sterowanie i harmonogramowanie produkcji.doc

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

ukłąd

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=[x1,x2,…,xm]

oraz

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

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 ...