Исследование моделей управления запасами для систем автоматизированного управления хлопко-прядильным производством тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Вахромеева, Екатерина Николаевна

• Вахромеева, Екатерина Николаевна
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вахромеева, Екатерина Николаевна

Введение.

Глава 1 Задача управления запасами и ее роль в управлении производственными процессами.

1.1. Этапы решения задач управления запасами.

1.2. Структура систем складского хозяйства и управления запасами

1.3. Классификация систем управления запасами.

1.4. Математические модели управления запасами.

1.4.1. Модели управления запасами при известном спросе.

1.4.2. Динамическая модель управления запасами.

1.4.3. Многономенклатурные задачи.

1.4.4. Многофазные системы управления запасами.

1.4.5. Система с последовательной структурой.

1.4.6. Двухфазная иерархическая система и распределение спроса

1.5. Особенности управления запасами на текстильном

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование моделей управления запасами для систем автоматизированного управления хлопко-прядильным производством»

Выводы по первой главе.50

Глава 2 Разработка математической и компьютерной моделей функционирования складов сырья и готовой продукции.52

2.1. Простейшая детерминированная модель однопродуктового склада.52

2.2. Имитационная модель многопродуктового склада 58

2.3. Модель производственной программы.63

2.4. Модель производственных переходов как последовательности складов.69

2.5. Модели работы склада в интерактивном режиме.74

Выводы по второй главе.84

Глава 3 Имитационные модели складского хозяйства и управления производственными переходами как последовательностью складов 86 3.1. Исследования колебаний запасов на складе продукции с использованием спектрального анализа.87

3.2. Исследование работы склада на устойчивость к случайным помехам.94

3.2.1. Исследование влияний случайных вариаций в объемах поставок сырья и полуфабрикатов.95

3.2.2. Исследование влияний случайных вариаций в потреблении сырья и полуфабрикатов.98

3.2.3. Исследование влияний случайных вариаций в длительности интервалов между поставками сырья и полуфабрикатов.100

3.3. Исследование изменения интервала между поставками в зависимости от исходных параметров.102

3.4. Эксперименты с моделью производственных переходов как последовательности складов.104

Выводы по третьей главе.121

Глава 4. Разработка автоматизированного модельного исследовательского комплекса управления складским хозяйством и производства на ткацких фабриках.123

4.1. Обобщенная функциональная схема автоматизированного комплекса.123

4.1. Детализированная функциональная схема автоматизированного комплекса.126

4.3. Схема программного проекта автоматизированного комплекса 132

4.4. Примеры экранных форм.135

Выводы по главе 4.146

Общие выводы.147

Литература.149

Приложения.155

Введение

Склады сырья, полуфабрикатов и готовой продукции являются одним из важнейших элементов любого производственного предприятия, а задача управления складом - классической задачей управления запасами и центральным объектом исследований теории управления и промышленной логистики.

Данная задача, как известно, относится к классическим задачам управления запасами, рассмотренных с различных точек зрения в различных литературных источниках [3, 6, 7, 8, 12-15, 19, 23, 25-28, 31-68]. Анализ разработанных математических моделей показал, что они позволяют учесть большинство факторов и разнообразие особенностей для каждого из типов задач управления запасами. Однако это же разнообразие привело к тому, что до сих пор для каждого реального производства приходится разрабатывать специальные модели, учитывающие именно его особенности и адаптированные к конкретным задачам данного производства.

Одна из особенностей управления запасами для прядильного производства заключается в том, что в прядильном производстве наряду с отдельными переходами используются довольно широко поточные линии, особенно на предварительных переходах: питания, рыхления, смешивания, очистки. Причем, несмотря на то, что и сам процесс идет непрерывно, и потоки волокнистого материала непрерывные, но накопители для выравнивания и обеспечения надежной работы этих систем все равно присутствуют. В качестве таких накопителей используют, в качестве таких накопителей используют решетки транспортирующие, бункеры накапливающие и конденсоры (сетчатые барабаны на поверхности которых также накапливается волокнистый материал). Таким образом, задача управления запасами остается актуальной для непрерывных производств.

Целью данной диссертационной работы является решение важной научно-технической задачи исследования возможностей автоматизации имитационного моделирования работы складов на хлопкопрядильных производствах. Процесс решения этой задачи включает в себя следующие этапы: исследование существующих моделей управления запасами для систем автоматизированного управления хлопкопрядильным производством; разработка компьютерной модели для имитации работы складской системы управления запасами с возможностью интерактивного управления; разработка математической модели имитации работы одно-продуктового и многопродуктовых складов; проведение компьютерных экспериментов по изучению влияния случайных помех на работу склада; разработка структуры автоматизированного комплекса для имитации работы многопродуктового склада с возможностью интерактивной работы.

Объектом исследования являются модели управления запасами для автоматизированных управления хлопкопрядильных производств, имитационное планирование систем и автоматизация методов моделирования В работе использованы методы математического и имитационного компьютерного моделирования, спектрального анализа, математической статистики, исследования склада и логистики.

В результате выполнения поставленной научно-технической задачи в работе впервые были построены алгоритмы имитации работы одно и многопродуктовых складов для хлопкопрядильного производства с учетом различных случайных факторов. Построена модель многопродуктового производства как система складов, что позволило изучить стабильность работы производства и возможные нарушения этой стабильности в следствии рассогласования отдельных переходов. Предложена интерактивная модель оперативного контроля функционирования производства с точки зрения отдельных машин по переходам. Проведены исследования влияния различных факторов на функционирование склада в виде компьютерных экспериментов и получены зависимости показателей стабильности работы производственной системы от этих факторов. Практическая значимость и реализация результатов работы заключается в том, что по итогам работы создан программный комплекс, который на базе разработанных имитационных моделей позволяет осуществлять как оперативный контроль за материальными потоками в производственных условиях так и прогнозировать возможность вариантов управления складами, запасами сырья и полуфабрикатов между переходами, отслеживать управление производственной программы.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Вахромеева, Екатерина Николаевна

Выводы по главе 4.

1. Разработана функциональная схема автоматизированного комплекса работы склада и производств.

2. Разработана структура и база данных для хранения информации по результатам исследования и моделирования, средства визуализации результатов исследования.

3. Разработана модель производственных переходов как системы складов с возможностью интерактивной работы.

4. Разработано базовое программное обеспечение для автоматизированного комплекса, реализованное на языках Delphi и Matlab.

5. В процессе работы с программным комплексом была накоплена база данных различных вариаций работы склада, что облегчает процесс прогнозирования и дальнейшей работы с программой

6. Выполнена верификация, отладка и тестирование программного продукта, показавшие, что разработанный программный комплекс является эффективным средством имитации работы многопродуктового склада с целью прогнозирования, а также средством управления складом в реальном режиме времени.

1. В результате выполнения научных исследований решена важная научно-техническая задача разработки методологии и комплекса алгоритмов для моделирования работы складского хозяйства и производственных линий. Создана автоматизированная система моделирования , которая позволяет повысить эффективность работы складского хозяйства, управлять запасами сырья на производстве и выбирать наиболее рациональные режимы работы складского хозяйства.

2. На основании анализа моделей управления запасами разработаны компьютерные модели и алгоритмы управления многопродуктовыми и однопродуктовыми складами. Разработанные модели позволяют решать задачу оптимизации управления складом в зависимости от конкретной постановки задачи: выбор оптимального объема склада, выбор оптимального объема поставок, определение порядка оформления заказов на поставку сырья каждого вида

3. Разработанные алгоритмы позволяют оценивать управление складским хозяйством в условиях, приближенным к реальным, при влиянии разнообразных случайных факторов на объем поставок, потребление запасов сырья на складе, а также влияние случайных факторов на длительность интервалов между поставками сырья.

4. Показано, что как слишком большие так и слишком маленькие значения входных параметров модели (объема на складе, страховочного объема заказа, среднего уровня потребления, критического уровня запаса) приводят к увеличению длительности поставок, тогда как существуют такие значения Qmin, Msr, qmin , при которых интервал между поставками имеет наименьшее значение.

5. Для решения задач управления производством и обеспечения бесперебойной и ритмичной работы всех переходов прядильного производства была разработана модель этого производства в виде последовательности складов.

6. Для создания возможности оперативного управления производственным процессом, рассматриваемым как складское хозяйство, была разработана интерактивная модель управления складом. Данная модель содержит в себе информацию о состоянии отдельных машин по переходам, запасам сырья, запасам полуфабрикатов. Причем, данная схема включает в себя не только отображение информации, но и все необходимые расчеты по количеству расходуемого сырья,

7. Интерактивная модель управления складом позволяет прогнозировать время выработки запасов сырья и необходимости новых поставок, возможные простои оборудования или переполнения запасов по переходам. Тем самым наличие такой схемы создает основу для оперативного интерактивного компьютерного управления производством

8. Эксперименты с разработанными моделями показали малые затраты времени на моделирование, что подтверждает эффективность использования методов компьютерной статистической имитации поточных линий в системах оперативного управления производством.

9. На основе разработанных алгоритмов и моделей был создан моделирующий программный комплекс, позволяющий выполнить все функции, связанные с работой складского хозяйства и управлением сырья и запасов на хлопкопрядильном производстве

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вахромеева, Екатерина Николаевна, 2007 год

1. Акорф Р., Сасиени М. Основы исследования операции. - М.: Мир, 1971 г

2. Аникин Б.А.Логистика: Учебное пособие. М; Инфра - М.; 2002г.

3. Бездудный, Ф.Ф, Павлов, А.П. Математические методы и модели в планировании текстильной и легкой промышленности. -М.: Легкая промышленность, 1979г-440с

4. Беллман Р., Динамическое программирование. М.: Иностр. Лит, 1960г.

5. Беллман Р., Гликсберг И., Гросс О., Некоторые вопросы математической теории процессов управления. М. ИЛ, 1962г.

6. Булинская Е.В. Некоторые задачи оптимального управления запасами. Канд. Диссертация. М.:, Математический институт им В.А. Стеклова, 1965г.

7. Букан Дж., Кенигсберг Э. Научное управление запасами. М.: Наука, 1967г.

8. Ватник П.А. Об оперативном управлении производством при наличии случайных возмущений. В сб. Все вопросы автоматизации и управления производством. ЛГУ, 1965г

9. Вентцель Е.С. Элементы динамического программирования. -М.: Наука, 1964г.

10. Гаджинский А.М.Основы логистики. М.: ИВЦ «Маркетинг», 2002.-105с.

11. Глушков В.М. Введение в АСУ,- М.Техника, 1972г.

12. Голенко Д.И. Статистические методы сетевого планирования и управления. М.: Наука, 1968г

13. Григорьев М.Н., Долгов А.П., Уваров С.А. Управление запасами в логистике: Методы, модели, информационные технологии. Бизнес-пресс, 2006г.

14. Турин JI.C., Дымарский Я.С., Меркулов А.Д. Задачи и методы оптимального распределения ресурсов.- М.: Советское радио, 1968г.-465с

15. Ильин А.И. Планирование на предприятия. Минск, Новое знание, 2000.- 256 с.

16. Каток А.Б. Хасселблат Б., Введение в современную теорию динамических систем/ пер. с англ. Кононенко А. при участии Ферлегера С. М.: Факториал, 1999г — 768с

17. Катовник В.Я., Полуэктов Р.А. Многомерные дискретные системы управления. М.: Наука, 1966г.

18. Катрич С.В. Процесс принятия решений и АСУ. М.: Наука, 2000г

19. Кендал М. Дж, Стьюарт А. Теория распределений Пер. с англ. -М.: Наука, 1966г-587с

20. Климов Г.П. Стохастические системы обслуживания. М.: Наука, 1966

21. Корн Г. А. Моделирование случайных процессов на аналоговых и аналого-цифровых машинах. М.: Мир, 1968. 316 с.

22. Кофман А., Анри-Лабордер А. Методы и модели исследования операций. Целочисленное программирование М.: Мир, 1977г, 432 с

23. Лившиц Н. А., Пугачев В. Н. Вероятностный анализ систем автоматического управления. Т. I, II. М.: Советское радио, 1963. 896 с. 484 с.

24. Лившиц В.Н. Выбор оптимальных решений в технико-экономических расчетах. М.: Экономика, 197г.

25. Лукинский B.C. Модели и методы теории логистики. СПб.: Питер, 2003.- 175 с

26. Майкл Р. Линдере, Харольд Е. Фиерон. Управление снабжением и запасами. М.: Полиграфуслуги, 2006. - 768 с.

27. Мамиконов А.Г. Теоретические основы автоматизированного управления. М.: Высшая школа, 1994г.

28. Негойце К. Применение теории систем к проблемам управления. Мир, М.: 1981

29. Неруш Ю.М. Логистика М.: Юнити-Дана, 2001. - 3 89с

30. Первозванский А.А. Динамическая модель управления производственной системой и ее приближенная оптимизация, Автоматика и телемеханика, №8, 19г

31. Первозванский А.А. Математические модели в управлении производством. М.: Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», 1975. -616с

32. Поспелов Г.С., Тейман А.И. Автоматизация процессов управления разработками больших систем или сложных комплексов, Изв. АН СССр, Техническая кибернетика №4

33. Прабху П. Методы теории массового обслуживания и управления запасами. Пер. с англ. Под ред. И.Н. Коваленка. М.: «Машиностроение», 1969г.

34. Райбман Н.С., Чадеев В.М. Построение моделей процессов производства. М.: Энергия, 1975.

35. Рубальский Г.Б Вероятностные модели управления запасами с непрерывным временем. Канд. Дис., МФТИ, 1972г.

36. Рубал ьский Г.Б. Управление запасами при случайном спросе (модели с непрерывным временем) Под ред. И.А.Ушакова. -М.: Сов. Радио, 1977г. 160с

37. Рыжиков Ю.И. Многономенклатурная задача об управлении запасами. Известия АН СССР. Техническая кибернетика, 1966г, №4

38. Рыжиков Ю.И. Оптимальное управление запасами при случайной задержке поставок. Известия АН СССР. Техническая кибернетика, 1966г. № 4

39. Рыжиков Ю.И. Теория очередей и управление запасами. Спб: Питер, 2001 -384с

40. Рыжиков Ю.И. Управление запасами. М.: Наука, 1969г.

41. Сакович В.А. Модели управления запасами. Минск: Наука и техника, 1986г. 319с

42. Саломатин Н.А, Беляев Г.В, Петроченко В.Ф., Прошлякова Е.В. Имитационное моделирование в оперативном управлении производством. М.: Машиностроение, 1984г. - 208с

43. Севостьянов А.Г., Севостьянов П.А. Моделирование технологических процессов (в текстильной промышленности). М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 344с.

44. Севостьянов П.А. Математические методы обработки данных. М.: МШТУ им. А.Н. Косыгина, 2004г

45. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1998. - 319с

46. Сытник В.Ф., Рогач И.Ф., Тихонова И.А. Имитационная динамическая модель управления запасами при случайных поставках и детерминированном спросе. Киев. Вища школа, 1975г

47. Трувцев Н.И., Трувцев Н.Н. Прядение (технология и оборудование прядения смежных волокон. М.: Легкая индустрия, 1966 -277с

48. Уайт О.У. Управление производством и материальными запасами/Пер. с англ. М.: Прогресс, 1978г. - 304с

49. Хедли Дж. Уайтин Т. Анализ систем управления запасами. Пер. с англ. Под ред. A.JI. Райкина. М.: Наука, 1969

50. Ховард Р., Динамическое программирвоание и Марковские процессы., Пер. с англ. М.: Советское радио, 1964

51. Хрущкая B.C. Комплексное нормирование и управление материальными запасами. Труды института народного хозяйства имени Г.В. Плеханова, М. вып. 29, 1965г.

52. Хруцкой Е.А. Проблема эффективности принятия решений на примере материально-технического снабжения. -М.: Наука, 1983.-330с

53. Хэнссмен Ф. Применение математических методов в управлении производством и запасами. Пер. с англ. М.: Прогресс, 1966г.

54. Штойян Д. Качественные свойства и оценки стохастических моделей. М.: Мир, 1979 - 268с

55. Юдин Д.Б., Цой Э.В., Априорные решающие правила в многоэтапных задачах стохастического программирования, Экономика и матем. Методы, т. IX, вып., 1973

56. Ackoff R.L. Production and inventory control in a chemical process. OR, v.3, 1995, №3

57. Arrow K.J, Karlin S., Scarf H. Studies in the Mathematical Theory of Inventory and Productio <Stanford University Press, 1958

58. Arrow K.J., Harris, Marshak, Optimal inventory policy, Econometrica, v. 1951, 250 272

59. Barrsh N.N. Economic analysis. For engineering and managerial decision making. McGraw-Hill, N.Y., 1962

60. Carr C.R. Howe C.W. Quantitative decision procedures in management and economics. Deterministic theory and applications, McGraw-Hill, N.Y. 1964

61. Gani J. Problems in the probability theory of storadge systems. J. Roy. Stat. Soc. В19. 181-206. 1957

62. Harris F. operations and cost (Factory management series). Chicago, A.W. Shaw Co., 1915

63. Raymond F.E., Quantity and economy in manufacture, McGraw. -Hill, N.Y. 1931

64. Pertrovie R., Silver E.A. Decision systems for inventory management and production planning. N.Y. Wiely, 1979

65. Prabhu N.U. On the ruin problem of collection risk theory. Ann. Math. Stat, 1961

66. Starr M., Miller D., Inventory control: theory and practice. Prentice-Hall, N.Y., 1962

67. Wagner H.M., Statisticaal management of inventory systems, Publications in operations research, №6/j. Wiley, N.Y., 1962

68. Нач. производственного отдела