Sterowanie przepływem produkcji obejmuje działania związane z realizacją, ustalonego dla pewnego nieodległego i bliskiego przedziału czasu, planu zbytu wyrobów finalnych i wynikających z niego planów produkcji wyrobów, podzespo­łów, zespołów i części oraz z ustalaniem zapotrzebowania na materiały.

Sterowanie produkcją obejmuje generalną politykę przedsiębiorstwa wynika­jącą z jego celów strategicznych i jest pojęciem nadrzędnym w stosunku do pojęcia sterowania przepływem produkcji.

Podana przez Amerykańskie Towarzystwo Sterowania Produkcją i Zapasami definicja mówi, że"jest to funkcja kierowania i regulacji przepływu materiałów, obejmująca cały cykl wytwarzania, począwszy od określenia zapotrzebowania na surowce, aż do dostawy produktu finalnego ...".

Planowanie w przedsiębiorstwie

Planowanie w przedsiębiorstwie jest procesem ciągłym. Obejmuje różne prze­działy czasu, dotyczy różnych przedmiotów planowania oraz różnych zakresów i komórek różnych szczebli. Planowanie w przedsiębiorstwie można podzielić wg następujących kryteriów:

Podział według okresu planowania

• Planowanie perspektywiczne (prognozowanie) obejmuje przedział czasu od 10 do 20 lat. Plany perspektywiczne opierają się na prognozach i szacunkach rzeczoznawców, nie mają charakteru obligatoryjnego. Dotyczą przewidywanych trendów w rozwoju wyrobów, materiałów, technik wytwarzania, zapotrzebowania na wyroby itp. Plany perspektywiczne stwarzają perspektywę i pozwalają przed­siębiorstwu skoncentrować swe wysiłki na elementach najważniejszych dla niego w walce o rynki zbytu.

• Planowanie wieloletnie obejmuje okres kilku lat (3-5). Plan wieloletni opraco­wuje się w przekroju poszczególnych lat tego okresu, jednak nie może on być zbyt szczegółowy. Potrzebne są tu syntetyczne ujęcia produkcji niektórych grup asorty­mentowych wyrobów.

• Plan na okres wieloletni powinien zawierać dane dotyczące wielkości produkcji oraz niezbędnych zasobów potrzebnych do jego realizacji, a przede wszystkim wielkość nakładów kapitałowych.

• Planowanie roczne konkretyzuje zadania przedsiębiorstw. W celu zachowania ciągłości planowania i działalności przedsiębiorstw stosuje się również planowanie dwuletnie. Zadania dla pierwszego roku są szczegółowe i ustala sieje w podziale na kwartały, dla drugiego roku są podawane w jednej wielkości jako założenia dla tego okresu. Plan roczny w rozbiciu na kwartały z uwzględnieniem założeń na rok następny przykładowo może obejmować: plan zbytu (sprzedaży wyrobów i usług), plan produkcji (wyrobów i usług), zmiany remanentów produkcji w toku, plan produkcji dodanej, przyrost produkcji z tytułu wzrostu wydajności i wzrostu zatrudnienia, inne.

• Planowanie kwartalne jest najczęściej wycinkiem planowania rocznego, przy czym nie jest to równomierny podział planu rocznego na kwartały.

• Planowanie w krótszych okresach konkretyzuje zadania poszczególnych ko­mórek w przedsiębiorstwie aż do stanowisk roboczych włącznie w okresach miesięcznych, dwutygodniowych, dekadowych, tygodniowych, kilkudniowych, dobowych, zmianowych, a nawet godzinowych.

Podział według zakresu planowania

• Planowanie techniczno-ekonomiczne dotyczy całokształtu działalności przedsiębiorstwa w okresie roku. Obejmuje zarówno sferę techniczną, jak i ekonomiczną. Plan techniczno-ekonomiczny składa się z dwóch podstawowych zakresów. Jeden stanowi rzeczową część planu działalności i zawiera plan produkcji oraz środki potrzebne do jego realizacji, drugi natomiast obejmuje zagadnienia kosztowe i finansowy rezultat działalności przedsiębiorstwa.

• Planowanie operatywne jest bezpośrednim przedłużeniem planowania techniczno-ekonomicznego w zakresie planu produkcji. Zadaniem planowania operatyw­nego jest:

• budowa operatywnego planu produkcji,

• doprowadzenie operatywnego planu produkcji z poziomu zakładu poprzez pośrednie komórki przepływu aż do stanowisk roboczych,

• zapewnienie możliwie równomiernej pracy wszystkich komórek produkcyj­nych przy możliwie wysokim stopniu obciążenia stanowisk roboczych i pracowni­ków,

• zapewnienie możliwie najmniejszej wielkości zaangażowanego w procesie produkcji kapitału obrotowego.

planowanie operatywne obejmuje następują­ce zakresy:

• zadaniem planowania ogólnozakładowego z punktu widzenia potrzeb stero­wania przepływem produkcji jest budowa i bieżąca aktualizacja operatywnego planu produkcji wyrobów dla przedsiębiorstwa

• Zadaniem planowania międzykomórkowego jest wyznaczanie, koordynacja i aktualizacja zadań produkcyjnych (operatywnych planów produkcji elementów wyrobów) dla bezpośrednio ponadpodstawowych komórek przepływu, a więc wydziałów, oddziałów, gniazd, linii. Ponadto do zadań planowania międzyko­mórkowego należy określenie potrzebnej wielkości produkcji w toku i jej rozmie­szczenia w skali czasu, w celu umożliwienia prowadzenia nieprzerwanej produkcji w kolejnych okresach planistycznych.

• Zadaniem planowania wewnątrzkomórkowego, jest wyznaczanie, koordyna­cja i aktualizacja planów pracy (zadań) dla stanowisk roboczych, czyli podstawo­wych komórek przepływu. Przedmiotem planowania są tu operacje.

Podział według przedmiotu planowania

W całokształcie procesu planowania w przedsiębiorstwie można wyróżnić różne przedmioty planowania. Do najważniejszych z punktu widzenia sterowania przepływem produkcji należy zaliczyć planowanie:

- zbytu wyrobów,

- wykonania wyrobów,

- wykonania elementów,

- wykonania operacji,

- zapasów produkcji w toku,

- obciążeń komórek produkcyjnych,

remontów maszyn i urządzeń,

- dostaw i zużycia materiałów,

- zaopatrzenia i zużycia narzędzi,

- pracy i płacy,

- kosztów produkcji,

ewentualnie innych.

Układ. Układem w cybernetyce nazywamy pewną całość składającą się z połączonych części. Zgodnie z tym, układem możemy nazwać stanowisko robocze będące komórką produkcyjną zerowego stopnia, która łączy trzy elementy procesu pracy: środki pracy, przedmioty pracy i siłę roboczą. Układem może być również komórka produkcyjna pierwszego stopnia (grupująca stanowiska robocze), drugiego itp. aż do komórki stopnia n-tego, którą może być np. przedsiębiorstwo produkcyjne.

Jeśli wyobrazimy sobie jakiś układ, to zawsze możemy określić układ od niego obszerniejszy lub układ mniejszy, będący częścią składową tego pierwszego.

Wśród układów rozróżniamy układy bezwzględnie odosobnione i układy względ­nie odosobnione. Słowo odosobniony rozumiemy jako wyodrębniony z otoczenia, rozważany jako odrębna całość. Układy bezwzględnie odosobnione charakteryzują się tym, że nie mają żadnych powiązań z otoczeniem, czyli nie mają ani wejścia, ani wyjścia prowadzącego przez układ do otoczenia. Wszystkie układy powiązane z otoczeniem nazywamy układami względnie odosobnionymi

wejście zewnętrzne z otoczenia Wejście wewnętrzne

Wyjście zewnętrzne do otoczenia Wyjście wewnętrzne

Jeśli jako układ będziemy traktowali komórkę produkcyjną lub produkcyjno-administracyjną dowolnego stopnia, to każda z nich ma powiązania zewnętrzne z otoczeniem, tj. zarówno z komórkami tych samych stopni, jak również z komórka­mi innych stopni lub z komórkami pomocniczymi, czy też z innymi jednostkami gospodarczymi. Możemy zatem powiedzieć, że przedsiębiorstwo produkcyjne, jak również dowolną jego składową komórkę produkcyjną (produkcyjno - administracyjną) możemy rozpatrywać jako układ względnie odosobniony.

Wejście, wyjście, transformacja. Każde wejście do układu i wyjście z układu, zarówno zewnętrzne, jak i wewnętrzne, składa się zawsze z zasilania i z infor­macji.

Przez zasilenie rozumiemy zawsze pewien czynnik materialny, który w przy­padku komórki produkcyjnej może być materiałem przekształcanym przez układ, środkiem produkcji lub czynnikiem ludzkim, służącym do przekształcania innych zasileń. Zasileniem może być również fizyczny nośnik informacji.

Przez informację należy rozumieć pewną treść przekazywaną przez jej nadaw­cę do odbiorcy. Nośnikami informacji mogą być dokumenty, sygnały dźwiękowe, wizualne itp.

Zasilenie bez względu na jego postać zawsze jest przedmiotem sterowania, natomiast informacja jest zawsze czynnikiem umożliwiającym sterowanie. Układ względnie odosobniony może mieć więcej niż jedno wejście i jedno wyjście. Stan wszystkich m wejść i wszystkich n wyjść można określić przez pewne parametry lub wektory

x y

x=[x_1,x₂,…,x_m]

oraz

y=[yi,y2,... ,y_n]

Do układu zostaje wprowadzony bodziec, czyli pewien stan wejścia określony parametrem (lub wektorem) x, a wydostaje się reakcja, czyli inny stan określony parametrem (lub wektorem) y. Można powiedzieć zatem, że wewnątrz układu dokonuje się pewne przekształcenie wejścia x na wyjście y zwane transformacją T, co możemy napisać w postaci

y = T(x)

Przez transformację będziemy rozumieli zbiór przejść, przekształceń lub ina­czej zmian dokonywanych w pewnym zbiorze przedmiotów lub ogólniej elemen­tów wchodzących w skład układu, na który działa pewien czynnik zwany operato­rem. Transformowaniu mogą podlegać zarówno zasilenia, jak i informacje, przy czym do transformowania informacji jest potrzebna energia, którą traktuje się jak zasilanie.

Sprzężenie. Pomiędzy układami mogą występować połączenia. Układy połą­czone ze sobą nazywamy układami sprzężonymi. Pojęcie sprzężenia jest jednym z ważniejszych pojęć nauki o sterowaniu i regulacji, przy czym nauka ta zajmuje się jedynie takimi sprzężeniami, w wyniku których otrzymuje się nowy obszerniej­szy układ, w którym układy składowe zachowują właściwe sobie formy działania.

Najprostszą formą sprzężenia jest sprzężenie szeregowe. Sprzężenie szeregowe dwóch układów polega na przekształceniu wektora stanu wyjścia jednego układu na wektor stanu wejścia drugiego układu. Przy sprzężeniu szeregowym nie jest konieczne, aby wszystkie składowe wektora wyjściowego jednego układu stały się składowymi wektora wejściowego drugiego układu.

Sprzężenie szeregowe większej liczby układów prowadzi do powstawania łańcucha sprzężeń.

Jeśli składowe wektora wyjściowego poprzedniego układu wchodzą w skład wektorów wejściowych więcej niż jednego układu następnego, bądź też jeśli składowe wektora wejściowego do następnego układu są składowymi wekto­rów wyjściowych więcej niż jednego układu poprzedniego, to mamy zjawisko rozgałęzienia sprzężeń.

Z układami sprzężonymi szeregowo, z rozgałęzieniami wyjść i wejść spotyka­my się w przedsiębiorstwie produkcyjnym przy współpracy komórek produkcyj­nych różnych stopni.

Innym bardzo istotnym, można powiedzieć, że podstawowym pojęciem, z którym spotykamy się w procesach sterowania i regulacji, jest sprzężenie zwrotne , Sprzężenie zwrotne charakteryzuje się tym, że łańcuch sprzężeń jest zamknięty

Najczęściej sprzężenie zwrotne interpretuje się na przykładzie analizy przebiegu regulacji technicznej podając jako przykład regulator Warta lub urządzenie zwane termostatem, stosowane w lodówkach, żelazkach elektrycznych, układach chłodze­nia silników spalinowych itp.

Sprzężenia zwrotne występują też w trakcie realizacji procesu produkcyjnego w komórce produkcyjnej. Przykładem może tu być korekta kolejnego, następnego planu produkcji dla komórki produkcyjnej spowodowana powstałymi w trakcie realizacji procesu produkcyjnego brakami.

Sprzężenie zwrotne można stosować do dowolnych układów zarówno deter­ministycznych, jak i probabilistycznych. Z układem deterministycznym mamy do czynienia wtedy, gdy jego części składowe oddziałują wzajemnie w sposób dający się ściśle przewidzieć, czyli w takim przypadku, kiedy znając stan wejściai program transformacji można zawsze przewidzieć, jaki będzie stan wyjaścia układu.

Układy probabilistyczne są to takie układy, w których zmienność wartości parametrów na wejściu i wyjściu jest tak duża, że trzeba ją analizować jako parametry pewnych rozkładów statystycznych. W układach probabilistycznych, znając stan wejścia do układu i program transformacji, możemy tylko z pewnym prawdopodobieństwem przewidywać stan wyjścia z układu. Stąd w układach probabilistycznych sprzężenie zwrotne jest jedynym rzeczywiście skutecznym mechanizmem sterowania.

Regulacja i sterowanie. Każdy układ w swoim działaniu przyporządkowuje określonym stanom wejścia odpowiadające im stany wyjścia. W układach deter­ministycznych relacje między stanami wejścia i wyjścia mają charakter funkcyjny, natomiast w układach probabilistycznych mają charakter stochastyczny. Działanie układu zależy nie tylko od właściwości wewnętrznych, tj. od sposobu reakcji na bodźce główne (systematyczne), ale również od bodźców ubocznych, przypadko­wych, które będą zakłócać sprawne funkcjonowanie układu. Objawiać się to będzie odchyleniem stanu wyjścia od określonej dla danych warunków normy z.

Sposobem przeciwdziałania nadmiernym odchyleniom stanu wyjściowego od pożądanej normy jest jego korekta przez regulowanie. Jeśli norma stanu wyjścia jest wielkością stałą w czasie ( z = const), to mamy do czynienia ze zjawiskiem regulacji, jeśli natomiast norma stanu wyjścia układu jest wielkością zmienną w czasie ( v * const), to mamy do czynienia ze zjawiskiem sterowania (regulacją sterowaną).

Regulacja polega na zapewnieniu takiego działania układu regulowanego, które sprawia, że wszelkie odchylenia od zadanej normy z zostają wyrównane, czyli że stan wyjściowy zostaje doprowadzony do pożądanej normy.

Sterowanie polega na wyznaczeniu każdorazowej wartości zmiennej normy z układu i na korygowaniu odchyleń stanu wyjścia od każdorazowej wartości zmieniającej się jego normy, czyli sterowanie jest procesem ciągłego doprowadzania stanu wyjściowego układu do zmieniającej się normy zgodnie z określonym programem.

Przez sterowanie w sensie cybernetycznym rozumie się działanie zmierzające do zmiany jednego wyróżnionego stanu układu na inny stan wyróżniony, bardziej odpowiadający sterującemu. Inna definicja podaje, że każde działanie, które wnosi celową zmianę do procesu podlegającego sterowaniu i jest oparte na wykorzystaniu informacji początkowej (na wejściu) i roboczej (na wyjściu), nazywamy sterowa­niem. Regulacja natomiast jest szczególnym przypadkiem sterowania [32,41].

Sposoby regulacji. Jeśli przez y oznaczymy stan wyjścia układu regulowa­nego, natomiast przez z jego normę, to regulacja powinna doprowadzić do takiego zbliżenia wartości y do wartości z, żeby ewentualna różnica między nimi mieściła się w granicach dopuszczalnych tolerancji e odchyleń stanu wyjściowego od żądanej normy, co można zapisać w sposób następujący

[y -z] < ε

Jeśli stan wyjściowy nie mieści się w dopuszczalnych granicach odchyleń, to mówimy, że układ jest rozregulowany.

Istnieją trzy sposoby regulacji, przez:

- eliminację zakłóceń,

- kompensację zakłóceń,

- wyrównywanie odchyleń.

1. Sposób regulacji przez eliminację zakłóceń (rys. 3.6) polega na przeciwdziałaniu zakłóceniom w stanie wyjścia za pomocą tzw. "buforów" lub "amortyzatorów". W przypadku produkcji mogą to być odpowiedniej wielkości zapasy wyrobów (lub ich tworzenie) albo stosowanie godzin nadliczbowych. Regulacja przez eliminację zakłóceń nie wymaga znajomości funkcjonowania układu regulowanego ani też powiązań między stanem wejścia i wyjścia.

2. Sposób regulacji przez kompensację zakłóceń (rys. 3.7) polega na oddziaływaniu regulatora na stan wejściowy układu regulowanego. Kompensa­cja zakłóceń stanu wyjścia odbywa się przez kompensację stanu wejścia. Ten sposób regulacji wymaga znajomości funkcjonowania układu regulowanego, a przynajmniej relacji zachodzących między stanem wejścia i stanem wyjścia. Przy­kładem regulacji przez kompensację zakłóceń może być np. regulowanie podaży wyrobów poprzez odpowiednie oddziaływanie na system finansowy przedsiębior­stwa, zwiększające bądź zmniejszające zainteresowanie przedsiębiorstwa produ­kcją określonego wyrobu.

3. Sposób regulacji przez wyrównanie odchyleń (rys. 3.8) polega na zastosowaniu zasady sprzężenia zwrotnego. Podstawą regulacji nie są zakłóce­nia, lecz wartość stanu wyjścia układu regulowanego. W sposobie tym regulator/? jest włączony w obwód sprzężenia zwrotnego z układem regulowanym S. Odchy­lenia stanu wyjścia y od żądanej normy z są transformowane na parametry korygujące stan wejścia, skutkiem czego na wyjściu pojawia się nowy stan wyjścia, który ponownie jest konfrontowany z normą z i transformowany na parametry korygujące stan wejścia. Regulacja przez wyrównywanie odchyleń dokonuje się automatycznie, na zasadzie sprzężenia zwrotnego drogą prób i błędów z ciągłym opóźnieniem w stosunku do już zaistniałych stanów. Najpierw powstaje odchyle­nie, a później zaczyna działać mechanizm samoregulacji. W tym sposobie regulacji układ uregulowany jest kontrolowany przez układ regulujący.

REGUŁY PRIORYTETU

Sterowanie przepływem produkcji za pomocą ustalania stopnia pilności robót stosuje się w przypadku, kiedy układanie planów obciążeń stanowisk następuje na bieżąco lub z niewielkim np. dziennym wyprzedzeniem. Ma to miejsce w sytuacjach, w których:

• Występują operacje z krótkimi czasami wykonania,

• Produkowane są proste przedmioty nie związane z terminami wykonania wyrobów złożonych,

• Produkowane są przedmioty, których termin wykonania nie ma zasadniczego znaczenia dla wykonania wyrobu złożonego, w skład którego wchodzą,

• Produkowane są przedmioty (np. w kompletach), których termin wykonania określa koniec okresu wyprzedzenia

Każda decyzja dotycząca wyboru jakiegoś wyrobu lub operacji spośród ich zbioru oczekującego na zaplanowanie do wykonania lub wykonanie, bez względu na przyjęte kryterium, jest nadaniem temu wyrobowi najwyższego stopnia pilności, czyli priorytetu. Priorytet bowiem powszechnie oznacza pierwszeństwo.

Można powiedzieć, że planowanie obciążeń stanowisk (harmonogramowanie) i bieżące rozdzielnictwo robót odbywa się wyłącznie przez bardziej lub mniej świadome sukcesywne nadawanie priorytetu wyrobom i ich operacjom.

W dotychczasowej praktyce sterowania przepływem produkcji zarówno w odniesieniu do wyrobów, jak i operacji powszechnie stosowane są następujące priorytety:

• Dla wyrobów pilnych mających stały bezwzględny priorytet,

• Dla wyrobów opóźnionych, na które powstaje nagłe zapotrzebowanie

• Dla wyrobów drogich, które przede wszystkim decydują o wykonaniu wyrażonego wartościowo planu produkcji,

• Dla wyrobów o dużej stanowiskochłonności, pracochłonności, długotrwałych cyklach produkcyjnych.

Prowadzi to w efekcie do ustalania bezwzględnych stopni pilności robót.

Stosowanie dla wybranej wąskiej grupy wyrobów tych i innych priorytetów chwilowych, lokalnych, wynikających z doświadczenia i intuicji danego planisty lub rozdzielcy, umożliwia realizowanie pewnych założonych przez nich celów, ale w ograniczonym zakresie i bez zadawania sobie w większości wypadków sprawy z końcowych sumarycznych skutków stosowania określonych reguł nadawania priorytetów, które nazwano regułami priorytetu.

W związku z powyższym, o ile to możliwe ze względów techniczno organizacyjnych, należałoby do sterowania przepływem produkcji za pomocą ustalania stopnia pilności robót stosować reguły priorytetu, obejmując wszystkie wyroby oczekujące na wykonanie i określając w ten sposób względny stopień pilności robót.

Przez zadanie rozumie się zlecenie produkcyjne na wykonanie wyrobu prostego lub złożonego.

Przed stanowiskiem roboczym lub grupą stanowisk wzajemnie zamiennych tworzą się kolejki. Kolejkę przed stanowiskiem tworzą różne zadania. Zadania te w danej chwili są reprezentowane przez jedną określoną operację, która ma być wykonana na danym stanowisku.

Zatem przez kolejkę będziemy rozumieli zbiór określonych pojedynczych operacji należących do różnych zadań oczekujących przed stanowiskiem roboczym.

Wskaźnik priorytetu jest to numeryczna cecha każdej operacji oczekującej na wykonanie w kolejce przed stanowiskiem. Wskaźnik ten w ogólnym przypadku jest funkcją parametrów opisujących zadania i ich stan w trakcie realizacji procesu produkcyjnego.

Reguła priorytetu jest funkcją, która każdej operacji oczekującej na wykonanie w kolejce przed rozpatrywanym stanowiskiem przyporządkowuje wielkość zwaną wskaźnikiem priorytetu i wybiera operację z minimalną lub maksymalną wartością tego wskaźnika określając tym samym, że operacja ta ma być wykonana w pierwszej kolejności.

Definicję reguły priorytetu można zapisać w sposób następujący:

gdzie:

- wskaźnik priorytetu operacji J zadania Imającej priorytet w chwili t

- wskaźnik priorytetu operacji j zadania i w chwili t

A (t) - zbiór operacji oczekujących na wykonanie przed danym stanowiskiem w chwili t.

Priorytet jest to właściwość jednej z oczekujących przed stanowiskiem operacji, która w wyniku zastosowania reguły priorytetu została wybrana spośród nich do wykonania w pierwszej kolejności.

Wskaźnik priorytetu dla poszczególnych operacji oczekujących w danej kolejce są obliczane na podstawie informacji dotyczących tych operacji i zadań, do których te operacje należą, oraz ewentualnie na podstawie informacji o innych operacjach i zadaniach, znajdujących się w innych kolejkach niż rozpatrywana. Zależnie od zakresu wykorzystywanych informacji o innych operacjach i zadaniach, znajdujących się w innych kolejkach niż rozpatrywana.

Zależnie od zakresu wykorzystywanych informacji reguły priorytetu dzieli się na:

Lokalne reguły priorytetu L są funkcjami jedynie parametrów operacji i zadań oczekujących w kolejce przed rozpatrywanym stanowiskiem.

Ogólne reguły priorytetu O są przede wszystkim funkcjami parametrów operacji i zadań oczekujących przed innymi stanowiskami niż rozpatrywane, bądź operacji i zadań wykonywanych w danej chwili na tych stanowiskach oraz ewentualnie operacji i zadań oczekujących przed rozpatrywanym stanowiskiem.

Zależnie od możliwości zmiany wartości wskaźników priorytetu w miarę upływu czasu i występujących zdarzeń reguły priorytetu dzielimy na:

Statyczne reguły priorytetu S to takie reguły, których wskaźniki priorytetu są funkcją parametrów niezależnych od upływającego czasu. Wartości wskaźników priorytetu tych reguł nie zmieniają się z upływem czasu, czyli są stałe. Przykładem takiego priorytetu jest czas jednostkowy operacji.

Dynamiczne reguły priorytetu D są to takie reguły, których wskaźniki priorytetu są funkcjami parametrów zależnych od upływającego czasu. Wartości wskaźników priorytetu tych reguł zmieniają się z upływem czasu. Wartości wskaźników priorytetu tych reguł zmieniają się z upływem czasu. Przykładem takich parametrów są: długość kolejki przed stanowiskiem, suma stanowiskochłonności operacji oczekujących w kolejce, czas oczekiwania operacji w kolejce itp.

Jeśli przez P,P₁, P₂, P₃ się elementarne (proste) parametry występujące w regułach priorytetu (takie jak np. czas operacji, dyrektywny termin zakończenia zadania), przez b - wagę danego parametru oraz przez W - określony warunek (np. jeśli liczba operacji w kolejce jest większa niż N, to ...; jeśli czas oczekiwania operacji w kolejce jest dłuższy niż Q, to ...), to można wyróżnić następujące charakterystyczne, przykładowe, ogólne postaci funkcji wskaźnika priorytetu:

A:

B:

C:

Ze względu na złożoność funkcji wskaźnika priorytetu reguły dzielą się na:

Proste - z funkcji o postaci A, w których reguła wykorzystuje jeden parametr,

Złożone - z funkcji o postaci B, które są sumą algebraiczną, iloczynem lub ilorazem kilku parametrów z ewentualnym wykorzystaniem wag;

Kombinowane - z funkcji o postaci C, w których oprócz parametrów występujących pojedynczo, jak w regułach prostych, lub parametrów powiązanych ze sobą, jak w regułach złożonych, występują warunki decydujące o tym, który człon reguły będzie funkcjonował, lub kiedy daną regułę należy zastosować;

Heurystyczne - wykorzystujące proste lub złożone reguły priorytetu oraz pewne zasady oparte na doświadczeniu planistycznym. Do ich opisu służą skomplikowane algorytmy uwzględniające liczne warunki logiczne. W wielu przypadkach reguły te nie dają się opisać funkcjami matematycznymi i są opisane w sposób werbalny.

OCENA SKUTECZNOŚCI DZIAŁANIA REGUŁ

Mierniki odniesione do zadań dotyczące cykli produkcyjnych:

cykl produkcji zadania (C)

w_ij - czas oczekiwania operacji j zadania i

g_i - liczba operacji i

wskaźnik wydłużenia cyklu produkcyjnego zadania

c_ri - cykl normatywny zadania i (okres technologiczny cyklu dla całego układu przebiegu partii prod. Wyrobu)

maksymalny wskaźnik wydłużenia zadania cyklu produkcyjnego zadania v_max

Mierniki odniesienia dla zadań dotyczące dyrektywnych terminów ich zakończenia

opóźnienie zakończenia zadania E_i

E_i = max{0,Li}

L_i = r_i+c_i - d_i

r_i - termin przybycia zadania i do komórki produkcyjnej

d_i - dyrektywny termin zakończenia zadania i

Średnie opóźnienie terminów zakończenia zadania E_i

maksymalne opóźnienie terminów zakończenia zadania E_i

udział zadań opóźnionych

koszty opóźnienia zadań

Mierniki odniesione do stanowiska dotyczące zakresu prac

liczba operacji w kolejce przed stanowiskiem N(t)

liczba zadań opóźnionych w kolejce przed stanowiskiem

stanowiskochłonność operacji w kolejce przed stanowiskiem

Mierniki odniesione do stanowiska dotyczące wykorzystania czasu stanowiska

wskaźnik wykorzystania funduszu czasu sterowania

suma czasów przezbrojeń stanowiska -Tpz

koszty bezczynności stanowiska

koszty przestoju pracownika

koszty przezbrojeń stanowiska

Mierniki odniesione do komórki produkcyjnej dotyczące zakresu prac

stanowiskochłonność zadań wykorzystywanych w przedziale czasu

liczba zadań, które oczekiwały dłużej niż zadany okres czasu

średnia liczba zadań w komórce produkcyjnej

Mierniki odniesione do komórki produkcyjnej dotyczące wykorzystania czasu stanowisk

średni wskaźnik wykorzystania funduszu czasu stanowisk

średni wskaźnik wykorzystania funkcji czasu pracowników

suma czasów bezczynności stanowisk

suma czasów przezbrojeń stanowisk

koszty bezczynności stanowisk

NORMATYWY STEROWANIA PRZEPŁYWEM PRODUKCJI

Dokumenty podstawowe i dane wejściowe

Możliwość należytego zorganizowania i sprawnego funkcjonowania procesu ste­rowania przepływem produkcji jest zależna m.in. od dobrego przygotowania podsta­wowych dokumentów i zawartych w nich niezbędnych informacji źródłowych, stano­wiących dane wejściowe, oraz od sprawnej ich aktualizacji. Postać tych dokumentów oraz rodzaj nośników informacji w różnych przedsiębiorstwach mogą być różne.

Do dokumentów tych należy zaliczyć:

- specyfikacje techniczne wyrobów,

- schematy montażowe wyrobów,

- plany (karty) technologiczne,

- wykazy maszyn i urządzeń,

- wykazy pracowników bezpośrednio produkcyjnych,

- ewentualnie inne związane ze specyfiką przedsiębiorstwa lub organizacją procesów produkcyjnych.

Normatywy przepływu produkcji

Normatywami przepływu produkcji nazywamy podstawowe wielkości (da­ne) proste i sumaryczne złożone, przygotowane w celu uzyskania dogodnych form (postaci) do budowy operatywnych planów produkcji, wyznaczania przepływu produkcji i sterowania tym przepływem.

Niektóre z normatywów stają się w trakcie sterowania przepływem produkcji normami układów sterowania.

W ogólnym przypadku do zasadniczych normatywów umożliwiających budowę operatywnego planu produkcji i sterowania przepływem produkcji należy zaliczyć:

- wielkość braków produkcyjnych,

- wielkość serii,

- wielkość partii produkcyjnych,

- współczynniki przekroczenia norm,

- stanowiskochłonność (pracochłonność) jednostkową wyrobów,

- wielkość przerw międzyoperacyjnych,

- długotrwałość cykli produkcyjnych,

- struktury obciążenia stanowisk w cyklach produkcyjnych wyrobów,

- takty produkcji wyrobów,

- okresy powtarzalności produkcji,

- harmonogramy obciążeń stanowisk,

- wielkość zapasów produkcji w toku,

- dysponowane fundusze czasu.

W niektórych przedsiębiorstwach, podobnie jak dane wejściowe zawarte w dokumentach podstawowych, również normatywy sterowania przepływem produ­kcji są zorganizowane w postaci odpowiednich kartotek (zbiorów) i stanowią tzw. bazę danych normatywnych.

Braki produkcyjne

W każdej produkcji powstaje część wyrobów wadliwych zwanych potocznie brakami. Przyczyny ich powstawania są różne, zależne i niezależne od pracy człowieka. Powszechnie ilość braków określa się w procentach w stosunku do dobrych wyrobów. Rzeczywisty procent braków jest charakterystyczny dla każdej fazy technologicznej procesu produkcyjnego oraz dla każdego wyrobu. Ustala się go statystycznie dla każdego rodzaju wyrobów lub grup wyrobów w poszczegól­nych fazach obróbki. Jednakowy procent braków dla różnych wyrobów można przyjmować tylko wtedy, jeśli jego wahania pomiędzy poszczególnymi rodzajami wyrobów są nieznaczne.

Znając plan produkcji wyrobów w sztukach i rzeczywisty procent braków określa się program uruchomienia produkcji P_u według zależności

gdzie:

P - planowana liczba sztuk dobrych wyrobów, b - wielkość braków w procentach.

Wielkość serii produkcyjnej

Przez pojęcie serii rozumie się określoną liczbę wyrobów finalnych. W organizacji procesu produkcyjnego wyróżnia się pojęcia serii: konstrukcyjnej, informacyjnej, próbnej i produkcyjnej.

W sterowaniu przepływem produkcji mamy do czynienia z serią produkcyjną.

Seria produkcyjna jest to liczba wyrobów finalnych, wydzielona ewidencyjnie, wynikająca z podzielenia rocznego planu produkcji na mniejsze jednostki w celu wspólnego produkowania i rozliczania.

Przy ustalaniu rocznego operatywnego planu produkcji danego wyrobu, z góry ustala się wielkości serii produkcyjnych, które stają się normatywami do dalszych obliczeń planistycznych i sterowania przepływem produkcji. Przyjmowana wielkość normatywnej serii produkcyjnej wyrobu zależy od bardzo wielu czynników, których wpływu w sposób jednoznaczny nie da się określić. Do czynników tych można m.in. zaliczyć:

- warunki narzucone przez odbiorcę,

- długotrwałość okresu planistycznego,

- możliwości produkcyjne przedsiębiorstwa w zakresie obciążeń stanowisk, pracowników, powierzchni produkcyjnych,

- warunki kredytowe w sferze zaopatrzenia i zbytu,

- możliwości magazynowania i transportu,

- dotychczasowe doświadczenia planistyczne itp.

W produkcji masowej nie ma podziału na serie produkcyjne. Pojęcie to może mieć znaczenie umowne związane z okresem rozliczeniowym produkcji.

Wielkość partii produkcyjnej

Partia produkcyjna jest to liczba jednorodnych elementów wyrobu wykony­wanych przy jednorazowym nakładzie czasu przygotowawczo-zakończeniowego na każdą operację występującą w procesie technologicznym tych elementów.

Potrzeba brutto jest to liczba jednorodnych elementów wyrobu, która jest potrzebna np. do zmontowania określonej liczby wyrobów wyższego stopnia w danym (lub w kolejnym) okresie planistycznym.

Proces ustalania potrzeb netto (tzw. nettowania) polega na określeniu potrzeb brutto i - po porównaniu ich wielkości z zapasami istniejącymi w magazynie i w Otwartych zleceniach produkcyjnych - na obliczeniu, ile jednorodnych elementów l należy wyprodukować i dostarczyć do wspomnianego wyżej montażu w danym $ub w kolejnych) okresie planistycznym. Ilustracją procesu ustalania potrzeb netto (nettowania) niech będzie następujący przykład:

- wielkość potrzeb brutto 120

- zapas w magazynie 25

- wielkość otwartego zlecenia produkcyjnego 50___________

razem zapasy 75

- wielkość potrzeb netto 120 - 75 = 45

Jeśli planuje się utworzenie lub odtworzenie zapasu zabezpieczającego dla danego elementu, to wielkość potrzeb netto należy zwiększyć o wielkość planowa­nego zapasu zabezpieczającego, np.

- wielkość zapasu zabezpieczającego 20

- wielkość potrzeb netto 120 - 75 + 20 = 65

Współczynnik przekroczenia norm

Normowanie pracy jest to określanie i wyznaczanie:

- normy czasu pracy, tj. czasu potrzebnego na wykonanie określonej roboty (zadania), lub

- ilościowej normy pracy, tj. liczby jednostek do wykonania w określonym czasie, np. w ciągu jednej godziny, zmiany roboczej itp.

Jednostką roboczą, do której odnosi się normowanie, jest zwykle operacja, tj. część procesu technologicznego (czasem produkcyjnego) przewidziana do wyko­nania na jednym stanowisku roboczym.

Oczywistym jest fakt, że w trakcie realizacji zadań rzeczywiste wyniki pracy, tzn. czas pracy lub liczby wyrobów wykonanych w jednostce czasu, odbiegają z reguły od zaplanowanych norm. Odchylenia te z upływem czasu powinny być rejestrowane, statystycznie opracowywane i uwzględniane przy wyznaczaniu za­dań w kolejnych okresach planistycznych. Temu celowi służą tzw. współczynniki przekroczenia norm, które należy odnosić do konkretnych rodzajów robót.

Współczynnik przekroczenia norm czasu pracy k₁

gdzie:

t - norma czasu pracy dla określonego zadania,

t_rz - rzeczywisty czas pracy przy wykonaniu tego zadania.

Współczynnik przekroczenia ilościowej normy pracy k₂

gdzie:

i_rz - rzeczywiście wykonana liczba jednostek w określonym przedziale czasu,

I - normowana liczba jednostek do wykonania w określonym przedziale czasu.

5.2.5. Stanowiskochłonność i pracochłonność jednostkowa

Stanowiskochłonność wyraża czas zajęcia stanowiska (stanowisk) zaangażo­wanego do wykonania określonego zadania produkcyjnego. Miarą stanowisko-chłonności są jednostki czasu odniesione do stanowiska, na którym jest wykony­wane określone zadanie, czyli stanowiskogodziny. Przy założeniu, że wszystkie czynności objęte czasem przygotowawczo-zakończeniowym tpz wymagają zaję­cia stanowiska, stanowiskochłbnność t wykonania jednej operacji na danym ele­mencie wyniesie

gdzie:

n - liczba sztuk elementów w partii produkcyjnej,

tj - czas jednostkowy operacji,

tpz - czas przygotowawczo-zakończeniowy.

Stanowiskochłonność jednostkowa jest to liczba stanowiskogodzin wyraża­jąca czas zajęcia wszystkich stanowisk (maszynowych, montażowych, aparaturo­wych itp.), zaangażowanych do wykonania jednostki danego wyrobu, wynikająca z norm czasów jednostkowych tj i przygotowawczo-zakończeniowych tpz , okre­ślonych dla poszczególnych operacji, oraz z przyjętych (założonych) wielkości partii produkcyjnych n elementów, w których one będą wykonane.

W sterowaniu przepływem produkcji mniej interesującą informacją jest Stano­wiskochłonność jednostkowa wykonania określonego elementu, podzespołu, ze­społu czy wyrobu jako całości (chociaż takie zagregowane informacje są w pew­nych przypadkach wykorzystywane), bardziej natomiast interesuje nas stanowiskochłonność jednostkowa odniesiona do poszczególnych rodzajów stanowisk, na których dany wyrób jest wykonywany, czyli Stanowiskochłonność wyrażająca czas zajęcia poszczególnych rodzajów stanowisk, potrzebny do wykonania jednego (danego) rodzaju, elementu, podzespołu, zespołu lub wyrobu.

Tak opracowane informacje stanowią normatywy stano wiskochłonności jedno­stkowych wykonania wyrobów. Dokładność (precyzja) opracowania normatywów jest oczywiście zależna od rodzajów norm pracy i dokładności ich określania.

Pracochłonność wyraża czas zajęcia pracownika zaangażowanego do wykona­nia określonego zadania produkcyjnego. Miarą pracochłonności są jednostki czasu odniesione do pracownika, który wykonuje określone zadania produkcyjne, czyli roboczogodziny.

W przypadku kiedy przy wykonaniu określonego zadania produkcyjnego czas zajęcia stanowiska pokrywa się z czasem zajęcia pracownika, pracochłonność wykonania tego zadania jest równa jego stano wiskochłonności.

W wielu przypadkach jednak czas zajęcia pracownika nie pokrywa się z czasem zajęcia stanowiska, a faktu tego nie uwzględnia norma czasu, którą powszechnie się posługujemy.

W takich przypadkach przede wszystkim określa się stanowiskochłonność (w tym jednostkową w podziale na rodzaje stanowisk) na podstawie określonych norm czasu pracy, a pracochłonność tp określa się stosując współczynniki przeliczenio­we k oraz w, uwzględniające stopień niepokrywania się czasów zajęcia stanowisk i pracowników przy wykonywaniu tych samych prac.

gdzie:

k - współczynnik udziału pracownika bezpośrednio produkcyjnego w wyko­naniu czasu tpz ,

w - współczynnik udziału pracownika bezpośrednio produkcyjnego w wykona­niu czasu tj

Rozbieżności między pracochłonnością a stanowiskochłonnością zwiększają się w miarę wzrostu automatyzacji prac, a także przy stosowaniu obsługi brygado­wej lub wielo warsztatowej.

Cykl produkcyjny wyrobu jest to przedział czasu upływającego od terminu rozpoczęcia procesu produkcyjnego wyrobu do terminu jego zakończenia .

Cykl produkcyjny określa się dla wyrobu prostego, złożonego lub określonej fazy czy fragmentu procesu produkcyjnego tego wyrobu. Może on dotyczyć serii wyrobów złożonych, partii detali, może być określony z różną dokładnością i w różnych jednostkach czasu, np. godzinach, zmianach, dniach roboczych albo kalendarzowych.

Cykl produkcyjny składa się z okresów roboczych i okresów przerw (oczeki­wania). Ogólnie można go przedstawić za pomocą zależności

C =Ot + Tk + Tt + T_m + Tos + T_om + Tod

gdzie:

C - długotrwałość cyklu produkcyjnego,

Ot - okres technologiczny cyklu produkcyjnego (okres niezbędny do wykonania wszystkich operacji technologicznych),

Tk - okres trwania operacji kontrolnych,

Tt - okres trwania operacji transportowych,

T_m - okres roboczy występujący w procesie magazynowania,

tos - okres oczekiwania międzyoperacyjnego na zwolnienie stanowisk robo­czych,

Tom - okres oczekiwania w magazynach,

Tod - okres przerw wynikających z organizacji dnia roboczego.

Struktura obciążenia stanowisk w cyklu produkcyjnym wyrobu

Obciążenie stanowisk wynikające z wykonania danej partii produkcyjnej wyrobu, rozłożone w okresie trwania cyklu produkcyjnego partii produkcyjnej tego wyrobu, stanowi strukturę obciążenia stanowisk w cyklu produkcyjnym wyrobu.

Takt produkcji T jest odstępem czasu, który upływa pomiędzy zejściem (spływem, wykonaniem) ze stanowiska (linii produkcyjnej) dwóch kolejnych iden­tycznych wyrobów. Można go obliczyć z zależności

5.2.10. Okres powtarzalności produkcji, rytm produkcji

Okres powtarzalności produkcji Xp jest to przedział czasu, po upływie którego nastąpi powtórzenie wykonania wszystkich wykonywanych w danej ko­mórce operacji przydzielonych do poszczególnych stanowisk roboczych.

Rozróżnia się dwa pojęcia okresu powtarzalności:

Minimalny okres powtarzalności (Xmin), który oblicza się dla każdego stanowiska roboczego w komórce produkcyjnej

Ση - suma współczynników obciążenia stanowiska od przydzielonych mu do wykonania operacji

Przyjęty okres powtarzalności, jednakowy dla wszystkich stanowisk w komórce produkcyjnej

rytm produkcji jest okresem upływającym pomiędzy zakończeniem dwóch kolejnych partii produkcyjnych takich samych przedmiotów.

Harmonogram obciążenia stanowisk

Harmonogram obciążeń stanowisk w komórce produkcyjnej jest graficznym obrazem przydzielonym do stanowisk zadań z ustaloną kolejnością ich wykonania w skali czasu.

5.2.12. Zapasy produkcji w toku

W trakcie realizacji procesu produkcyjnego w przedsiębiorstwie zawsze znaj­duje się pewna ilość prac niezakończonych o różnym stopniu zaawansowania, które są nazywane produkcją w toku. Celem sterowania przepływem produkcji jest m.in. utrzymywanie zawsze najmniejszego zapasu produkcji w toku, odpowiadającego potrzebom produkcji. Wynika to z kilku względów:

- minimalny stan zapasów produkcji w toku jest konieczny w celu utrzymania ciągłości produkcji,

- zapasy produkcji w toku zajmują stosunkowo dużo powierzchni w magazy­nach, rozdzielniach, przy stanowiskach itp.,

- zapasy produkcji w toku stanowią zamrożony kapitał obrotowy.

Podział zapasów produkcji w toku przedstawiono na rys. 5.11. Minimalne stany wymaganych rodzajów zapasów produkcji w toku wynikających ze sposobu zor­ganizowania przepływu produkcji w przedsiębiorstwie, zabezpieczające jednak prawidłowość przepływu bez zakłóceń, stanowią normatywy tych zapasów. Można je określać w odniesieniu do produkcji powtarzalnej.

Zapasy międzykomórkowe (Z_m) wynikają z nierównomiernej pracy po­szczególnych komórek przy produkcji elementów wyrobów i ich montażu. Znaj­dują się one w magazynach. Schemat zmian zapasów międzykomórkowych przed­stawiono na rys. 5.12. Wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje zapasów międzyko­mórkowych:

- zapasy bieżące Z_mb,

- zapasy zabezpieczające Zmz

Rys.5.12. Schemat zmian zapasów międzykomórkowyc/i: td- przedział czasu pomiędzy dostawą kolejnych partii produkcyjnych elementu, Δtd - przedział czasu, w którym może nastąpić maksymalne opóźnienie dostawy elementów, tp - przedział czasu pomiędzy pobie­raniem kolejnej grupy elementów do dalszej obróbki lub montażu, ts-przedział czasu potrzebny na realizację zamówienia i dokonanie dostawy w przewidzianym terminie, n - liczba sztuk elementów w partii produkcyjnej, p - zużycie elementów na jednostkę czasu

Zapasy wewnątrzkomórkowe to przeciętna liczba określonych elementów wyrobów znajdująca się w danej komórce produkcyjnej l stopnia w trakcie ich wykonania.

Zapasy pozacykliczne stanowią pewną rezerwę na wypadek nieprzewidzia­nych zakłóceń.

Zapasy cykliczne Z_wc, nazywane również zapasami technologicznymi, co nie jest ścisłe, określa się, przy założeniu stałego zadania jednostkowego (stałego natężenia produkcji), z następującej zależności.

Zapasy operacyjne obejmują wyroby obrabiane na stanowiskach

Zapasy międzyoperacyjne:

zapasy obrotowe - wynikają z braku synchroniczności między czasami wykonania kolejnych operacji.

Zapasy transportowe - określają liczbę przedmiotów znajdujących się w transporcie lub przy stanowiskach w oczekiwaniu na transport

Zapasy kompensacyjne - tworzy się w celu wyrównania doraźnych różnic w wydajnościach pracy na stanowiskach w stosunku do normowanej, które mogą wyłonić się w ciągu zmiany lub dnia roboczego. Zapas kompensacyjny określa liczbę przedmiotów która powinna być składowana przy stanowiskach roboczych dla zapewnienia ciągłości pracy w przypadku zmian w wydajności pracy

Zapasy awaryjne są to zapasy niezbędne dla zachowania ciągłości produkcji w przypadku spodziewania się z dużym prawdopodobieństwem występowania awarii na danym stanowisku.

ukłąd

T

Układ 1

Układ 2

Układ 3

Układ 4

Układ 4

Układ 2

Układ 1

Układ 2

Układ 3

Układ 1

Układ 3

Układ 2

Układ 2

Układ 2

Układ 3

Układ 1

Układ 1

Układ 1

---