе, применительно к которой составлен стандарт-план, не произойдут существенные изменения.

Стандарт-план прерывно-поточной линии имеет существенные отличия (рис. 4.2). Он составляется на определенный отрезок времени, который называется периодом обхода, или периодом обслуживания линии.

Рис. 4.2. Пример стандарт-плана работы прямоточной линии за смену

Стандарт-план прерывно-поточной линии регламентирует расстановку рабочих по операциям, устанавливает, какие именно операции и в какой последовательности выполняет каждый рабочий, определяет загрузку рабочего и оборудования. Стандарт-план позволяет выявить возможность последовательного многостаночного обслуживания станков на линии одним рабочим. На основании построения стандарт-плана уточняется число необходимых рабочих для обслуживания линии, устанавливаются способ и периоды передачи деталей с операции на операцию, виды и размер заделов между операциями, порядок их расходования и выполнения.

При разработке стандарт-плана прерывно-поточной линии необходимо правильно определить период обхода, т.е. время последователъ-кого обслуживания рабочих мест многостаночниками на линии. При выборе периода обхода надлежит руководствоваться следующим:

• • выпуск деталей за период обхода по всем операциям технологического процесса должен быть одинаковым и кратным дневному заданию;
• • длительный период обхода приводит к увеличению заделов на линии, что требует значительных дополнительных затрат на основные и оборотные средства;
• • короткий период обхода вызывает частые переходы и соответственно увеличиваются потери времени на них;
• • следует устанавливать период обхода равным или кратным периоду смены инструмента, кратным продолжительности смены.

Другой формой выражения оперативного плана производства может быть график (сетевой, ленточный и т.п.).

Впервые планы-графики выполнения производственных процессов были применены на американских фирмах Г. Ганттом.

На линейных или ленточных графиках по горизонтальной оси в выбранном масштабе времени откладывается продолжительность работ по всем стадиям, этапам производства, т.е. календарные дни фиксируются от начала производства до его окончания. Содержание циклов работ изображается по вертикальной оси с необходимой степенью их расчленения на отдельные части или элементы. Такой график называют графиком Гантта.

Цикловые, или линейные, графики обычно применяются на отечественных предприятиях в процессе краткосрочного или оперативного планирования производственной деятельности.

Основным недостатком таких планов-графиков является отсутствие возможности тесной взаимоувязки отдельных работ в единую производственную систему или общий процесс достижения запланированных конечных целей предприятия (фирмы).

Пример месячного календарного плана производства по основным деталям изделия (на определенную дату) приведен на рис. 4.3.

Другим вариантом плана-графика является сетевое планирование — это одна из форм графического отражения содержания работ и продолжительности выполнения планов и проектных, плановых, организационных и других видов деятельности предприятия.

Под сетевым планированием принято понимать графическое изображение определенного комплекса выполняемых работ, отражающее их логическую последовательность, существующую взаимосвязь и планируемую продолжительность, и обеспечивающее последующую оптимизацию разработанного графика на основе экономикоматематических методов и компьютерной техники с целью его использования для текущего управления ходом работ.

Наименование

деталей

Амортизатор Б Корпус

Амортизатор А

Трубопровод

Корпус для насоса

Бак

Насос

Генератор

Амортизатор В

Коллектор

Комплект материалов

• 1
• 2

14

Рис. 4.3. Фрагмент ленточного графика

Сетевые модели предназначены для проектирования сложных производственных объектов и работ, включающих большое число различных элементов. Для несложных работ обычно используются линейные (или цикловые) графики.

Пример сетевого графика представлен на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Пример сетевого графика производства продукции

Применение сетевого планирования в современном производстве позволяет:

• • обоснованно выбирать цели развития каждого подразделения предприятия с учетом планируемых конечных результатов;
• • устанавливать конкретные задания всем подразделениям и службам предприятия на основе их взаимоувязки с единой стратегической целью в планируемом периоде;
• • привлекать к составлению планов-проектов непосредственных исполнителей основных этапов предстоящих работ, имеющих производственный опыт и необходимую квалификацию;
• • рационально распределять и использовать имеющиеся ресурсы;
• • прогнозировать своевременность выполнения основных работ, сосредоточенных на критическом пути, принимать упреждающие решения по корректировке планов-графиков выполнения работ с учетом изменения внешней и внутренней сред.

Сетевые модели могут быть весьма разнообразны как по организационной структуре производственной системы, так и по назначению сетевых графиков, а также по используемым нормативным данным и средствам обработки информации.

По организационной структуре различают внутрифирменные или отраслевые модели сетевого планирования, по назначению — единичного и постоянного действия. Сетевые модели бывают детерминированные, вероятностные и смешанные. В детерминированных сетевых графиках все работы стратегического проекта, их продолжительность и взаимосвязь, а также требования к ожидаемым результатам заранее определены. В вероятностных моделях многие процессы носят случайный характер. В смешанных сетях одна часть работ является определенной, а другая — неопределенной. Модели могут быть также одноцелевые и многоцелевые.

Основным плановым документом в сетевой системе является график (или, просто, сеть), в котором отражаются логические взаимосвязи и результаты выполняемых работ.

Граф — это условная схема, состоящая из заданных точек (вершин), соединенных между собой определенной системой линий. Отрезки, соединяющие вершины, называются ребрами (дугами) графа. Ориентированным считается такой граф, на котором стрелками указанны направления всех его ребер или дуг. Графы носят название карт, лабиринтов, сетей и диаграмм. Исследование этих схем проводится методами теории, получившей название «теории графов», т.е. методы сетевого планирования базируются на теории графов. Она оперирует такими понятиями, как пути, контуры и др. Путь — это последовательность дуг или работ, когда конец каждого предыдущего отрезка совпадает с началом последующего. Контур означает такой конечный путь, у которого начальная вершина или событие совпадает с завершающим, конечным. Другими словами, сетевой график — это ориентированный граф без контуров, дуги, ребра которого имеют одну либо несколько числовых характеристик. На графике «вершины -события» ребрами считаются работы, а вершинами — события.

Основными элементами сетевой модели являются работа, событие, продолжительность работы, различные виды путей.

Работа в сетевом графике изображается стрелкой. Различают несколько видов этого понятия:

• • действительная работа — это процесс, требующий затрат времени и ресурсов (например, любая технологическая операция, выполняемая на производственном оборудовании, наладка этого оборудования и т.п.); отражается в сетевом графике сплошной стрелкой;
• • ожидание — это процесс, требующий только затрат времени и не нуждающийся в использовании ресурсов (например, процесс высыхания клея или краски, процесс брожения и др.); отражается в сетевом графике сплошной стрелкой;
• • зависимость или «фиктивная работа» — логическая связь между двумя или несколькими событиями, не требующая для своего осуществления ни затрат времени, ни ресурсов; указывает на то, что определенное событие (работа) не может начаться без осуществления другого события (работы); отражается в сетевом графике пунктирной стрелкой.

Событие — это момент времени, определяющий возможность начала или окончания данной работы или нескольких работ. Продолжительность во времени события равна нулю, т.е. событие не имеет продолжительности и осуществляется мгновенно после выполнения предшествующих ему работ. События обозначаются кружками. Номер события проставляется внутри кружка.

Событие является разграничителем работ плана, т.е. это результат выполнения предшествующей работы, а также необходимое условие для начала следующей. События могут носить промежуточный или окончательный характер. Если событие имеет промежуточный характер, то оно является предпосылкой для начала следующих за ним работ. Таким образом, события имеют свойство соединения предшествующих работ с последующими.

Кроме промежуточных событий, в сетевом графике имеются:

• • исходное (начальное) — не имеет входящих в него работ и обозначается как нулевое; оно выражает собой момент наступления условий для начала выполнения всего комплекса работ.
• • завершающее (конечное) — событие, в котором сходятся все работы и ни одна работа из него не выходит; означает собой момент окончания всего комплекса работ и достижения намеченной цели.

Любая работа может обозначаться двумя номерами событий (рис. 4.5):

• 1) номер события, от которого работа исходит (работа А обозначается (1-2) или (1—>2));
• 2) в которое работа входит (работа Б обозначается (2-3)).

Рис. 4.5. Графическое изображение взаимосвязи работ сети

Взаимосвязанные между собой работы и события сетевого графика образуют пути, т.е. непрерывную последовательность работ. Путь определяется по направлению стрелок, причем ни один путь не должен дважды проходить через одно и то же событие. Длина пути рассчитывается как сумма продолжительности составляющих его работ. Различают несколько видов путей:

• • полный — это последовательность работ по направлению стрелок от исходного до завершающего события;
• • предшествующий — последовательность работ по направлению стрелок от начального до рассматриваемого;
• • путь, следующий за данным событием до завершающего;
• • путь между несколькими событиями;
• • критический — полный путь максимальной продолжительности, определяющий конечный срок выполнения всего комплекса работ и достижения намеченной цели. Работы, расположенные на критическом пути, называют критическими (напряженными). Все остальные работы являются некритическими (ненапряженными) и обладают резервами времени, которые позволяют передвигать сроки их выполнения и сроки свершения событий, не влияя на общую продолжительность выполнения всего комплекса работ.

В настоящее время получили распространение два способа построения сетевых графиков:

• 1) сначала составляется перечень работ, а затем на его основе формируется сетевой граф;
• 2) сетевой граф создается сразу, без использования перечня работ. При этом построение можно вести «слева направо», т.е. начиная с начального события, или «справа налево», когда первым изображается конечное событие — конечная цель разработки, а затем все остальные работы, обеспечивающие достижение этой цели.

При построении сетевых графиков типа «вершина — событие» необходимо соблюдать следующие правила:

• • сеть вычерчивается слева направо, и каждое событие с большим порядковым номером изображается правее предыдущего;
• • сетевой граф может иметь только одно начальное и только одно конечное событие;
• • ни одна из работ не должна иметь одинаковый код с другой;
• • в сетевом графике не должно быть тупиков (событий, из которых не выходит ни одна работа, если эти события не являются завершающими для данного сетевого графика) (рис. 4.6, а) и хвостов (событий, в которые не входит ни одна работа, если эти события не являются исходными для данного сетевого графика) (рис. 4.6, б);

Рис. 4.6. Пример ситуаций, которых не должно быть в сети: а — тупиковая (выделены жирным цветом); б — хвостовая

в сетевом графике не должно быть замкнутых контуров — циклов (т.е. цепочки работ, возвращающейся к тому событию, из которого она вышла); наличие цикла свидетельствует об ошиб-

ке в исходных данных или о неправильном изображении взаимосвязи работ (рис. 4.7);

Рис. 4.7. Пример сетевого графика с циклом

• в сетевой модели не допускается изображение связи между смежными событиями двумя или большим числом работ, т.е. два соседних события могут соединяться лишь одной работой. При изображении параллельных работ не допускается, чтобы они имели общие начальные и конечные события, так как в этом случае они будут иметь одинаковую нумерация (рис. 4.8, а). Для изображения параллельных работ вводятся промежуточное событие и фиктивная работа (рис. 4.8, б).

Рис. 4.8. Пример ситуации с сетевым графиком: а — неправильно; б — правильно

Таким образом, процесс построения сетевого графика рекомендуется осуществлять по следующей схеме:

• • расчленение комплекса работ на отдельные части и их закрепление за исполнителями;
• • выявление и описание всех событий и работ, необходимых для достижения поставленной цели;
• • построение первичных сетевых графиков и уточнение содержания планируемых работ;
• • «сшивание» частных сетей и построение сводного сетевого графика выполнения комплекса работ;
• • обоснование или уточнение времени выполнения каждой работы в сетевом графике.

Известны два метода расчета параметров сетевого графа:

• 1) вычисления непосредственно на сетевом графе;
• 2) аналитический (табличный).

Расчет основных показателей сетевой модели может произвести

следующим образом:

• 1. Расчет ранних сроков
• • Ранний срок начала работ определяется продолжительностью самого длинного пути от исходного события до начала выполнения данной работы.
• • Ранние сроки окончания работ — это наиболее ранний срок из возможных сроков окончания работы. Ранний срок времени окончания работ равен сумме раннего срока начала работы и продолжительности самой работы.
• 2. Расчет критического пути. Его продолжительность определяется как суммарное время работ, лежащих на критическом пути, т.е. время завершения всего комплекса работ при наибольшем запараллеливании всех работ. Это время равно наибольшему из времен ранних окончаний завершающих работ сетевого графа. Критический путь проходит через события, не имеющие резервов времени (через критические работы).
• 3. Поздние сроки начала и окончания работ определяются из возможностей предельного сдвига вправо по числовой оси сроков выполнения работ так, чтобы не было изменено время критического пути. Поэтому логично расчеты вести от последнего события к первому и определять сначала время позднего окончания работ, а затем рассчитывать время позднего начала работ:
  • • поздний срок начала работ определяется как разность между поздним сроком окончания работ и продолжительностью самой работы;
  • • поздний срок окончания работ определяется величиной пути минимальной продолжительности, ведущего к нему от завершающего события, и рассчитывается как разность критического пути и максимальной продолжительности работы от завершающего события сетевого графика до конечного события данной работы.
• 4. Расчет резервов времени
• • Полный резерв времени работы определяется как разность между поздним началом и ранним началом или между поздним окончанием или ранним окончанием работы. Необходимо отметить, что полные резервы времени работ, лежащих на критическом пути, равны нулю.
• • Частные (свободные) резервы времени
• 1) частный резерв времени первого вида определяется возможностью изменить позднее начало работы на более ранние сроки без изменения поздних сроков окончания непосредственно предшествующих работ;
• 2) частный резерв времени второго вида определяется возможностью изменить раннее окончание работы на более поздние сроки без изменения ранних сроков начала непосредственно последующих работ; определяется разностью между ранним началом последующей работы и ранним окончанием данной работы.

После того как сетевой график построен и рассчитаны его основные показатели, приступают к его оптимизации, т.е. к последовательной корректировке сети для достижения наиболее эффективных результатов и заданных параметров по времени и ресурсам. Для этого проводится анализ сетевых графиков.

В практике оптимизация сетевых графиков подразделяется на частную и комплексную.

Основными видами частной оптимизации являются два экономических подхода:

• 1) минимизация времени выполнения комплекса планируемых работ при заданной стоимости проекта;
• 2) минимизация стоимости всего комплекса работ при заданном времени выполнения проекта.

Комплексная оптимизация сетевых моделей состоит в нахождении наилучших соотношений показателей затрат экономических ресурсов и сроков выполнения планируемых работ применительно к определенным производственным условиям и ограничениям. В рыночных отношениях в качестве критерия оптимальности сетевых систем планирования могут быть выбраны такие важные экономические показатели, как максимальная прибыль (финансовый результат) от производства товаров и услуг, минимальный расход ресурсов на реализацию планов, максимальная производительность труда исполнителей, минимальные затраты рабочего времени на достижение конечной цели и т.д.

Рассмотрим основные методы и подходы к оптимизации сетевых графиков.

Оптимизация сетевого графика по времени заключается в сокращении его критического пути в соответствии с директивными сроками окончания комплекса работ. Это может быть достигнуто с помощью следующих мероприятий:

• сокращение времени выполнения критических работ посредством переброски ресурсов с некритических работ, располагающих значительным резервом времени. Этот шаг основан на анализе временных показателей графика и не требует больших

затрат материальных и финансовых ресурсов. Анализ сети проводится с целью выравнивания продолжительности наиболее напряженных путей. Рассчитываются коэффициенты напряженности любого полного пути (отношение его длительности к критическому пути), которые позволяют классифицировать работы по зонам: критическая (К„ > 0,8), подкритическая (0,6 < К_н < 0,8), резервная (К_н < 0,6); чем ближе коэффициент к единице, тем сложнее выполнить работу;

• • изменение топологии сети в результате внедрения новой технологи производства работ, позволяющей находить новые последовательности и взаимосвязи работ;
• • расчленение длительных работ на отдельные части и замена последовательных работ параллельными.

После сокращения критического пути посредством проведения тех или иных мероприятий заново пересчитываются параметры сетевого графика, чтобы выявить достаточность принятых мер и проверить, не появились ли новые критические пути.

Оптимизация сетевых моделей с помощью минимизации расхода материальных ресурсов сводится к определению оптимальных норм расхода ресурсов на единицу выполненной работы или к распределению имеющихся ресурсов на весь комплекс работ. Одним из возможных способов сокращения критического пути может служить перераспределение различных ресурсов с ненапряженных путей на выполнение критических работ. При этом следует также иметь в виду, что сверхплановое насыщение критических работ ресурсами не беспредельно, так как существуют определенные ограничения в ресурсах на каждом предприятии.

Важнейшей комплексной проблемой оптимизации сетевых графиков является минимизация стоимости, которая характеризует наименьшие суммарные издержки на осуществление всего комплекса запланированных работ. При этом методе исходят из того экономического предположения, что величина издержек на выполнение той или иной работы находится при прочих равных условиях в обратной зависимости от затрат рабочего времени на ее выполнение. Если все запланированные работы будут выполняться с рассчитанной в сетевом графике точностью, то общая стоимость разработанного плана-проекта будет минимальной. С ускорением работ затраты возрастают, а с их замедлением — снижаются, причем при минимальной продолжительности работ их стоимость становится максимальной и, наоборот, при максимальной длительности затраты будут минимальными.

Для увязки работ и исполнителей рекомендуется строить оперо-граммы (пример представлен в табл. 4.2).

Формировать производственные задания можно также в виде подетально-пооперационного календарного плана.

Подетально-пооперационный календарный план наиболее точно устанавливает не только сроки изготовления и выпуска готовых предметов, но и сроки начала и окончания каждой технологической операции. Точная фиксация сроков производства на плане загрузки каждого конкретного рабочего места в процессе проверки позволяет соотнести сроки выполнения операции с требованиями полной и равномерной загрузки рабочих.

Построению подетально-пооперационного календарного плана предшествует расчетно-подготовительная работа, в процессе которой определяются нормальные размеры партий, периодичность их построения в производстве, а также рассчитывается по каждой группе оборудования количество единиц, необходимых для обработки деталей.

Расчет необходимого количества единиц оборудования выполняется в следующей очередности:

1. Рассчитывается фонд времени Р_пЖ(/ работы оборудования, потребный на месячную программу,

Ко

р - -1^1

п. м.

60*.

X

У

(4.16)

где /_шт._гу — штучное время по /-й операции детали у'-го наименования, нормо-мин.;

4— количество деталей у-го наименования на комплект изделия; — месячная программа выпуска изделия данного наименования;

К/пзД — средний допустимый процент затрат подготовительнозаключительного времени по оборудованию с1-го шифра;

*_в — планируемый коэффициент выполнения норм по рабочим, работающим на оборудовании «7-го шифра;

К₀ — число операций.

• 2. Определяется месячный располагаемый фонд времени единицы оборудования <7-й группы — это произведение количества рабочих дней, количества смен, продолжительности смены с учетом допустимых потерь на ремонт и переналадку оборудования).
• 3. Вычисляется расчетное число единиц оборудования, необходимое для обработки заданного количества деталей:

/г

п.глМ

Р ’

g.м.d

(4.17)

где О_рс1 — расчетное количество необходимого оборудования;

^ — месячный располагаемый фонд времени единицы оборудования й-й группы.

4. На основании Ор.л устанавливается принятое число единиц оборудования с1-го шифра (О_пл).

Расчеты (по пунктам 1-4) можно оформлять в табличном виде (табл. 4.5).

Таблица 4.5

Результаты вычисления необходимого количества единиц оборудования

После вычисления расчетно-подготовительной работы составляется подетально-пооперационный календарный план.

Подготовительная работа оформляется табл. 4.6.

В верхней части таблицы записываются сведения о каждом наименовании детали.

По каждой детали перечисляются операции в порядке их выполнения (в табл. 4.6 приведен пример выполнения по детали 101).

Продолжительность выполнения операций партий деталей в днях определяется по формуле

П HJ ^Х Ант //' 6п.//

• 60x8 хК_шхк_в
• (4.18)

где К_ш — количество смен работы оборудования /-го шифра, на котором выполняется /-я операция;

8 — продолжительность смены, ч;

П_н/ — размер партии;

К — коэффициент выполнения норм.

В плане загрузки рабочих мест (вторая часть табл. 4.6) перечисляются все единицы оборудования, необходимые для изготовления заданного количества деталей.

Фрагмент подетально-пооперационного календарного плана

План загрузки рабочих мест

После этого приступают к построению подетально-пооперационного календарного плана. Порядок его построения следующий.

• 1. Строится ориентировочный календарный план выполнения операций по каждой партии деталей. Исходя из установленного крайнего срока выпуска партий деталей, в календарный план вносятся все операции, начиная с последней и кончая первой, в виде отрезков линии в определенном масштабе. Например, один сантиметр соответствует продолжительности одного рабочего дня. Сроки выполнения операций устанавливаются с учетом средней нормы межоперационного времени (взятого в том же масштабе). Эти сроки являются предварительными, так как они определены без учета загрузки соответствующих рабочих мест.
• 2. Каждая операция на графике проверяется в отношении возможности выполнения в установленные сроки путем занесения ее на план загрузки соответствующего рабочего места.

В связи с этим первоначально установленные сроки выполнения операции корректируются и окончательно определяются только в процессе планирования загрузки рабочих мест.

Порядок выбора операции партии деталей для загрузки рабочих мест может быть рекомендован следующий.

• 1. Выбирается очередная подлежащая выполнению операция, имеющая в соответствии с ориентировочным планом самый ранний срок начала. Если имеется несколько очередных операций различных партий деталей с одинаковыми сроками начала, то из них выбирается операция той партии деталей, у которой оставшаяся длительность производственного цикла содержит наименьшее число межоперационных перерывов.
• 2. В плане загрузки рабочих мест выбирается рабочее место, шифр оборудования которого соответствует шифру оборудования рассматриваемой операции. Если имеется несколько рабочих мест с одинаковым шифром оборудования, то выбирается рабочее место, которое высвобождается раньше других.
• 3. Операция в виде отрезка прямой линии в условном масштабе заносится в план загрузки выбранного рабочего места, над операцией записывается номер детали и номер операции.

Одновременно данная операция переносится на календарный план (верхняя часть табл. 4.6). На ориентированном плане данная операция помечается (зачеркивается) как уже запланированная.

После того как все операции различных партий деталей будут занесены на план загрузки рабочих мест и на календарный план, подетально-пооперационный план считается построенным.

Также существуют и другие формы и методы организации оперативно-производственного планирования.