Організація оперативно-диспетчерського управління ГВС

Оперативна диспетчеризація пов’язана з визначенням фактичних моментів запуску деталей у виробництво та регулюванням їх надходження на технологічне устаткування. При цьому враховуються витрати часу на підготовчо-заключні операції, переналагодження, операції обслуговування та транспортування. Оперативна диспетчеризація здійснюється в реальному масштабі часу на підставі результатів оперативного контролю і встановлених оперативним плануванням планових графіків запуску-випуску деталей. Тому синхронна модель роботи всіх одиниць устаткування (технологічних, транспортних) для використання на стадії оперативного контролю і оптимальна стратегія обслуговування запуску-випуску деталей у виробництво при регулюванні ходу виробничого процесу повинні бути результатами спільного розгляду задач оперативного планування й диспетчеризації.

Мове йде про те, що при оперативному плануванні необхідно досить детально проробити графік роботи всього комплексу обладнання або визначити план роботи тільки технологічного устаткування та встановити стратегію диспетчеризації операцій обслуговування й транспортування, а диспетчеризацію здійснити в режимі застосування синхронної моделі функціонування або в режимі прямої диспетчеризації транспортних операцій відповідно до стратегії обслуговування основного технологічного устаткування.

Отже, реалізація задач оперативного планування та оперативної диспетчеризації тісно взаємопов’язані, оскільки вибір алгоритму організації диспетчерського управління суттєво впливає на тривалість проходження партій деталей через виробничу систему, а саме на заплановані терміни запуску-випуску деталей на технологічному устаткуванні. Крім того, чим точніша процедура призначення планових термінів, тим простіше реалізуються алгоритми диспетчеризації, оскільки вимоги до обсягу додаткової оперативної інформації при прийнятті рішень істотно знижуються. Однак зростають обчислювальні витрати на розробку точного розкладу.

Безпосередньо ходом виробничого процесу керує система оперативно-диспетчерського управління, що відповідно до обраного способу (або при оперативному плануванні детально проробляється план роботи всього комплексу устаткування або визначається тільки план роботи технологічного устаткування та встановлюється стратегія диспетчеризації) реалізує спланований розклад роботи технологічного устаткування. Критерієм роботи такої системи є дотримання строків запуску-випуску деталей на технологічне устаткування відповідно до розробленого системою оперативного планування розкладу роботи за рахунок своєчасного транспортного обслуговування заявок, що надходять від технологічного устаткування.

Способи організації оперативно-диспетчерського-управління. Система оперативно-диспетчерського управління відповідно до її задач функціонує у двох режимах: 1) формування диспетчерського управління за синхронною моделлю в разі, якщо не встановлено значних відхилень поточного стану виробничого процесу від запланованого; 2) формування директивного управління за стратегію прямої диспетчеризації в разі, якщо система перейшла в стан корегування календарного завдання і план-графіку роботи внаслідок встановлення значних відхилень, які не можливо компенсувати технологічними резервами поточного розкладу роботи усього устаткування.

Згідно з 1-им режимом порядок функціонування системи, тобто виникнення деяких подій, визначається і зберігається таким же, як і запланований у синхронній моделі. Синхронна модель формується на результатах розв’язку задач оперативного планування і диспетчеризації в повному обсязі, тобто із врахуванням усіх виробничих ресурсів і всього комплексу виробничих операцій (налагодження, транспортування, обробки тощо), необхідних для забезпечення виконання технологічних процесів у системі.

В результаті алгоритм диспетчеризації (регулювання) за синхронною моделлю використовує правило вибору заявки на обслуговування (формування наступної події) за найранішим часом закінчення виконання чергової роботи, що визначається зі сформованого раніше розкладу. Правило вибору формалізується у вигляді вирішувальної процедури, що визначається для всієї множини подій – станів запланованих робіт синхронної моделі.

Таким чином, розклад роботи в синхронній моделі представляється сукупністю тимчасових рядів кожної одиниці виробничого устаткування (технологічного, транспортного, обслуговуючого тощо), які відображають моменти завершення відповідних виробничих операцій системи, а результатом вирішальної процедури буде вибір найближчої за часом чергової події в моделі.

Даний підхід із синхронною моделлю відрізняється простотою задання і визначення управляючих впливів за невеликих відхилень від модельних моментів реалізації подій у системі. У випадку значних відхилень – це гарантії того, що строге дотримання модельного порядку виникнення подій у системі призведе до своєчасного виконання планового завдання. В результаті потрібна перебудова синхронної моделі на базі перерахунку нового розкладу роботи на період, що залишився.

Згідно з 2-им режимом порядок функціонування системи визначається оптимальною стратегією розв’язання конфліктних ситуацій у наданні транспортних засобів для виконання обслуговуючих операцій за рахунок прямої диспетчеризації. Пряма диспетчеризація представляє собою розрахунок і складання розкладу роботи у задані моменти часу – події, коли система переходить до нового стану при завершенні виконання технологічної або обслуговуючої операції. Передбачається формування імітаційної моделі, що враховує усі виробничі засоби системи, в якій визначено стратегію вибору претендента обслуговування.

Коли в системі виникає велика кількість ситуацій, що призводить до значних відхилень від запланованого порядку або у яких необхідно реалізувати подійно-орієнтований принцип керування, то для розрахунку управління за поточною подією застосовують стратегії диспетчеризації транспортних операцій.

Цей спосіб припускає вибір претендента обслуговування за розрахованим раніше розкладом роботи технологічного устаткування (на етапі розв’язку задачі оперативного планування), а організацію його транспортування – за встановленою стратегією у вигляді правил переваги заявок на транспортне обслуговування. Порядок проходження заявок через технологічне устаткування відомий з розрахованого раніше розкладу робіт. Необхідно організувати транспортне обслуговування встановленого порядку заявок.

Алгоритм диспетчеризації будується на базі послідовного розв’язання конфліктів заявок на транспортне обслуговування вільними засобами таких типів:

– обслуговування заявок спільним засобом;

– надання засобів загальній заявці.

Для розв‘язання конфліктів першого типу встановлюються пріоритети на першочерговий порядок обслуговування заявок у системі. Пріоритети формуються на базі правил переваги, що оцінюють всі готові до реалізації технологічні операції з розкладу роботи технологічного устаткування. Порядок переваги може бути наступним:

– заявки на обслуговування деталей, які повинні надійти на склад з технологічного устаткування;

– заявки на обслуговування деталей, які повинні надійти з одного технологічного устаткування на інше (у випадку неможливості виконання такого обслуговування воно може бути замінене на обслуговування через склад з тимчасовим зберіганням деталей і подальшим їх відправленням на необхідне устаткування).

– заявки на обслуговування деталей, які повинні надійти на зі складу на технологічне устаткування.

Для розв‘язання другого типу конфліктів встановлюються пріоритети на надання вільного транспортного засобу обраній заявці. Стратегія надання може формалізувати один з наступних принципів адресування заявок вільному устаткуванню:

– заявка направляється на устаткування з мінімальним поточним завантаженням;

– заявка направляється на найближче за часом доставки устаткування;

– заявка направляється випадковим чином чи за жорстко заданим пріоритетом.

Даний підхід найчастіше використовують у випадках, коли виникають великі відхилення від планових показників, що локальними резервами часу неможливо компенсувати або його застосовують у тих випадках, коли оперативне корегування розкладу роботи зв’язане з великими витратами або неможливе за часом.

Результатом алгоритму є формування комплексного завдання транспортній підсистемі ГВС на виконання обслуговуючої операції і технологічній підсистемі на виконання підготовчої операції для забезпечення запланованої технологічної операції.

У свою чергу другий підхід має деякі переваги перед першим, а саме:

- по-перше, при формуванні управління достатнє знання оптимальної стратегії, а не розкладу роботи всього устаткування, у зв’язку з цим потрібно менше ресурсів пам’яті ЕОМ для організації процесу управління;

- по-друге, досить висока гнучкість організації управління.

Формулювання задачі оперативної диспетчеризації та її розв‘язання. Безпосередньо ходом виробничого процесу керує система оперативно-диспетчерського управління, яка відповідно до обраного алгоритму реалізує спланований розклад роботи устаткування. Порядок проходження деталей (заявок на обробку) через технологічне устаткування відомий з розрахованого попередньо розкладу роботи. Метою задачі диспетчеризації є необхідність організувати транспортне обслуговування встановленого порядку робіт із запуску-випуску деталей на технологічному устаткуванні. Критерієм роботи такої системи є дотримання строків запуску-випуску деталей на технологічне устаткування відповідно до розробленого системою оперативного планування розкладу роботи за рахунок своєчасного транспортного обслуговування заявок, що надходять від технологічного устаткування.

Кожний розрахунковий момент у процесі диспетчеризації визначається наявністю заявок на транспортне обсуговування деталей та вільними засобами транспортування. Кожна заявка характеризуется місцем доставки деталі, директивним терміном завершення доставки (обумовленим графіком обробки деталі) та переліком можливих засобів її транспортування. Місце доставки визначає тип заявки обслуговування, а наявність декількох заявок або декількох вільних засобів обслуговування породжує конфлікт вибору заявки та призначення їй засобу обслуговування.

Отже, диспетчеризація повинна передбачати розв’язання наступних типів конфліктів:

– обслуговування заявок спільним засобом;

– надання засобів спільній заявці.

Стратегія обслуговування будується на базі послідовного розв’язання конфлікту з вибору заявки та визначення засобу її подальшої реалізації.

Вибір заявки базується на встановлені її типу, серед яких є:

– заявки на обслуговування деталей, які повинні надійти з технологічного устаткування на склад;

– заявки на обслуговування деталей, які повинні надійти з одного технологічного устаткування на інше (у випадку неможливості виконання такого обслуговування воно може бути замінене на обслуговування через склад з тимчасовим зберіганням деталей і подальшим їх відправленням на необхідне устаткування);

– заявки на обслуговування деталей, які повинні надійти зі складу на технологічне устаткування.

Вибір заявки-претендента на обслуговування здійснюється за правилом переваги одного типу над іншим. Наприклад, спочатку розглядаються заявки першого, потім другого і надалі третього типів. Переваги типів заявок визначаються пріоритетом на першочерговий порядок виконання операцій у виробничій системі.

Організація вибору претендента в середині кожного типу заявок здійснюється на базі пріоритетних правил переваги заявок:

– найкоротшої транспортної операції;

– найбільш критичний директивний термін запуску на технологічне устаткування;

– мінімальної залишкової трудомісткості технологічних операцій;

– мінімальної залишкової трудомісткості транспортних операцій;

– правила FІFO, LІFO та ін.

Призначення засобу обслуговування обраної заявки здійснюється на базі пріоритетів на надання устаткування. Стратегія надання може формалізувати один з наступних принципів адресування заявок вільному устаткуванню:

– заявка направляється на устаткування з мінімальним поточним завантаженням;

– заявка направляється на найближче за часом доставки устаткування;

– заявка направляється випадковим чином або за жорстко заданим пріоритетом.

Таким чином, загальний алгоритм диспетчерського управління на базі стратегії транспортного обслуговування складається з наступних етапів:

1. Виконати опитування ГВМ на завершення виконання технологічних операцій (відповідно до розкладу роботу у вигляді діаграми Ганта) і сформувати черги заявок на завантаження транспортних засобів.

2. Визначити порядок обслуговування заявок з черг вільних у поточний момент транспортних засобів відповідно до встановленого пріоритету заявок.

3. Для кожної обраної заявки призначити вільний транспортний засіб відповідно до обраної стратегії адресування заявок.

4. Завантажити транспортне устаткування і скоригувати всі черги завантаження, виключивши обрану заявку.

5. Повторювати алгоритм з п. 1, поки є заявки на транспортне обслуговування.

Результатом алгоритму є діаграма Ганта (рис. 2.5), в якій відтворені всі одиниці технологічного і транспортного устакування, скоординовані всі операції обробки і обслуговування. Таку діаграму найчастіше називають технологічним (розширеним) розкладом роботи ГВС.

Рис. 2.5. Розрахунок розширеного розкладу за правилом найкоротшої технологічної операції і за стратегією вибору найближчого за часом доставки устаткування

Надалі технологічний розклад роботи ГВС перетворюється у синхронну управляючу модель, яка застосовується при оперативному контролі і диспетчеризації.

Контрольні запитання

1. Наведіть основні ознаки класифікації задач планування і методів їх розв’язання в інтегрованому виробництві.

2. Визначте місце та можливості задачі планування обсягу і номенклатури випуску продукції.

3. Розкрийте зміст задачі календарного планування.

4. Розкрийте зміст та напрямки застосування задачі оперативного планування.

5. Обгрунтуйте необхідність організації оперативного контролю за допомогою ЕОМ.

6. Визначте напрямки застосування стратегій оперативного коректування планів.

7. Поясніть можливості та відмінності способів організації оперативно-диспетчерського управління.

«Якщо не висловлені протилежні думки, то не з чого вибирати найкраще»

(Геродот)