У цій статті
- Що вирішує календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва
- Одиничне та дрібносерійне виробництво, потокове виробництво, гнучке одиничне та дрібносерійне виробництво і виробництво на замовлення
- Приклад календарного планування одиничного та дрібносерійного виробництва: перетин технологічних маршрутів завдань A і B
- Де календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва проявляється в SkyPlanner
- Вхідні дані, завдяки яким графік одиничного та дрібносерійного виробництва стає придатним до використання
- Підключіть дані про замовлення до моделі планування
- Методи календарного планування та цілі, яким вони служать
- Що змінюється, коли B термінове або верстат недоступний?
- Що перевірити, перш ніж відмовлятися від електронної таблиці
- Поширені запитання
- Що таке календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва?
- Чим календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва відрізняється від планування потокового виробництва (flow shop)?
Головна » Ресурси » Календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва: визначення, приклад і методи
Орієнтовний час читання: 15 хвилин
Календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва призначає час початку та спільні виробничі ресурси завданням, технологічні операції яких мають різні задані маршрути. Воно зберігає послідовність технологічних етапів кожного завдання та не допускає, щоб конкуруючі операції одночасно використовували один і той самий ресурс. У результаті виробничі команди бачать, що можна запускати далі, а що має зачекати.
Головне
Графік одиничного та дрібносерійного виробництва пов’язує технологічний маршрут кожного завдання зі спільною доступністю робочих центрів, а не лише з місцем завдання в списку замовлень.
Різні верстати можуть паралельно обробляти різні завдання, але кожне завдання має дотримуватися своєї послідовності технологічних операцій.
Найкоротший загальний час виконання та крайній термін термінового клієнта можуть вимагати різних графіків.
У SkyPlanner модель технологічного маршруту формують упорядковані технологічні етапи та допустимі робочі центри; Arcturus, рушій планування SkyPlanner, перераховує заплановані роботи, а Gantt відображає їх.
Перш ніж використовувати Reschedule all, перевірте розміщення завдань і дані технологічних маршрутів: ця кнопка повторно оптимізує завдання, які вже розміщено на Gantt.
Що вирішує календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва
У механічному цеху одне замовлення може потребувати фрезерування, а потім свердління, тоді як інше — спочатку свердління, а потім фрезерування. Обидва замовлення конкурують за ті самі верстати, але наступний придатний верстат у них різний. Саме по собі сортування замовлень за датою доставки ще не підказує оператору фрезерного верстата, яку операцію можна починати.
Графік вирішує три взаємопов’язані питання: яка технологічна операція готова до виконання, який ресурс може її обробити і коли вона може бути виконана. Готовність залежить від попередніх операцій і виробничих вхідних ресурсів. Доступність ресурсу залежить від іншої роботи, яку вже призначено цьому ресурсу. Тому зміна одного призначення може вплинути на кілька замовлень далі на їхніх технологічних маршрутах.
Календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва — це окрема задача в межах календарного планування виробництва. Календарне планування виробництва охоплює і випадки з простішими або більш повторюваними технологічними маршрутами. Ця відмінність важлива, тому що єдина послідовність замовлень для всього заводу не здатна повністю описати послідовність операцій на кожному робочому центрі.
Одиничне та дрібносерійне виробництво, потокове виробництво, гнучке одиничне та дрібносерійне виробництво і виробництво на замовлення
| Поняття | Що воно описує | Практичне питання |
|---|---|---|
| Одиничне та дрібносерійне виробництво | Завдання проходять власні задані послідовності технологічних операцій на спільних ресурсах | Як різним технологічним маршрутам використовувати одні й ті самі верстати без конфліктів? |
| Потокове виробництво | Завдання проходять однакову послідовність верстатів | У якій послідовності завдання мають проходити цей спільний маршрут? |
| Гнучке одиничне та дрібносерійне виробництво | Операція може виконуватися на одному з кількох допустимих верстатів | Який допустимий верстат і час початку має отримати кожна операція? |
| Виробництво на замовлення | Замовлення клієнта запускає виробництво | Коли слід запустити виробництво за конкретним замовленням? |
Класична модель одиничного та дрібносерійного виробництва призначає кожній операції заздалегідь визначений верстат. Планування гнучкого одиничного та дрібносерійного виробництва додає до задачі визначення часу ще й вибір верстата. Виробництво на замовлення описує тригер виробництва, тож підприємство може одночасно працювати на замовлення й бути організованим як одиничне та дрібносерійне виробництво.
Документація Google OR-Tools чітко показує два основні обмеження: операція виконується після попередньої, а верстат обробляє лише одну операцію одночасно. У реальному цеху робочі календарі, матеріали та люди додають до цієї базової моделі нові умови.
Приклад календарного планування одиничного та дрібносерійного виробництва: перетин технологічних маршрутів завдань A і B
Наведені нижче числа — гіпотетичні ілюстрації. Два робочі центри, фрезерування M і свердління D, доступні з моменту часу 0. Кожен виконує одну операцію одночасно. Для наочності в цьому прикладі немає часу налагодження, перерв за календарем, нестачі матеріалів чи спільного оператора, а кожна операція виконується без перерв.
Конфлікт простий: A і B потребують тих самих верстатів у протилежному порядку, тому B мусить чекати на фрезерування, навіть коли свердління вільне.
| Виробниче завдання | Перша операція | Друга операція | Загальний час обробки |
|---|---|---|---|
| A | Фрезерування M: 2 одиниці часу | Свердління D: 1 одиниця часу | 3 одиниці часу |
| B | Свердління D: 1 одиниця часу | Фрезерування M: 1 одиниця часу | 2 одиниці часу |
Якщо планувальник повністю завершить A, перш ніж почати B, A використовує фрезерування з 0 до 2 і свердління з 2 до 3. Потім B використовує свердління з 3 до 4 і фрезерування з 4 до 5. Завдання завершуються в момент часу 5, хоча свердління було вільним під час початкової операції фрезерування A.
Якщо дозволити технологічним маршрутам перетинатися, отримуємо такий допустимий графік:
| Робочий центр | Час від 0 до 1 | Час від 1 до 2 | Час від 2 до 3 |
|---|---|---|---|
| Фрезерування M | A, перша частина | A, друга частина | B |
| Свердління D | B | Простій | A |
Тепер усі роботи завершуються в момент часу 3. Це мінімальна загальна тривалість виконання (makespan) для наведеної моделі: фрезерування має обробити 3 одиниці часу роботи на одному верстаті, тож жоден допустимий графік не може завершитися раніше. B завершує свердління в момент часу 1, але не може почати фрезерування, доки A не звільнить M у момент часу 2. Простій свердління не означає, що планувальник забув якусь операцію: A ще виконує фрезерування, а B уже пройшов свердління.
Загальний час обробки становить 5 одиниць, але він розподілений між двома верстатами. Ця сума не є фактичним часом завершення роботи заводу. І навпаки, якщо розмістити обидва завдання в електронній таблиці в момент 0 без перевірки окремих операцій, це приховає їхню подальшу конкуренцію за фрезерування.
Час до завершення останнього завдання називають загальною тривалістю виконання (makespan). Цей показник корисний, коли мета — швидко завершити весь цей набір робіт. Він не показує, чи завершиться замовлення конкретного клієнта достатньо швидко. Ця відмінність стає важливою, коли B має терміновий крайній термін.
Де календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва проявляється в SkyPlanner
У SkyPlanner технологічні маршрути A і B стають упорядкованими технологічними етапами з допустимими робочими центрами: A потребує фрезерування, а потім свердління, B — свердління, а потім фрезерування. Налаштуйте в моделі виробництва робочі центри, зміни, операторів, пріоритети та матеріали й вкажіть для завдань технологічні маршрути та тривалості. Система планування дотримується заданої послідовності технологічних етапів і для кожного кроку вибирає найкращий доступний допустимий робочий центр. Програма для календарного планування виробництва від SkyPlanner автоматично планує роботи дискретного виробництва з урахуванням наявності матеріалів, змін, пріоритетів і термінів поставки. Рішення ухвалюють планувальники, а ШІ виконує їх через попередньо задані пріоритети.
Щойно A і B розміщено на Gantt, кнопка Reschedule all — кнопка перерахунку SkyPlanner, також відома як King Button — запускає перерахунок запланованих робіт в Arcturus; Gantt показує отримані призначення та послідовність. Reschedule all не переносить завдання з вкладки Unscheduled у графік. Спершу визначте початкове розміщення завдань, а вже потім оцінюйте перепланування. Щоб ознайомитися з процесом, спробуйте SkyPlanner на демонстраційних даних або скористайтеся Getting Started з підтримкою ШІ в SkyPlanner Assistant; замовте демонстрацію, щоб обговорити ваші власні технологічні маршрути та пріоритети.
Вхідні дані, завдяки яким графік одиничного та дрібносерійного виробництва стає придатним до використання
Алгоритм може впорядкувати лише ту модель виробництва, яку отримує. Перше завдання планувальника — зробити так, щоб ця модель відображала реальний цех. Для A і B почніть із технологічних маршрутів, а потім перевірте доступність і дані замовлень, які впливатимуть на графік.
| Що перевірити | Що слід визначити | Діагностика для A і B |
|---|---|---|
| Порядок обробки | Послідовність операцій відображає реальні технологічні залежності | A потребує фрезерування перед свердлінням; B — навпаки |
| Тривалості | Кожна активна операція має додатну, достовірну тривалість | Тривалість фрезерування A не можна залишати порожньою, оцінюючи дату його завершення |
| Придатність робочих центрів | Кожна технологічна операція має щонайменше один придатний робочий центр | Для фрезерування B потрібен робочий центр, здатний виконати цю операцію |
| Робочий час і доступність | Зміни та доступність виробничих ресурсів відповідають часу, коли виробництво справді можливе | M має бути фактично доступним протягом інтервалу, призначеного для A |
| Оператори | Виробнича модель враховує відповідну доступність операторів | Не можна вважати, що A і B виконуються незалежно, якщо для обох потрібна та сама людина |
| Матеріали | Наявність необхідних матеріалів відображено в моделі | B може не мати змоги почати свердління, навіть коли D вільний |
| Пріоритети та дати поставки | Зафіксовано бажаний бізнес-пріоритет і обіцяну дату | Якщо B термінове, цей пріоритет має бути видимим до перерахунку |
У SkyPlanner виробниче завдання не можна запланувати, якщо хоча б для однієї його технологічної операції немає жодного придатного робочого центру. Якщо для фрезерування B немає придатного робочого центру, багаторазовий перерахунок графіка не усуне відсутній технологічний маршрут. Спершу перевірте придатність для цієї операції. Також перевірте, чи B залишається незапланованим (Unscheduled): це окреме питання, не пов’язане зі зміною порядку вже запланованих робіт.
Getting Started створює робочі центри, вироби та потоки. Потоки поєднують упорядковані етапи процесу, тривалості та технологічні маршрути через робочі центри. Виготовлюваний виріб, готовий до роботи в потоці, потребує додатних тривалостей і технологічного маршруту для своїх активних технологічних операцій. Перевірте ці основи, перш ніж використовувати отриманий Gantt для оцінки якості планування.
Далі перевірте планування з обмеженими виробничими потужностями: для призначених робіт потрібна доступна потужність. Верстат, позначений як доступний протягом усього дня, дає іншу картину, ніж верстат, доступний лише в певну зміну. Якщо оператор спільний, для ілюстративного паралельного графіка A і B також потрібна ця додаткова перевірка потужності.
Підключіть дані про замовлення до моделі планування
Наявні системи ERP і MES забезпечують контекст даних про замовлення, вироби та виробництво. SkyPlanner інтегрується з будь-якою системою ERP або MES через відкритий REST API. Скористайтеся шляхом інтеграції, щоб визначити, як відповідні виробничі дані потраплятимуть до планувальника і яка система їх підтримуватиме.
Для A і B погодьте, звідки беруться їхні маршрути, тривалості, інформація про матеріали та дати поставки. Якщо дата поставки в ERP змінилася, а модель планування зберігає попередню дату, планувальник оцінює вже інше виробниче питання. Власник даних і узгоджене оновлення мають входити до оцінювання планування нарівні з візуальним результатом.
Методи календарного планування та цілі, яким вони служать
Методи календарного планування різняться тим, яку частину задачі вони враховують. Локальний метод диспетчеризації обирає наступну готову технологічну операцію за певним критерієм. Математична модель оптимізації враховує задані обмеження та цільову функцію. Автоматичний планувальник виробництва поєднує розрахунки календарного планування з підтримуваною виробничою моделлю підприємства.
| Підхід | Корисна відправна точка | Компроміс, який слід розглянути |
|---|---|---|
| Першим прийшов — першим обслужено | Зберігати порядок надходження зрозумілим | Рання довга операція може затримати пізніші термінові роботи |
| Найближча дата виконання | Приділяти увагу термінам, що наближаються | Термінове виробниче завдання все ще може чекати на попередню операцію або недоступний виробничий ресурс |
| Найкоротший час обробки | Просувати короткі готові операції | Довші роботи можуть чекати, навіть якщо зобов’язання перед замовником важливе |
| Критичне співвідношення | Порівнювати час до дати виконання із часом обробки, що залишився | Для співвідношення потрібні актуальні оцінки обсягу робіт, що залишилися |
| Запас часу | Порівнювати час до дати виконання мінус час обробки, що залишився | Малий запас часу сигналізує про терміновість, але не усуває конфліктів за ресурсами |
| Математична оптимізація | Досліджувати визначену ціль, наприклад загальну тривалість виконання (makespan) | Результат залежить від обмежень і цілі, включених у модель |
| Автоматичне календарне планування виробництва | Перераховувати призначення на основі актуальних технологічних маршрутів, доступності та пріоритетів | Неправильні вхідні дані все одно дають хибне уявлення про стан цеху |
Правило найкоротшого часу обробки (SPT) має конкретну гарантію в базовій моделі з одним верстатом: коли незалежні завдання доступні одночасно, часи обробки відомі, а робота виконується без перерв і без налагоджень, що залежать від послідовності, воно мінімізує середню тривалість проходження та середній обсяг незавершеного виробництва. Ця гарантія автоматично не поширюється на одиничне та дрібносерійне виробництво з перехресними маршрутами. Навчальні конспекти Вашингтонського університету з календарного планування для одиничного та дрібносерійного виробництва пояснюють результат для одного верстата та роль SPT у зменшенні незавершеного виробництва.
У прикладі з A і B вибір короткої операції свердління B першою — лише частина рішення. A усе ще може займати фрезерування, коли B до нього дійде. Планувальник має дивитися наперед, на наступний спільний ресурс, а не оцінювати послідовність лише за часом завершення першої операції.
Для стабільного й простого навантаження може бути корисним прозорий підхід на основі диспетчеризації. За перехресних маршрутів і частих змін планувальникові потрібен спосіб багаторазово оцінювати наслідки для подальших операцій.
Перш ніж порівнювати результати, чітко сформулюйте ціль. Окрім загальної тривалості виконання (makespan), цілями можуть бути запізнення (наскільки пізніше за визначені дати завершуються завдання) і тривалість проходження (час від запуску до завершення, включно з очікуванням). Ви прагнете швидко завершити всю цю групу, захистити дату для замовника B чи з’ясувати, яку обіцянку можна підтримати наявною потужністю? Порівнюйте графіки за тією самою ціллю та тими самими виробничими вхідними даними. Лише краща загальна тривалість виконання не може відповісти на всі три запитання.
Що змінюється, коли B термінове або верстат недоступний?
Припустімо, що B має бути готове в момент 2 у тому самому гіпотетичному прикладі. У графіку з перекриттям вище B завершується в момент 3. Щоб дотриматися раннішого терміну, планувальник може поставити його на фрезерування раніше за A:
| Виробниче завдання | Перша операція | Друга операція | Завершення |
|---|---|---|---|
| B | Свердління D: від 0 до 1 | Фрезерування M: від 1 до 2 | Момент 2 |
| A | Фрезерування M: від 2 до 4 | Свердління D: від 4 до 5 | Момент 5 |
Фрезерування навмисно простоює від 0 до 1, щоб бути вільним, коли B завершить свердління. B вкладається в ілюстративний термін, але весь набір завершується пізніше. Отже, завантажувати кожен верстат якомога раніше не завжди правильне рішення для термінового замовлення.
Це компроміс між пріоритетами. Планувальник вирішує, яке зобов’язання важливіше, і перевіряє вплив на A. У SkyPlanner заздалегідь задані пріоритети визначають напрям для автоматичного планування; після цього планувальник переглядає Gantt з огляду на виробничу ціль і наявні виробничі ресурси.
Тепер припустімо, що M стає недоступним протягом запланованого інтервалу фрезерування A. Оновлення доступності змінює можливі варіанти і для A, і для B, хоча жоден маршрут не змінився. Якщо інший верстат справді придатний, стає актуальним вибір верстата. Якщо жодного придатного немає, потрібно усунути брак потужності для фрезерування, перш ніж будь-яке з цих виробничих завдань зможе пройти свій маршрут до кінця.
Обмежувальний ресурс також може змінюватися залежно від складу замовлень. Фрезерування обмежує перекриття в прикладі, але додавання робіт із великою часткою свердління змінює навантаження на D. Оцінюйте вузькі місця у виробництві в контексті поточного навантаження. Не визначайте наступне вузьке місце лише за найзавантаженішим верстатом у графіку минулого тижня.
Переглядаючи оновлений графік, простежте уражене виробниче завдання через усі його технологічні операції, що залишилися. Для B раніше завершення свердління допомагає лише за умови, що за ним може відбутися фрезерування. Для A вільний проміжок для свердління допомагає лише після завершення фрезерування.
Що перевірити, перш ніж відмовлятися від електронної таблиці
Електронна таблиця може відобразити порядок технологічних операцій A і B, їхні тривалості та зайнятість робочих центрів. У малій стабільній моделі планувальник може безпосередньо перевіряти конфлікти. Підтримувати таку роботу стає важче, коли зміна вимагає переглянути багато залежних операцій, календарів виробничих ресурсів і пріоритетів замовників.
Для оцінювання наступного інструмента використайте репрезентативний виробничий сценарій. Включіть перехресні маршрути, як у A і B, один терміновий дедлайн і зміну доступності. Спершу перевірте вхідну модель, потім сам графік. Ефектна часова шкала не компенсує відсутній маршрут фрезерування чи неправильну зміну.
Корисна послідовність оцінювання така:
1. Зіставте кожну технологічну операцію з її попередником, тривалістю та придатним робочим центром.
2. Підтвердьте наявність матеріалів і доступність виробничих ресурсів на запланований виробничий період.
3. Переконайтеся, як нові виробничі завдання потрапляють у календарний план, окремо від перерахунку вже запланованої роботи.
4. Задайте пріоритети та дати поставки, які визначають рішення.
5. Перегляньте перебіг кожного виробничого завдання на Gantt і навантаження на спільні виробничі ресурси.
6. Змініть одну зі вхідних умов і перевірте наслідки як для термінового замовлення, так і для решти роботи.
Опублікована історія Eskomatic про контрактну механічну обробку містить корисне операційне спостереження: ручні черги робіт були лише частиною проблеми. Обмежена видимість матеріалів ускладнювала прогнозування дефіциту. Eskomatic описує зрозуміліші черги робіт на Gantt і автоматичне планування завантаження, що допомагають встановлювати дати поставки. У цьому випадку важливо було одночасно бачити майбутню роботу та умови, потрібні для її виконання.
Під час власної оцінки поєднайте ці два аспекти: чи розуміє команда чергу та чи відображає черга матеріали й потужності, які справді доступні? Для A і B це означає пояснити і те, чому B чекає на M, і те, чи може будь-яке із цих завдань розпочатися із наявними вхідними умовами.
Розпочніть пробну версію SkyPlanner, щоб ознайомитися з демонстраційними даними або скористатися Getting Started із підтримкою ШІ. Замовте демонстрацію з типовими технологічними маршрутами, доступністю робочих центрів і зміною пріоритету, щоб побачити, як процес календарного планування працює у вашому виробництві.
Поширені запитання
Що таке календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва?
Календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва визначає, коли кожна технологічна операція виконується на спільному виробничому ресурсі, зберігаючи послідовність технологічного маршруту кожного виробничого завдання. Його характерна складність — взаємодія різних маршрутів: у прикладі B може завершити свердління, але все одно чекати на фрезерування, бо його займає A. Оцінюйте час на рівні технологічних операцій, а не лише дати на рівні замовлень.
Чим календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва відрізняється від планування потокового виробництва (flow shop)?
Модель потокового виробництва (flow shop) задає всім виробничим завданням однакову послідовність машин. Модель одиничного та дрібносерійного виробництва дає кожному завданню власну визначену послідовність. Якби і A, і B потребували фрезерування, а потім свердління, вони мали б спільний маршрут потокового виробництва. Протилежні маршрути в цій статті створюють конфлікт календарного планування на робочому центрі фрезерування.
Що таке гнучке календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва?
Гнучке календарне планування одиничного та дрібносерійного виробництва дозволяє виконувати технологічну операцію на одній із кількох придатних машин. Рішення охоплює і призначення машини, і час виконання. Якщо B може використати другий придатний робочий центр фрезерування, це створює додатковий варіант планування. Придатність має означати, що машина справді може виконати операцію, а не просто має вільний час.
Чи є одиничне та дрібносерійне виробництво тим самим, що й виробництво на замовлення?
Ні. Виробництво на замовлення описує виробництво, яке запускається замовленням клієнта, тоді як одиничне та дрібносерійне виробництво описує роботу, організовану навколо різних технологічних маршрутів і спільних виробничих ресурсів. Замовлення A і B, виконувані під конкретного клієнта, можуть бути завданнями виробництва на замовлення з різними технологічними маршрутами. Підприємство, що працює на замовлення, може також використовувати спільний маршрут, тому сам факт запуску за замовленням не визначає топологію планування.
Які дані потрібні для календарного плану одиничного та дрібносерійного виробництва?
Почніть із впорядкованих технологічних операцій, додатних тривалостей і придатних робочих центрів, а потім додайте робочу доступність, операторів, матеріали, пріоритети та дати поставки. У SkyPlanner робочий етап без придатного робочого центру не дозволяє запланувати виробниче завдання. Якщо B немає на Gantt, перевірте технологічний маршрут і початкове розміщення, перш ніж оцінювати результат перепланування.
Який метод календарного планування одиничного та дрібносерійного виробництва варто обрати фахівцю з планування виробництва?
Обирайте метод залежно від мети та частоти змін. Прості методи диспетчеризації можуть підтримувати стабільні рішення; якщо маршрути взаємодіють, потрібно враховувати конфлікти на подальших виробничих ресурсах. Для A і B календарний план із меншою загальною тривалістю виконання (makespan) відрізняється від того, що захищає ранішу дату виконання B. Порівнюйте методи на однакових вхідних даних і з однаковим пріоритетом клієнта.
Чи можна побудувати календарний план одиничного та дрібносерійного виробництва в Excel?
Так, електронна таблиця може відображати маршрути, тривалості та зайнятість робочих центрів, але вона має перевіряти послідовності технологічних операцій і конфлікти виробничих ресурсів, а не лише перетини дат замовлень. Коли зміни раз у раз впливають на залежні операції, оцініть, скільки ручного узгодження потребує модель і чи може фахівець з планування достовірно пояснити оновлені призначення ресурсів і дати завершення.
Чи Reschedule all планує завдання з вкладки «Незаплановані»?
Ні. Reschedule all перераховує виробничі завдання, які вже розміщені на Gantt; завдання з вкладки «Незаплановані» воно не розміщує. Для A і B спершу перевірте розміщення: чи видно обидва завдання на Gantt? Якщо B залишається незапланованим, розв’яжіть питання його початкового розміщення, перш ніж порівнювати два маршрути. Так відсутнє завдання відокремлюється від питання послідовності, і фахівець з планування оцінює роботу, яка справді входить до перерахунку.
Jussi Mäntylä
Спеціаліст з планування виробництва, SkyPlanner
