Инструмент для оптимального управления технологическим процессом производства фанеры. ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ "ЛЕСОПРОМЫШЛЕННИК". НАУКА.

English version

The Timber Industry Worker

Журнал "Лесопромышленник"

Интернет-журнал "Лесопромышленник"

Новости лесной промышленности

Ветровально-буреломная древесина. Лесосечные отходы

СЕГОДНЯ:

ПОДДЕРЖКА БИЗНЕСА

  

УДК 674-419.32

Белей Ю.Г., Белей А.Ю., Тюляев А.В., Тюляева Е.Ю.

plywood-planning@rambler.ru

Инструмент для оптимального управления технологическим процессом производства фанеры

Эффективность производства определяется множеством факторов. Одним и, пожалуй, самым ключевым является эффективность управления.

Эффективное управление производством предполагает оптимальное использование имеющихся ресурсов предприятия для обеспечения выпуска требуемой продукции.

Казалось бы, сколько сказано на ту тему, что и сказать уже нечего, однако у непосредственных участников производства надлежащего инструмента для выработки оптимального управленческого решения, как правило, нет.

Освоены современные ядерные, нано технологии, и кажется, что в области более простых технологий проблем не должно быть, в частности, в производстве фанеры. Все должно быть банально просто - листы шпона клеем намазал, тяп-ляп - вот весь процесс.

Однако технология фанерного производства обладает своей спецификой и рядом особенностей, что делает внешне простую операцию склейки слоев шпона сложнейшей задачей оптимального управления. Это обусловлено спецификой и особенностями технологии с точки зрения управления.

Специфика производства фанеры определяется несколькими факторами:

  • непрерывностью технологического процесса;
  • коротким циклом технологического процесса;
  • отсутствием возможности складирования как незавершенной, так и готовой продукции;
  • невозможностью точного прогнозирования и планирования результатов производства.

При этом задача управления производством фанеры обладает следующими особенностями: задача многопараметрическая, многовариантная, с обширной областью неопределенности.

Множество параметров обусловлено:

  • разнообразием типов оборудования;
  • текущим состоянием производства;
  • широкой номенклатурой сырья (шпона);
  • номенклатурой заказанной фанеры.

Множество вариантов обусловлено:

  • возможными схемами пакетов;
  • многопоточностью участков технологического процесса;
  • разнотипным оборудованием на участках;
  • широкой номенклатурой изделий.

Область неопределенности обусловлена:

  • качеством кряжа;
  • возможными схемами пакетов;
  • возможным состоянием оборудования;
  • широкой номенклатурой изделий.

Совокупность указанных факторов создают такое широкое множество вариантов, что человек, не имеющий необходимого инструмента, не в состоянии найти наиболее оптимальное решение для текущего разреза состояния производства, и, тем более, произвести прогноз последующего состояния производства. Принимаемое в такой ситуации решение является, по сути, волюнтаристским и, естественно, может быть далеким от оптимального. Производство вынуждено следовать интуиции диспетчера производства, а все последствия списывать на непрогнозируемость самой технологии. Как следствие, отсутствие у диспетчера производства инструмента оперативного адаптивного планирования технологического процесса приводит к нецелесообразному использованию имеющихся ресурсов предприятия.

Таким образом, без надлежащего уровня автоматизации сбора оперативной информации, ее анализа и прогноза осуществить оптимальное управление невозможно.

В силу данных обстоятельств был разработан программный комплекс контура автоматизированного адаптивного оперативного управления технологическим процессом в реальном времени (далее контура), как составной части автоматизированной системы управления производством в целом.

Примененная терминология предполагает, что программный комплекс должен заниматься формированием управленческих решений, адаптируясь к текущему состоянию производства, т.е. обладать обратной связью с производством, причем в реальном времени, при минимальном участии диспетчера на основании его целеуказаний.

Задачей контура является выработка оптимальной производственной программы для текущего состояния производства, как задачи оптимального текущего планирования, обеспечивающей наибольшую эффективность управления. Под эффективным управлением будем понимать совокупность требований: своевременная отгрузка продукции, наиболее эффективное использование ресурсов предприятия: оптимальное использование шпона, снижение объемов незавершенной продукции, снижение времени неэффективного использования производственных ресурсов.

В основе программного комплекса лежит математическая модель технологического процесса. Весь технологический процесс производства фанеры был сведен к упрощенной модели: совокупности определяющих участков производства (лущение, наборка, отгрузка, обработка кускового шпона, склад, внешняя поставка шпона) и связей между ними.

В зависимости от учитываемых факторов математическая модель включает детерминированные и стохастические процессы.

В стохастических процессах неизвестные факторы - это случайные величины, для которых известны функции распределения и различные статистические характеристики, в частности, сортность шпона, объем выработки кускового шпона.

Применение математической модели позволяет рассчитать оптимальное управленческое решение по распределению ресурсов, построить прогнозы состояния производства.

Выбор наиболее оптимального решения из множества возможных вариантов осуществляется по совокупности количественных характеристик.

Оптимизация производства была разделена на совокупность задач: оптимизация программы отгрузки, оптимизация наборки пакетов фанеры, оптимизация выработки шпона.

Оптимизация программы отгрузки предполагает оптимизацию формирования отгрузочных партий под определенный формат.

Оптимизация наборки пакетов фанеры предполагает оптимизацию схем с целью уменьшения номенклатуры шпона, максимально возможной выработки произведенного шпона, минимальной перенастройки производственных участков.

Оптимизация выработки шпона предполагает лущение под требования наборки и оптимизацию лущения под отгружаемую партию.

Математическая модель представляет собой комплекс взаимосвязанных математических моделей отдельных задач, каждая из которых построена на совокупности графов, таблиц, формул, применении различных методов математического моделирования: машинная имитация, деловая игра, аналитический метод, матричный метод, сетевое планирование.

Машинная имитация описывает поведение изучаемой системы в течение определенного отрезка времени с введением, в случае необходимости, изменений в значение параметров, структуру и взаимосвязь компонентов производства. В имитационной модели реальный процесс разворачивается в машинном времени, и прослеживаются результаты случайных воздействий на него, например, каче-ство сырья, организация производственного процесса.

Что практически дает применение контура непосредственному участнику производства?

Одним из важнейших аспектов применения математической модели является возможность прогнозирования состояния производства и принятия опережающего управленческого решения. Эффективная деятельность предприятий в значительной степени зависит от того, насколько достоверно они предвидят дальнюю и ближнюю перспективу состояния производства, то есть, от прогнозирования.

Деловая игра - это численный эксперимент с моделью на этапах принятия решений. На модели деловой игры наиболее наглядно можно представить применение машинной имитации в управлении. Эксперименты с моделью позволяют наблюдать влияние различных параметров на результаты функционирования системы, изменяя и уточняя различные ограничения с целью получить эмпирические оценки их влияния на выходные параметры системы и их влияние на изменения целевой функции.

Также контур максимально автоматизировал текущую технологическую работу:

  • автоматически формирует паспорт изделия (фанеры), ее маршрутную карту. Маршрутная карта предполагает полное описание свойств изделия, техпроцесса, включая схемы наборки, режимы прессования;
  • автоматически формирует сменные задания на участки производства;
  • автоматически формирует заказы на кряж;
  • автоматически отслеживает качество сырья, полуфабрикатов в процессе производства;
  • обеспечивает визуализацию состояния производства и его узких мест в реальном времени;
  • обеспечивает составление вероятностного прогноза выпуска продукции на сравнительно короткий промежуток времени при принятии управленческого решения на основании текущих ограничений: программы выпуска отгрузочной партии под транспортное средство, состояния производственных ресурсов на период выпуска отгрузочной партии, текущего состояния сырья и пр.;
  • производит отслеживание амортизации производственных мощностей;
  • производит отслеживание производственно деятельности персонала;
  • отслеживание и контроль параметров качества.

Диспетчер производства имеет возможность проигрывать различные варианты производства, изменяя ограничения, анализировать прогнозы состояния склада завершенной и незавершенной продукции. В этом отношении модель - идеальный инструмент для анализа производства при сопоставлении результатов имитационной модели и реального производства.

Предлагаемая система обеспечивает функции MES:

  • RAS - Контроль состояния и распределение ресурсов,
  • ODS - Оперативное/Детальное планирование
  • DPU - Диспетчеризация производства,
  • DCA - Сбор и хранение данных,
  • PTG - Отслеживание и генеалогия продукции,
  • LUM - Управление людскими ресурсами,
  • QM - Управление качеством,
  • PM - Управление производственными процессами,
  • MM - Управление техобслуживанием и ремонтом,
  • PA - Анализ производительности

Заключение

В рамках решения задачи разработки инструмента и методов оптимального управления технологическим процессом фанеры были решены классические задачи моделирования: постановка задачи и ее качественный анализ, построение математической модели, математический анализ модели, подготовка исходной информации, численное решение.

Были разработаны алгоритмы, отлажены компьютерные программы. Программный комплекс находится в стадии рабочего проекта. Математическая модель содержит ограничения, которые позволяют легко адаптировать модель под конкретное производство, изменение его состояния. Для адаптации комплекса под конкретное производство необходимо произвести ввод исходных ограничений и произвести настройку пользовательских интерфейсов. При своей многофункциональности программный комплекс компактен по объему, легко встраивается в существующую на предприятии ин-формационную систему.

Разработанный инструмент на текущий день обладает множеством функций, однако развитие системы открывает колоссальные возможности по анализу, прогнозированию, что позволит создать по-настоящему эффективное производство, сэкономить средства, расширить номенклатуру изделий без потери оптимальности управления производством.

Для продолжения работы и внедрения разработанного контура управления необходима производственная площадка. Готовы рассмотреть предложение по сотрудничеству.

О Интернет-Журнале "Лесопромышленник"      Редакция     Партнеры     Реклама     Архив номеров    Ссылки о ЛПК     Каталог ссылок

 Иконка сайта сделана при помощи favicon.ru

©H&G - Studio 

© Интернет-журнал "Лесопромышленник" («The Internet-magazine «Lesopromyshlennik»)

Свидетельство о регистрации Эл № ФС77-32798  от   11.08.2008 г.

E-mail: editor@lesopromyshlennik.ru.

При цитировании информации гиперссылка на Интернет-журнал "Лесопромышленник"  обязательна.
Использование материалов журнала в коммерческих целях допускается только с письменного разрешения редакции.

 

С целью ограничения спам-рассылок в электронных адресах символ "@" замещён на "[at]". Приносим свои извинения за причиненное неудобство.