Geum.ru
Темы диссертаций по экономике » Организация производства

Повышение адаптационных возможностей предприятий швейной промышленности на основе развития метода интегральных показателей как средства решения организационных и технических задач тема диссертации по экономике, полный текст автореферата



Автореферат



Ученая степень кандидат технических наук
Автор Фоменко, Игорь Вячеславович
Место защиты Санкт-Петербург
Год 1995
Шифр ВАК РФ 08.00.28

Автореферат диссертации по теме "Повышение адаптационных возможностей предприятий швейной промышленности на основе развития метода интегральных показателей как средства решения организационных и технических задач"

э на правах рукописи

ФОМЕНКО ИГОРЬ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ПОВЫПЕНИЕ АДАПТАЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРЕДПРИЯТИЙ ШЕЙНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОСНОВЕ РАЗВИТИЯ МЕТОДА ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАК СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Специальность 08.00.28 - Организация производства (легкая промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1995

Работа выпонена на кафедре автоматизации производственных процессов Санкт-Петербургского Государственного Университета технологии и дизайна

доктор технических наук, профессор В.Я.Энтин

кандидат технических наук, доцент Г.А.Смирнова

доктор технических наук, Сазонов А.Л.

кандидат технических наук Русанов Ю.М.

Ведущее предприятие СКВ ШП (г. Санкт-Петербург)

Защита состоится " " 1995 у, в № часов

на заседании диссертационного Совета Д 063. 67. 02 при Санкт-Петербугском Государственном Университете технологии и дизайна, ауд. 241.

Адрес: 191065, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 18

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Научный руководительг Научный консультант: Официальные оппоненты:

Автореферат разослан "_"_ 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

д.т.н., профессор У' ' Никитина Л.Н.

иащнл НГНШС.№1ИГЛ гшию

Актуальность темы. Для существования в жестких условиях современной рыночной экономики от предприятий требуется достижение максимальной эффективности производства, поное использование его резервов. Это невозможно без роста гибкости производства - его адаптационных возможностей в смысле восприимчивости к изменениям требований рынка.

В особенности это справедливо для производств, непосредственно нацеленных на рынок товаров широкого потребления, к которым, в частности, относятся производства легкой промышленности (П), в том числе швейная промышленность.

Потребность в постоянном отслеживании изменения требований рынка и моды в швейном производстве (ШП) обусловливает необходимость при его автоматизации поиска компромисса между тактическими задачами, продиктованными текущими потребностями производства, и стратегическими задачами, направленными на существенные достижения в будущем. При этом стратегическая задача построения гибкого, легко переналаживаемого, автоматизированного швейного производства (АШП) даже при его сложности и больших капитальных затратах на настоящем этапе развития Щ экономически более оправдана, чем негибкая, узкоспециализированная, но более простая и дешевая автоматизация тактического характера. Прежде всего это обусловлено характерными для негибкой автоматизации задержками, связанными с простоем оборудования, пролеживанием предметов труда, координацией работы отдельных производителей, сложностями в оперативном учете результатов маркетинговых исследований и в быстром проектировании и технологической подготовке производства (ТПП) новых моделей швейных изделий (ШИ). Анализ затрат времени показывает, что большая их часть связана с процессами обработки информации, назывемыми в работе в совокупности информационным циклом (ИЦ). Его сокращение является важным фактором повышения адаптационных' возможностей предприятий.

Построение гибкого АШП традиционно связывают о созданием интегрированного производственного комплекса (ИПК), представляющего совокупности систем автоматизации с(СА), которые делят на четыре категории в соответстви с четыремя основными этапа^ ИЦ: АСНИ, САПР, АСТПП, ГАП. Высокая стоимость обуславливает актуальность постепенного, поэтапного построения АШ. На этом пути важно как выработка общей концепции АШП: принципов пос-

троения и его "идеального облика" на данный момент времени, так и разработка в рамках этой концепции конкретных СА и систем решения технических, технологических и организационных задач ШП с учетом всех факторов и потребностей предприятий, в том числе и в высоких адаптационных возможностях к изменениям как внешнего характера (влияние .рынка), так и к изменениям самого АШП, его "идеального облика" по мере развития ШП.

Управление таким постоянно меняющимся и развивающимся производством, как управление и самим зим развитием, затруднено многосвязностью, многокритериальностью, многоэтапностыо, неопределенностью и многовариантностью протекающих в нем процессов. Здесь особенности решения технических еада^ соединяются с особенностями эадач организационно-технологического управления АШП, которые дожны решзться в едином комплексе и с участием человека, как активного фактора поиска решения.

В свете сказанного понятна актуальность разработки нетрадиционных методик, основанных на эвристических подходах, решения различных по содержанию, но общих в указанных сложностях (многокрптерпадьность, многоэтапность, многовариантность) эадач. Данные факторы характерны для большого числа задач организационного управления ШП: построения организационно-технологических схем потоков и схем разделения труда (СРТ) в них, выбор оборудования и моделей для этих потоков, расчета кусков тканей в настилу а также для технических задач построения систем управления (СУ). Многомерность, многовариантность и много-критериальность этих задач делает сложным и даже невозможным их решение традиционными методами типа перебора. Это побуждает к разработке большого количества различных эвристических агоритмов, позволяющих получить не лучшее, но достаточно "хорошее" решение за приемлемое время. Разработка и совершенствование таких агоритмов является актуальной научной задачей.

Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение адаптационных возможностей швейного производства (ШП) и эффективности его функционирования на основе развития гибких методов, в рамках единой идеологии, решения различных по содержанию организационных, технических и технологических задач ШП, характеризующихся высокой размерностью, многокритериальностью, многоэтапностыо процесса поиска решения.

Для достижения цели работы были поставлены и решены следующие задачи:

1. На основе анализа технических, технологических и организационных особенностей производства одежды (швейных изделий) и экономически перспективных тенденций в развитии отрасли сформировать систему (совокупность) принципов построения и идеальный облик современного автоматизированного производства (АШП), обеспечивающего в силу широких адаптационных возможностей эффективное функционирование предприятия в условиях динамического

' рынка швейных изделий. Выявить и систематизировать факторы,

определяющие гибкость производства и его высокую приспособляемое^ к меняющимся требованиям рынка.

2. Детально исследовать организационную компоненту гибкости -готовность предприятия на основе рационально сформированного парка оборудования и систем автоматизации (CA), а также применения эффективных методов и средств, к решению ключевых управленческих задач. Показать значение эффективных вычислительных процедур для ускорения процесса технологической подготовки швейного производства и сокращения производственного цикла изготовления новых моделей одежды.

3. Развить предложенный в работах A.B. Архипова, В.А. Климова, И.Н. Марковой, O.A. Мишенина, Д.Г. Соколова метод решения прикладных оптимизационных задач (метод интегральных показателей (МИЛ)) в направлении повышения его приспособляемости к меняющимся требованиям по точности и скорости поиска решений в сложных управленческих задачах. Разработать математические и агоритмические основы усовершенствованного МИЛ, показать на практических примерах его работоспособность и эффективность.

4. Разработать содержательную постановку и конструктивный ме- . тод решения, на основе комплексного подхода и о учетом требований повышения адаптационных возможностей предприятий, задачи выбора состава оборудования и средств автоматизации (CA) швейного предприятия, как основной части проблемы планирования

. технического развития производства. Разработать интерактивную процедуру поиска рациональных решений с использованием усовершенствованного МИЛ '(метода интегральных показателей высоких порядков).

Б. Разработать экономике-математическую модель комплекса/, задач построения организационно-технологических схем потоков изготовления швейных изделий и определения рациональных схем разделения труда. Разработать информационное, эгоритмичес- " кое и программное обеспечение для этого комплекса задач.

б. Исследовать особенности состава,, структуры и динамики данных, используемых в задачах управления ШП, и разработать подход к построению БД различного назначения, удовлетворяющих требованиям высокой адаптируемости к меняющимся информационным потребностям пользователей, определяемым, в свою очередь, конъюнктурой рынка и, возможно, другими внешними факторами.

7. Разработать на базе развиваемого подхода информационное (БД) и программное обеспечение для ряда конкретных задач организационно-технического типа, как элементов гибкого АШП.

Методы и средства исследования. В диссертации использованы теоретические методы, в том числе методы современнсЪ матема- , тического анзлиэа, математического моделирования, оптимизации, эвристические методы принятия решения, а также численного (машинного) эксперимента. Широко использовались работы отечественных и зарубежных ученых в области экономико-математического моделирования и оптимизации технических и экономико-технологических производственных систем, в том числе в легкой промышленности. Еычис-~ лительная техника, в том числе микро и персональные ЭВМ, рассматривались как необходимое средство реализации развиваемых в диссертации методов решения производственных задач. Научная новизна работы состоит в следующем: -Разработаны основные положения концепции автоматизации швейного произве^тва (АШП). Предложены принципы организации целенаправленного формирования АШП на основе многоэтапного процесса развития технологической и производственной базы действующего предприятия с учетом на каждом этапе требований расширения возможностей адаптации к меняющимся запросам рынка и условиям хозяйствования. Систематизированы факторы, определяющие адаптационные возможности предприятия.

-Дйя анализа процесса подготовки и изготовления швейных изделий предложено использовать понятие "информационный цикл Х< (ИЦ) включающий наряду с производственными и сбытовыми стадиями, также стадии сбора, организации и обработки данных для решения различных технических, технологических и организационных задач. Показано значение гибких, настраиваемых на условия решения задачи, агоритмов, обеспечивающих сокращение длительности поиска рационального результата при учете важных особенностей реальной задачи (большая размерность, многокритериаль-ность, неопределенность).

-Предложен способ усовершенствования метода интегральных показателей (МИЛ) на основе применения ортогональных аппроксимаций критериальных совокупностей задачи. Изменяемое число коэффициентов аппроксимации - интегральных показателей (IIS) в в этом усовершенствованном методе, названном МКП высоких порядков (ВП), делает возможным ^стижение компромисса между сложность модели и ее адекватности исходной задаче путем регулирования этого числа Ш.

-Предложена специальная постановка, экономическая модель и метод решения задачи выбора оборудования и CA. Впервые предложено учитывать требования, обеспечивающие гибкость производства, наряду с требованиями эффективного производства текущего ассортимента.

-Разработана постановка, экономическая модель и метод решения задачи построения организационно-технологических схем швейных потоков. Впервые предложено в процессе решения задачи одновременно осуществлять компоновку организационных операций и выбор оборудования.

-Предложен способ организации связи БД по оборудованию для ШП посредством специального поля "Допонительная БД", позволяющий гибко подстраивать эти БД хранения информации по новым видам оборудования и новой информации по уже существующим без изменения структуры этих БД и использующих их программ.

Практическая ценность работы. Разработанные теоретические положения и методические подходы были использованы для построения автоматизированных систем выбора оборудования и построения организационно-технологических схем потоков швейных предприятий. Их использование на фабриках ШП позволяет повысить оперативность и качество решения указанных организационно-технологических задач и повысить, в связи с этим, эффективность функционирования данных фабрик.

Кроме этого, результаты данной работы были использованы при построении производственных систем автоматизации (автоматизированной транспортно-складской системы фурнитуры (АТССФ), промышленного робота для выпонения вспомогательных производственных операций), используемые на отечественных предприятиях ШП (АО "Трибуна").

Работа велась 'в соответствии с тематиками госбюджетных НИР СПГУТД (кафедры автоматизации производственных процессов

и конструирования и технологии швейных изделий) Лентек 11 "Раз.

работка математического и программного обеспечения многокрите- . риальных задач оперативного управления в условиях предприятий текстильной и легкой промышленности", Лентек 34-1-14 "Расширение ассортимента и повышение производства швейных и галантерейных изделий на Сазе ВТ", и хоздоговорных НИР 39-86 "НИР по создании роботизированных систем для основных технологических операций обувного производства", НИР 120/87 "Разработка программного обеспечения информационного модуля ГПС автоматизированной транс-портно-складской системы фурнитуры" ОЯТ 01860043477,Инв.>4120186).

Апробации работы: Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрительную оценку на:

втором Всеросийском семинаре "Спектральные методы обрзбот-ки информации в биолопмеских исследованиях" (Пущино 23 - 26 июня 1954 г.) Х

конференции "Мзтематические методы распознавания образов" РАН, Вычислительный центр Института математических проблем биологии при поддержке РКП (Пущине 25 - 20 сентября 1995 г.)

второй международной конференции "Математика, Компьютер, сбразование" (Пущина, 27.02 - 3.03 1955 г.)

научно-технической конференции "Перспективы компьютеризации университета" в СПГУТД г. Санкт-Петербург (декабрь 1994 г.)

научно-технических семинарах кафедры автоматизации производственных процессов СПГУТД (1991, 1994 г.)

расширенном Заседании кафедры организации производственных процессов- СПГУТД (23 соня 1995 года)

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ.

Структура и'объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глаз основного текста, заключения и обида выводов, 5 прцдолений. Содержание работы изложено на 132 страница/;, содержит 29 рисунков, 13 таблиц. Библиографический список содержит 127 литературных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Бо введении обоснована актуальности теш, дана краткая характеристика работы и решаемых в ней задач.

В первой главе рассмотрены особенности ШП, обоснован вывод о необходимости повышения его адаптационных возможностей и гибкой автоматизации, ь первую- очередь в связи с широким ассортпмен-

том ШИ и необходимостью частой его смены, рассмотрены технические, технологические и организационные факторы гибкости производства. Технические факторы состоят в использовании гибких систем автоматизации (СА) ШП, организационные и технологические - в совершенствовании организации технологического процесса (ТП) и ускорении информационного цикла;(ИЦ). В главе указано на сложность ТП в ШП, ив частности, задачи построения организационно-технологических схем и схем разделения труда (СРТ) в потоках. Задача является многомерной и многовариантной, связанной с необходимостью анализа широких совокупностей длительностей технологически неделимых операций (ТНО) и правил их компоновки в организационные операции (00). Это требует разработки специальных, эвристических агоритмов решения данной задачи.

При рассмотрении особенностей Технического обеспечения ШП сделан вывод о экономической целесообразности гибкой автоматизации, несмотря на ее высокую стоимость, и возможности построения гибкого автоматизированного швейного производства АШП) путем постепенной, поэтапной автоматизации производственных участков и функций ШП путем выбора СА и мероприятий по реконструкции производства в соответствии с множеством критериев, отражающих многоцелевой характер рОвития ШП. В связи с этим в главе поставлены задачи для дальнейшего исследования. В том числе - рассмотреть особенности и принципы построения гибкого АШП на современном этапе, показать реализацию этих принципов на конкретных производственных задачах; рассмотреть задачи построения СРТ и многокритериального выбора оборудования; разработать методическое, агоритмическое, информационное и .программное обеспечение их решения.

Во второй главе рассмотрены технические, технологические и организационные предпосыки построения гибкого АШП, главными из которых являются достижения в области ВТ, появление дешевых микропроцессоров, средств локальных вычислительных сетей (ВС), новейшие достижения в области информационных технологий. Они открывают новые горизонты в разработке средств гибкой автоматизации ШП и построении АШП на основе, так называемой, технологии "трех К" - компьютер, коммуникация, контроль (убавление). В результате ЭВМ стали неотъемлемой частью практически всех современнал СА и технологического оборудования (ГО) в ШП. Это вызвало тенденции к децентрализации управления АШП. Вместе с тем естественная связь протекающих процессов обусловила информационную интег-

рацию отдельных СА в единую систему, на основе ВС и средств распределенной обработки информации.

На основе анализа зарубежного и отечественного опыта роботостроения и автоматизации в области ШП в работе сформированы принципы построения гибкого АШП, называемые далее принципами гибкости. Основными из них являются принципы комплексности, системности, децентрализации управления, информационной интеграции, использования ЭВМ, структурности и стандартизации. Также указаны допонительные используемые.в работе принципы, в том числе принципы ориентации на "идеальный облик" АШП и на участие человека в процессе решения связанных с АШП задач, принципы непрерывного саморззвития, многокр&ериадънос-ти и экономической эффективности. Б главе приведено описание состава и структуры АШП, в варианте "идеального облика" такого производства, реализующего указанные принципы в соответствии с современных! достижениями в данной области. В качестве практического воплощения данных принципов в главе приводится описание разработанной с участием автора автоматизированной транс-портно-складской" системы фурнитуры (АТССФ) для ШП. Данная АС способна функционировать и в рамках АШП и самостоятельно. Она снабжена двухуровневой системой управления (СУ). На первом (нижнем) уроЕне решаются вопросы непосредственного управления роботом штабелером с помощью микро-ЭЕМ. На втором (верхнем) - решаются информационна.'задачи складского учета на базе более мощной ЭЕМ. Такал структура, использование стандартных интерфейсов, стандартизованных языков программирования и баз данных (БД) реляционной структуры позволяют повысить гибкость, живучесть данной АС, облегчить ее компоновку с другими АС КПК и реконструкцию этой СА, связанную с неизбежными изменениями АШП по мере его развития. Е главе также приводится описание состава и структуры показателей эффективности СА и ТО и мероприятий по реконструкции ШП. При этом указывается на множественность оценок их эффективности по причине их многсфакторной природы и многоцелевого характера развития АШП.

В заключение указывается на экономические и технические сложности, препятствующие построению АШП, несмотря на ее экономическую эффективность, которые, в частности, связаны, с большими капитальными затратами, требуемыми для построения такого производства, и обосновывается подход к построению АШП путем последовательной автоматизации отдельных участков и про-

изводственных функций ШП на основе принципов гибкости и с ориентацией на "идеальный облик" АШП. Реализация данного пути может быть выпонена в рамках системы выбора СА ми групп 'СА и участков для их использования. При этом для достижения максимальной эффективности функционирования АШП, на всех этапах его построения, этот выбор дол; )н выпоняться на многокритериальной основе, отражающей все факторы заинтересованности лица, принимающего решение (ПР), в той или иной альтернативе этого выбора на данный момент и на отдаленную перспективу с учетом финансовых возможностей предприятия. При большом количестве альтернатив возникает необходимость автоматизации их выбора с помощью ЭВМ. При этом многокритериальное^) и возможность различных компоновок СА в АШП делают эту задачу сложной и неоднозначной, что обусловливает необходимость создания специальных методов для решения таких задач с использованием для поиска решения' как ЭВМ, так и человека, принимающего решение.

В третьей главе рассматривается математическая постановка задачи выбора систем автоматизации и технологического оборудования (ТО) X из множества 0 по набору критериев Ш, У2,...,Уп>, как задача однократного многокритериального выбора.

Кроме этого рассматривается гЛача формирования состава оборудования - сложного решения (СР), представляющего собой совокупность из нескольких единиц СА и ТО, выбираемых также по множеству критериев с учетом ограничений нз их общую стоимость.

В главе рассматривается классификация -методов решения оптимизационных задач, указывается на особенности рассматриваемых задач, связанных с многокритериальностью и многовариантностью, и. обосновывается необходимость построения эвристических агоритмов решения подобных задач, позволяющих получить не лучшее, но достаточно хорошее решение за приемлемое время. Далее анализируется опыт построения и использования большого класса таких агоритмов на базе" метода. интегральных показателей (МИЛ) в задачах технического и организационного управления по работам А.В.Архипова, В.А.Климова, И.Н.Марковой, О.А.Мишенина, Д.Г.Соколова и приводятся принципы построения таких агоритмов, используемые в указанных и далее в данной работе при решении поставленных выше задач. Основными иа них являются принципы агрегатирования параметров задачи, принцип методологического единства решения связанных задач, принцип совместной работы с человеком - лицом, принимающим решение

(ДПР), принцип наглядности схемы решения и принцип поэтапного решения сложных задач.

Для рассматриваемых задач принцип агрегатирования обуславливает объединение критериев в единую последовательность величин с определенным порядком их следования, естественны).) для ПР, например, соответствующим порядку убывания важности критериев, как это рассмотрено в данной работе. Для достижения наглядности такой последовательности и обеспечения сравнимости ее компонент их значения нормируют - строят вектору характеристику (ВХ). При этом посредством линейных преобразований приводят все критерии к безразмерным величинам в интервале ГОД]. В соответствии с принципом поэтапного решенг-" процесс принятия СР в задаче формирования состава оборудования разбивается на Р этапов (подзадач). На каждом из них принимается сдно из частных решений XI, являющихся конструктивными элементами (КЗ), из которых строится СР: СРЧЧХ1, Х2,...,ХР>. ' (.1 ) '

При аналиге^" совокупности критериев КЭ для ПР часто важным является не столько абсолютные значения критериев, сколько их соотношение между собой. В связи с этим для поиска решения большое значение имеют оценки, целостно отображающие данное соотношение критериев. В МИЛ, называемом в работе МИЛ первого порядка (ПП), в качестве таких оценок используются интегральные ^.сказатели (ИЛ) - коэффициенты А и В Гркс. 3.) из уравнения апп'роксшпрующей линии для БХ, рассматриваемой в виде дискретной функции, аргументами которой являются

П1(з) - А*] + В; - интегральные показатели (ИП)

первого порядка

Пгп(0) Ак Х бк (л); МАО.А!.....Ат} -ИП высоких порядков (ВП)

Рис. 1.

. --'(VI, У2,...,Уп). Происходит как бы свертывание многокритериальной совокупности исходной задачи при переходе от нее к замещающей задаче принятия решения по анализу только лишь данной малой совокупности ИП.

В работе рассматривается развитие МИЛ, называемого далее МИЛ высоких порядков (ВП). В нем Ш - это набор коэффициентов полученных в результате аппроксимации ВХ семейством, желательно, ортогональных функций. Итоговая кривая Пт (рис. 1), являющаяся суммой слагаемых ортогонального представления с учетом всех базисных функций до т-го порядка, получается более точной 'аппроксимацией исходной критериальной совокупности. Это позволяет повысить качество решения за счет повышения количества ИП и усложнения, в связи с этим, замещающей задачи. Выбор базиса аппроксимации при этом может существенно влиять на эффективность исполь- зования метода для решения конкретной задачи и дожен выпоняться исходя из анализа ее особенностей. В работе использовались базисные семейства полиномов Лежандра и Чебышева. Последние имеют более сложное формульное (аналитическое) представление, зависящее от размерности критериальной совокупности. Однако они более удобны для представления дискретных функций - ВХ. Ввиду ортогональности данных полиномов ИП КЭ для них определяются прямым суммированием: п

Дк = Е Уэ-(3к(з), к=0...т . (2)

где -полином Чебьпневз к-го порядка; Уз -)-й компонет

ВХ КЭ; Ак -к-й коэффициент аппроксимации КЭ.

Описанная последовательность вычисления ИП в работе называется типовой процедурой МЙП ВП. Полезный эффект МИП ВП, как и МИП ПП, заключается в сокращении, при переходе к Ш,"5числа анализируемых критериев, которые могут храниться в компактной БД с приемлемым временем и сложностью поиска в ней КЗ и, в отличие от ШП ПП, с возможностью регулирования качества этого поиска за счет изменения числа ИП. Причем допонительные ИП, требуемые для повышения этого качества, вследствие Vортогональности базиса, не влияют на значения "предыдущих" ИП, что также является положительным качеством метода.

разработанных на базе МИП ВП агоритмах однократного выбора оборудования и формирования состава оборудования (как СР) по множеству критериев ИП использовались не только как характеристики альтернатив выбора - КЭ, но и для выражения

стратегии выбора ПР. Для этого в работе использовася вектор желаемых критериев {Уд>, по которому в соответствии с типовой процедурой ШП ВП строися вектор желаемых ИП Ожк>. Далее отбор КЭ и решений производися по принципу близости их ИП к желаемым.

В программах, разработанных по данным агоритмам, перед просмотром подученных решений ПР иг отобранной их совокупности системой производися отсев "плохих" решений. По результатам просмотра ПР может оперативно изменять вектор желаемых критериев, получая каждый раз новые совокупности решений с наиболее близкими к заданным значениями критериев.

Таким образом использование ИП позволяет ПР оперативно ориентироваться в пространстве решений, облегчая этим поиск решения. В дальнейшем, 'для повышения оперативности работы метода в главе предлагается специальная рекурсивная процедура направленного поиска. На каждом этапе построения СР, она просматривает только КЭ, соответствующие максимуму скалярного произведения , как меры близости их критериев к желаемым значениям. Рассматривались и другие признаки отбора, построенные на базе такого скалярного произведения. При этом изменением порога этого признака достигалось ускорение поиска СР за счет возможного ухудшения его качества.

По описанным агоритмам было построено иноформационное и программное обеспечение (ИиПО) выбора технологического оборудования (ТО) для предприятий ШП по многим критериям. В процессе этого выбора в разработанной системе большое значение имеют использование БД и качество хранящихся в них исходной информации по ТО. Формированию этих БД по ТО по классическим методикам построения БД реляционного типа препятствовало большое разнообразие информационно-логических структур (рио. 2.), порождаемых, в частности, разнообразием и изменчивостью состава параметров (атрибутов) для различных типов ШМ.

В предложенной структуре БД (рио. 3.) вся информация по всем ШМ, имеющая смысл для большинства из них, хранится в основной БД. Это параметры: назначение ШМ, частота вращения главного вала, тип используемых игл и нитей, их количество, цена, габариты, потребляемая мощность и другие. Кроме этого, для каждой ШМ, в особенности для ШМ специального назначения, может быть определена одна или несколько допонительных БД, связанных с основной и между собой посредством специального поля

Логическая организация информации об объектах в ШП

НомОб - номер объекта - швейной машины; А1, А2, ... АН - атрибуты (параметры) ШМ.

Рис: 2.

Информационная система по технологическому оборудованию ШП

Основная БД по HIM "SHVM"

Допонительные БД поле "DOPBD" Допонительные БД

HTPUGAV"

Пуговичные автоматы БД "STRPA"

БД "VTCHR"

ШМ для втачивания рукавов БД "PETLA"

Ш для выпонения строчек Петельный автомат

Рис. 3.

'DDPBD*. В них хранится информация, имеющая смысл только для данной ШМ или группы ШМ, в которую она входит. Так, для пуговичных автоматов в допонительной БД 'PUGAV' записаны параметры пришиваемых пуговиц: размеры, высота ушка над нижней поверхностью, объем бункера, количество проколов в цикле и другие.

Таким образом реализуется гибкая, легко расширяемая система БД, позволяющая собрать максимальное количество информации даже неизвестной ранее структуры без потерь и реорганизации уже имеющейся информации в этой ИС при добавлении в нее информации по новых ШМ и новой информации по известным. Собранная информация далее может быть использована в информационном процессе выбора систем автоматизации и технологического оборудования. Однако для этого она дожна быть предварительно обработана специальным программным обеспечением (СТО) для формирования критериев выбора. v В четвертой главе рассматривается решение задачи построения схемы разделения труда (СРТ) в совокупности с решением задач выбор^ моделей швейных изделий (ШН) и выбора оборудования для швейных потоков, решаемых ts рамках данной задачи построения СРТ. Вследствие высокой сложности указанных задач в такой постан-в;-."

их традиционно решают независимо друг от друга до построения СРТ. В работе предлагается подход к их решению на основе БД, накопления в них различных вариантов СРТ для различного состава оборудования и для различных моделей Ш в результате многократного построения СРТ в течении длительного времени функционирования производства с последующи).! отбором наиболее подходящих вариантов информационно-поисковыми средствами. Указанные задачи хотя и не является многокритериальными в рассматриваемой постановке (оптимизируются загрузка персонала или оборудования), однако их решения связаны с необходимостью анализа большого количества совокупностей показателей - длительностей технологически неделимых операций (ТНО) при построении СРТ. Такие задачи в работе называются многопоказательными. Вследствие многомерности и многовариантности, затрудняющих поиск точного решения, данные задачи, как и рассмотренная выше, требует разработки специальных эвристических агоритмов, позволяющих получить хорошее решение ва приемлемое время. В работе предлагается решения указанных задач на основе ШП ВП.

Математическая постановка задачи построения СРТ рассматривается для потока о агрегатно-групповой формой организации и пачковым способом запуска, отличающихся наибольшей гибкое-' тью по отношению к ассортименту и составу оборудования по сравнению с другими формами организации. Исходными данными задачи является упорядоченное множество исходных технологических операций (ИТО): Т--Ш1, И2.....Ики> ,

где ки - количество этих операций. В отличие от ТНО в традиционной постановке данной задачи автором эти операции рассматриваются без привязки к оборудованЩ, что обеспечивает возможность изменения состава этого оборудования и его распределения между Ит0 в последующем в интересах улучшения значений оптимизируемых критериев. Для осуществления указанного распределения далее в работе вводится понятие машинной операции (МО), которая объединяет одну или несколько ИТО, выпоняющихся на одной ШМ одновременно. Например, операции стачивания, обметывания и обрезки края могут выпоняться либо по очереди на машинах класса 1021 ПМЗ (стачивание) и 851 (обметывание и обрезка края), х :бо одновременно все три на машине Джукки 816. Таким образом, трем указанным технологическим операциям могут соответствовать либо две,.либо одна МО. В зависимости от выбранной ШМ и приспособления (ШМП) для МО определяется время выпонения I, разряд Е

.(Ложность) и другие технологические параметры. Такая МО вместе с оборудованием соответствует технологической неделимой операции (ТНО) в традиционной постановке задачи: ТНО(МО, ШМП, t, R). 3 результате выбора состава МО, назначения их на ШМП формируется технология пошива,. как множество упорядоченных ТНО: Tn-iTH01, ТН02,...,THOktnoV, где ktno - количество ТНО. В рамках построения СРТ данное множество ТНО требуется разделить на непересекающиеся, технологически совместимые совокупности -- организационные операции (00) так, чтобы время выпонения каждой из этих 00 было близким к t - такту потока: т Etrao/K, где EtTHO -сумма времен всех ТНО; К - количество работников потока. При этом время 00 определятся по формуле: Too =EtTHo /Коо, . где Коо - количество работников, закрепленных за данной 00.

Вместо параметров времени операций (00 или ТНО) в работе используется показатель производительности операции (число таких операций, которое может быть выпонено за ед. времени), что не меняет сути данной задачи. При объединении нескольких ТНО в 00 время и производительность их выпонения можно считать усредненными, соответствующими производительности данной 00: Роо=1/Тоо.

Наилучшей считается вариант СРТ с наименьшим разбросом

производительностей входящих в нее 00, равных в идеальном случае

плановой производительности потока Рн=1/т.

СРТ-COO}: Vi/j: ooinooj=0, UOO-Тп, V006CPT: PooЧ1/t

Рассмотрим решение задачи построения СРТ на основе МИЛ ВП. При этом вначале определяются множество КЭ, в качестве которых в работе рассматриваются 00. Из всех возможных 00 отбираются технологически приемлемые: имеющие разброс по разряду не более 1; использующие не более двух видов ШМ; тлеющие отли- Х чие в производительности от Рн не более 5%. Могут учитываться и другие ограничения. Для всех выбранных 00 строится дискретная функция, аргументом которой является номер ТНО (рис. 4а, б), а значением - производительность 00, если ТНО с данным номером попадает в ее состав, и О в обратном случае. Для идеальной СРТ .суша таких дискретных функцийвсех, входящк в эту CFT 00, даст функцию, все значения которой (для всех ТНО) будут равны Рн (р^с. 4. в). Таким образом задачу можно свести к подбору такого состава 00, суммарн^. дискретная функция для которого приближалось к указанной идеальной (рис. 4. г).

Согласно типовой процедуре МИЛ ВП для рассмотренных дП'-кр-'-т

p-1/t 001 ,57. 002

Рн-1/t - --

p-l/t Рн-1/t

123456 7 89 10 Идеальная CPT

123456789 10 Номера ТНО

Реальная СРТ

123456789 10 123456789 10

Номера ТНО

Рис. 4.

них функций строят ВХ путем деления (нормирования) их компонент на Рн. Суммарная целевая функция при этом будет иметь значения 1 во всех своих точках. Затем по полученным ВХ строят аппроксимации и получают ИП - коэффициенты аппроксимаций этих ВХ полиномами Чебышева. Для суммарной целевой ВХ при этом ИП будут следующие:

JO-1, J1-J2-=J3=... =0; Далее задача сводится к подбору 00, так чтобы значения их суммарных ИП приближались к данному целевому соотношению. При этом' ввиду ограниченного количества ИП эта (замещающая) задача оказывается проще, чем исходная задача компоновки 00 о учетом всех ТНО. Описанный подход не гарантирует точного, выпонения условий задачи, однако косвенно использование ИП при подборе 00 способствует их равномерному распределению вдоль оси операций (рис. 2) и сближению их производительностей с Рн. Ориентация на получение при этом не одного, а группы решений и отбор наилучших из них на конечных этапах построения СРТ позволяет получать решения близкие к оптимальным.

В рамках рассмотренных подходов разработано ИиПО. В нем СРТ строится в шесть этапов. Для контроля выпонения каждого из этапов разработана специальная информационная система (ИС). Она позволяет работать о семнадцатью БД пакета, оперативно просматривая и, при необходимости корректируя, результаты их работы, что дает возможность решать задачу по частям. В рамках данной ИС разработаны также БД по оборудованию и моделям ШИ для потоков ШП, БД описаний технологий пошива и БД различных вариантов СРТ.

Проведены пробные расчеты СРТ на абстрактных данных по принципу "идеальных заданий", которые показали, устойчивую рабо-

.. ту метода для данной задачи (успешный поиск заданных решений).

Проведены расчеты СРТ для простых моделей швейных изделии, в частности, женского халата (АО "Труд"). Расчеты проводились на ЭВМ типа IBM PC АТ286 без сопроцессора. Полученные результаты.превосходят по качеству, варианты, рассчитанные "вручную". При этом указаны реальные резервы ускорения поиска, как технические (использование.более производительных ЭВМ и быстрых сиотем программирования), так и методологические.

ОБЩИЕ ВЬЕОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. На основе анализа особенностей развгтия швейной промышленности (ШП) на современном этапе сделан вывод о необходимости повышения ее адаптационных возможностей к изменениям условий функционирования как внешнего,.так и внутреннего характера на основе гибкой автоматизации производства ШП. Указана крайняя важность сокращения длительности информационного цикла (ИЦ) и автоматизации, в связи с этим, решения сложных задач организации и управления производством в ШП.

2. Дан обзор современных достижений в области автоматизации ШП и сделан вывод о большом влиянии на данные процессы достижении научно-технического прогресса и особенно быстрого развития цифровой электроники, которая является главной основой сов-ре! 'енного гибкого автоматизированного швейного производства (АШП).

3. Сделан вывод о технической и экономической целесообразности построения АШП путем его постоянного и непрерывного развития, улучшения и углубления степени автоматизации производственных процессов ШП, за: счет поэтапного" внедрения новых технологии, оборудованиями систем автоматизации (СА), с заменой устаревших агрегатов или в допонение к ним, а также за счет проведения мероприятий по улучшению организации производства;в ШП.

В организации данного процесса необходимо учитывать в каждый момент времени широкий набор .критериев, отражающих весь спектр заинтересованности пред^иятий в своем развитии, и ориентированный на существующие представления об идеальном облике АШП как конечной цели развития и на достижения максимальной эффектип-носиРфункционирования производства в процессе этого развития.

4. На основе обобщений опыта построения гибких автоматизированных производств (ГАП) в металообрабатывающих отраслях и ШП разработаны принципы построения, структура и ориентировочный

состав современного АШП.

При непосредственном участии автора на основе указанных принципов, назывемых в работе принципами гибкости, построена автоматизированная транспортно-складская система фурнитуры (АТССФ). Для нее разработана многоуровневая система управления (СУ), построено информационное .и программное обеспечение (ИиПО). Разработаны также СУ промышленным роботом (ПР) типа МО-2 для вспомогательных производственных операций, например, для перекладки рулонов ткани, и СУ для правки утка текстильных полотен в машинах типа ЕЫТЕХ-4920.

5. На основе развития метода интегральных показателей (МИЛ) разработан подход к решению многокритериальных инфор-мационноемких оптимизационных задач, называемый в работе методом интегральных показателей высоких порядков (МИЛ ВП), который позволяет, за счет использования в своей схеме аппроксимаций семействами ортогональных функций, учитывать особенности критериальных совокупностей задач в нужной, регулируемой степени (за счет изменения числа коэффициентов аппроксимации -- интегральных показателей (ИЛ)).

7. Автором впервые предложены и опробованы практические пути решения организационно-технологических задач производства на основе использования полиномиальных аппроксимаций критериальных совокупностей (в рамках МИП ВЛ). В частности на основе МИЛ ВП были разработаны агоритмы и программы выбора оборудования и СА для ШП по многим критериям в процессе диалога ЭВМ и лица принимающего решение (ПР). Разработано информационное обеспечение (ИО) данного процесса. ^

8. Для автоматизации сбора и хранения информации по технологическому оборудованию (ТО) ШП разработана специальная информационная система (ИС). При этом для снятия проблемы разнообразия оборудования, непредсказуемости состава его параметров, в рамках данной ИС автором предложено использование системы БД, связанных между собой специальным полем 'Допонительная БД', что является нестандартным решением подобной задачи. Благодаря такому усовершенствованию добавление в ИС информации по новым типам швейных машин (ШМ) не требует изменения уже существующей

в ИС информации и связанного с ней программного обеспечения (ПО).

9. На основе МИП ВП автором разработаны агоритмическое

и программное обеспечение (АиПО) решения задачи построения схем разделения труда (СРТ) для швейных потоков, при этом впервые

рассмотрено решение этой задачи во взаимосвязи с задачами оптимизации использования оборудования в потоках ШП и выбора моделей швейных изделий, решаемых в рамках задачи построения СРТ.

11. Апробации представленных АиПО показали перспективность разработанных методических подходов при решении многомерных задач организации и автоматизации производства, однако выявили также резервы и необходимость совершенствования как методических схем при решении конкретных практических задач (совершенствование выбора аппроксимационных базисов и агоритмических схем), так и технических средств и приемов реализации разработанных агоритмов (использование быстрых систем программирования и ЭВМ).

12. Основные результаты работы внедрены на швейных предприятиях АО "Трибуна" (автоматизированная трзнспортно-сшгадская система фурнитуры) с годовым экономическим эффектом 9.83 тыс. руб. (по данным 1990 г.) и АО "Мир" ( ИПС "Поток", включающая систему построения СРТ и выбора оборудования) с годовым экономическим эффектом 51 мн.руб. (по данным 1993 г.).

Основные результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Гончаренко В.Н., Фоменко И.В. Построение баз данных для автоматизированного проектирования промышленных роботов для легкой и текстильной промышленности //Разработка и совершенствование систем автоматизации текстильной и легкой промышленности на основе микропроцессорной техники. Межвуз. сб.научн.тр. -Л., изд. ЛИТП им.С.М.Кирова, 1988, с. 114-118.

2. Гончаренко В.Н., Фоменко И.В. Задачи учета в построении системы управления гибким автоматизированным производством в легкой промышленности /Моделирование и оптимизация систем управления производственными процессами в текстильной и легкой промышленности: Межвуз.сб.науч.тр. -Л.: ЛИТП им. С.М.Кирова, 1989. с. 113-116. ^

3. Фоменко И.В. Анализ показателей функционирования гибкого автоматизированного швейного производства // Системы автоматизации как элемент гибких производственных комплексов в

^текстильной и легкой промышлеш&зти: Межвуз.сб.науч.тр. '-Л.: ЛИТП ИМ. С.М.Кирова, 1990. с. 42-48.

4. Ро^ототехнические системы в текстильной и легкой промышленности (материалы книги) /В.А.Климов, В.Н.Гончаренко, А.А.Гаку-лич и др.-М.: Легпромбытр&дат, 1991.-312 с.

5. Гончаренко В.Н., Фоменко И.В. Использование интегральных

показателей высоких порядков в решении многокритериальных задач // Методы и средства автоматизации контроля регулирования в текстильной и легкой промышленности: Межвуз.сб. науч.тр. -Л.: ЛИТП им. С.М.Кирова, 1991. с. 31-35.

6. Гончаренко В.Н., Фоменко И.В. Особенности построения БД для швейной промышленности /Моделирование систем автоматизации

и контроля технологических процессов текстильной и легкой промышленности Межвуз.сб. науч.тр. -Л.: ЛИТП им. С.М.Кирова, 1992. с. 22-26.

7. Фоменко И.В., Калашников Д.В. Система управления устройством правки утка/Автоматизированное проектирование систем управления технологическими процессами текстильной и легкой промышленности: Сб. научных трудов -СПб.: ЛИТП им. С.М.Кирова, 1994. с.51-54

8. Фоменко И.В., Голубев М.И., Мишенин O.A. Расширение ассортимента и повышение производства швейных изделий на базе ВТ/ Перспективные материалы и изделия легкой промышленности: Материалы научно-практической конференции -СПб.: СПбГУТД, 1994. с 29-30.

9. Архипов A.B., Климов В.А., Фоменко И.В. Развитие ассимптоти-ческих методов для прикладных задач дискретной оптимизации: Материалы научной конференции. -Пущино: 1994.

10. Романов В.Е., Архипов A.B., Дедус А.Ф., Климова Е.В., Сигаче-ваВ.В., Энтин В.Я., Сурженко Е.Я., Лукичев С.И., Литвинчук В.Л., Фоменко И.В., Акопдоканян Г>М., Батайс Д.Г. Сложные случаи оптимизации и сопровождающие принципы решаемости /тезисы докладов на второй международной конференции Математика, Компьютер, Образование - Москва-Пущино: 1995, -7с.

Лицензия №020712 от 02.02.93 г. Оригинал подготовлен автором

Подписано к печати31 .10.95 г. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная Уч.-изд.п. 1,3. Усл.печ.л.1,2 Заказ i&S Тираж 100 экз.

Отпечатано на ротопринте СПбГУТД 191028, С.-Петербург, ул.Моховая, 26

Похожие диссертации