Инновационные технологии в производстве

Содержание

 

 

Введение

Системы автоматизации управления производством

Система MRP (Material Requirements Planning) – планирование потребности в материалах

Система MRP II (Manufacturing Resource Planning) – планирование производственных ресурсов

Система APS (Advanced Planning and Scheduling) – усовершенствованное планирование

Система JIT (Just In Time) – точно в срок

ERP-системы

Заключение

Словарь основных используемых терминов

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

ЭВМ прочно  вошли в  производственную деятельность, и в  настоящее время нет  необходимости  доказывать целесообразность использования  вычислительной техники в системах управления технологическими процессами,  проектирования, научных  исследований,  административного управления, в  учебном  процессе,  банковских   расчетах, здравоохранении, сфере  обслуживания и т.д. Бурное развитие информационных технологий за последние десятилетия  обусловлено высокой потребностью общества в них, в первую очередь  потребностями производства. Многие задачи, некогда требующие монотонной и долгой работы, стало возможно решить при помощи компьютера за считанные  минуты, что значительно упростило  жизнь, помогло сэкономить рабочее  время и успешно помогает снизить  затраты разного рода на производстве. Использование современных информационных технологий становится возможным даже там, где, казалось бы, они никогда  не смогут дополнить или даже полностью  заменить труд специалиста.

Введение систем автоматизации  в производстве помогает значительно  сократить количество наемных рабочих, отдав предпочтение нескольким специалистам в области информационных технологий, которые будут способны решать большинство  проблем производства. В большинстве  случаев такой подход позволяет  добиться существенной экономии средств, несмотря на высокий уровень зарплат  подобных специалистов. По всем показателям  автоматизированное производство выигрывает, так что современному специалисту  важно не только знать о существовании  систем автоматизации, но и уметь  с ними работать в совершенстве.

Целью данной работы является ознакомление с существующими информационными  технологиями, применяемыми в производстве. Рассмотрение основных информационных систем автоматизации производства актуально в течение многих лет, примерно с середины XX века, и актуальность данной проблемы останется высокой еще в течение длительного периода, так как изменения в этой области тесно связаны с постоянными новшествами в информационных технологиях и науке. За последние годы происходили значимые изменения в области создания и разработки информационных систем: изначально информационные системы применялись лишь на производстве с большими объемами, например, на машиностроительных или оборонных заводах. Постепенная популяризация и доступность ЭВМ сделала возможной использование информационных систем и в менее крупных масштабах, при этом дав стимул для развития логической части самих систем, что будет показано ниже на примере эволюции информационной системы MRP в систему MRPII, также нельзя не заметить появление ERP, внесшее ощутимый вклад.

В ходе работы будут рассмотрены  принципы информационных систем по автоматизации  производства, а также некоторые  программные средства для их реализации. Таким образом, можно будет выделить несколько наиболее удачных и  наиболее часто используемых систем на сегодняшний день.

 

Системы автоматизации  управления производством

Успешное производство всегда зависит от не менее успешного  управления. Именно на плечах управляющих  лежит высокая ответственность  за организацию производственных процессов, которые будут приносить прибыль  для фирмы в целом. В наши дни  существует около двадцати основных современных теорий автоматизации  производства, которые базируются на современных информационных технологиях. Каждый подход имеет свои плюсы и  минусы в определенных условиях, поэтому, полезно рассмотреть каждый из них. Также нельзя не заметить, что некоторые  системы автоматизации появлялись в процессе модернизации некогда  существовавших систем, но это не привело  к полному отказу от изначальных  разработок. Например, ERP-система (система  планирования ресурсов предприятия) является логическим продолжением систем планирования материальных потребностей (MRP-системы) и систем планирования производственных ресурсов (MRP II-системы). Выбор определенной информационной системы для автоматизации производства зависит от многих факторов, среди которых можно выделить: объемы, тип, цель, потребность в автоматизации. На примере вышеупомянутых ERP-систем можно сказать, что мелкому производству вряд ли будет полезно тратить время на внедрение столь масштабной информационной системы, которая при небольшом уровне развития предприятия, будет только отнимать время специалистов, приводя к ухудшению показателей. Правильный выбор подходящей информационной системы для производства – непростое и очень важное решение, особенно в момент становления фирмы, когда ориентация под определенную модель автоматизации может определить становление всего производства. Сложные системы, обеспечивающие максимальный контроль по многочисленным направлениям, не только могут оказаться невостребованными, но и послужить одной из весомых статей расходов, что весьма нежелательно в большинстве случаев. Одной из начальных систем, сочетающей в себе успешные методы управления и невысокую стоимость внедрении, является система планирования потребности в материалах.

 

Система MRP (Material Requirements Planning) – планирование потребности в материалах

Данная система была разработана  в США в 1950-х годах, но только через 25 лет, когда произошел бурный скачок в развитии вычислительной техники, она получила известность и последующее  повсеместное распространение. К концу 1980-х годов MRP использовали большинство  фирм в США и Великобритании. На сегодняшний день использование  системы планирования потребности  в материалах не актуально из-за возраста системы, но именно она является базой для большого количества ныне существующих систем автоматизации.

В середине XX века многие производители  сталкивались с  достаточно серьезными проблемами несвоевременной поставки ресурсов, что приводило к снижению производственных показателей и  скоплению большого количества материалов на складах. Главной задачей MRP является то, чтобы каждый элемент производства, каждая комплектующая деталь были в  нужное время в нужном количестве. Это обеспечивается формированием  такой последовательности производственных операций, которая позволяет соотносить своевременное изготовление продукции  с заложенным планом выпуска. Такой  подход также призван обеспечить минимальное количество запасов  на складе. В упрощённом виде исходную информацию для MRP-системы представляют календарные планы производства, ведомость материалов, состав изделия, состояние запасов. На основании  входных данных MRP-система выполняет  следующие основные операции:

•        по данным календарного плана производства определяется количество конечных изделий  для каждого периода времени  планирования;

•        к  составу конечных изделий добавляются  запасные части, не включённые в календарный  план производства;

•        для  календарного плана производства и  запасных частей определяется общая  потребность в материальных ресурсах в соответствии с ведомостью материалов и составом изделия с распределением по периодам времени планирования;

•        общая  потребность материалов корректируется с учётом состояния запасов для  каждого периода времени планирования;

•        осуществляется формирование заказов на пополнение запасов с учётом необходимого времени  опережения.

Результатом работы MRP-системы  является план-график снабжения материальными  ресурсами производства (потребность  каждой учётной единицы материалов и комплектующих для каждого  периода времени). Для реализации план-графика снабжения система  создаёт график заказов в привязке к периодам времени. Он используется для размещения заказов поставщикам материалов и комплектующих или для планирования самостоятельного изготовления с возможностью внесения корректировок в процессе производства. Системы класса MRP по соотношению цена/качество подходят для небольших предприятий, где функции управления ограничиваются учётом (бухгалтерским, складским, оперативным), управлением запасами на складах и управлением кадрами.

Возраст этой системы накладывает  определенные недостатки, которые в  ее рамках решать было нецелесообразно. Самым главным недостатком MRP-систем является большой объем обработки  входных данных по сравнению с  объемами информации в целом и  результатами. При стремлении перейти  на частые, но малые заказы, в рамках MRP-систем вряд ли удастся найти оптимальный  план по расходам на обработку заказов  и транспортировку, так как система  изначально разрабатывалась для  больших предприятий с многотысячными заказами (крупные машиностроительные заводы США).

Популярным ПО для MRP-систем некогда служил Microsoft Business Solutions-Navision, разрабатываемый с начала 1980-х годов. На сегодняшний день программы комплекс перерос в Microsoft Dynamics NAV, где MRP-модуль является отдельным подключаемым модулем.

 

Система MRP II (Manufacturing Resource Planning) – планирование производственных ресурсов

На смену системе MRP пришла система планирования производственных ресурсов, названная MRP II, чтобы подчеркнуть  связь систем. В новой системе  было уделено внимание куда большему числу факторов, что позволило значительно расширить сферу применения и увеличить показатели. Переход от одной системы к другой был вызван не только видимыми недостатки в первоначальной MRP-системе, но и постоянно нарастающими мощностями ЭВМ. С течением времени расчеты более сложных и многоуровневых операций стали возможны на относительно дешевых компьютерах, что послужило возрастающим интересном к постоянным доработкам информационных систем. В отличие от MRP, в системе MRP II производится планирование не только в материальном, но и в денежном выражении, что позволяет охватить куда большее количество всевозможных показателей. MRP II и на сегодняшний день представляет собой метод для эффективного планирования всех ресурсов производственной компании. Некоторые производства до сих пор не отказались от использования схемы MRP II, считая ее оптимальной информационной системой. В идеале, выполняется операционное планирование в натуральных единицах измерения, финансовое планирование в стоимостных единицах измерения, и содержит в себе возможности моделирования для ответа на вопросы «а что будет, если…?». Модель состоит из множества процессов, каждый из которых связан с другими: бизнес-планирование, планирование производства (планирование продаж и операций), разработка главного календарного плана производства, планирование потребности в материалах, планирование потребности в мощностях и системы поддержки контроля исполнения по мощностям и материалам. Результат таких систем интегрируется с финансовыми отчетами, такими как бизнес-план, отчет о соглашениях по закупкам, бюджет отгрузки и прогноз запасов в стоимостном выражении». Как видно, разница между двумя моделями ощутима, так как MRP II оперирует куда большим количеством показателей.

Модель MRP II чувствительна  к изменениям спроса в кратковременном  периоде, что выгодно отличает ее от предшественницы. Стандарт программного обеспечения системы MRP II включает в  себя 16 последовательных функций:

•        планирование продаж и производства;

•        управление спросом;

•        составление плана производства;

•        планирование потребностей в сырье и материалах;

•        спецификации продукции;

•        складская  подсистема;

•        отгрузка готовой продукции;

•        управление производством на цеховом уровне;

•        планирование производственных мощностей;

•        контроль входа/выхода;

•        материально-техническое  снабжение;

•        планирование запасов сбытовой сети;

•        планирование и управление инструментальными  средствами;

•        финансовое планирование;

•        моделирование;

•        оценка результатов деятельности.

К преимуществам модели относят  снижение запасов, улучшение обслуживания клиентов, приводящее к росту продаж, увеличение производительности труда  рабочих, равномерное снижение затрат на закупку, уменьшение сверхурочных работ, уменьшение транспортных затрат по повышенному  тарифу.

 

Система APS (Advanced Planning and Scheduling) – усовершенствованное планирование

Главной особенностью системы APS является возможность быстрого составления  планов с учётом имеющихся ресурсов и производственных ограничений (переналадки  оборудования, доступность оснастки, связи между машинами и др.) и  быстрого перепланирования по заранее  составленным сценариям оптимизации. Систему APS можно разбить на две  части, которые тесно связаны  с другими информационными системами  автоматизации.

Первая часть метода APS похожа на алгоритм MRP II. Существенное отличие заключается в том, что  в системе APS согласование материалов и мощностей происходит не итеративно, а синхронно, что резко сокращает  время перепланирования. Системы  типа APS позволяют решать такие задачи, как "проталкивание" срочного заказа в производственные графики, распределение заданий с учетом приоритетов и ограничений, перепланирование с использованием полноценного графического интерфейса. Это особенно актуально для позаказного производства, а также в случаях жесткой конкуренции в сроках выполнения заказа и необходимости точного соблюдения этих сроков. Вторая часть метода APS - диспетчеризация производства, с возможностью учета различного рода ограничений, с элементами оптимизации. Функции APS, присущие производственным ERP-системам, пока являются относительно новыми. Тем не менее, считается, что со временем алгоритмы APS станут общепринятыми для многих производственных предприятий.

Основными компонентами системы  являются: прогнозирование сбыта  и спроса, основной производственный план и общее планирование загрузки производственных мощностей, планирование производства и детальное планирование загрузки производственных мощностей. Первый модуль отвечает за прогнозирование  на основе истории системы. Пользователь может вносить свои корректировки  в виде условий изменений рынка. В отличие от MRP II, на этом этапе возможно добиться значительного повышения скорости планирования, так как планирование возможно с одновременным учетом ограничений по мощностям и ресурсам. На практике выигрыш во времени зачастую оказывается значителен. Компонент составления производственного плана и планирования нагрузки оказывается полезен при схемах производства «на заказ», «на склад» и при непрерывном производстве. Сравнение данных по производственному плану и данных, полученных в реальном времени, позволяет выявить «узкие места» производства. Так же компонент позволяет произвести сравнение нескольких производственных планов для выявления оптимальной загрузки объектов производства. Третий компонент позволяет учитывать динамику и реальное состояние дел, чтобы формировать календарные графики в соответствии с доступностью ресурсов (оборудование, рабочая сила, хранилища, источники энергии, основные материалы). Оптимизация в системах APS базируется на эвристиках и/или на сложных математических моделях, которые создаются для конкретной отрасли (например, металлургия, прокат — оптимизация изменений толщин листов), конкретного предприятия. При этом тонкая настройка алгоритмов оптимизации может быть осуществлена непосредственно самими пользователями.