Объективно в России существуют предпосылки для ускоренного экономического роста. Однако существуют факторы, сдерживающие развитее отечественных наукоемких отраслей промышленности, в частности, машиностроения:
- недостаточный уровень на ряде предприятий технологии, организации производства и оперативного маркетинга;
- высокая энергоемкость продукции;
- недостаточный уровень качества ряда образцов выпускаемой продукции;
- уход из наукоемких отраслей значительного числа квалифицированных научных сотрудников и специалистов, а также незначительный приток новых кадров;
- ограниченность собственных и внешних инвестиций в развитие производства.
В настоящее время в основу концепции развития различных наукоемких отраслей промышленности, в частности, машиностроения, авиастроения и других, положена ориентация России на инновационную модель развития промышленности, обеспечивающую технологическую независимость и безопасность страны с учетом усиления роли государства в управлении инновационными процессами с их законодательной и финансовой поддержкой.
Структурная политика государства постепенно переориентируется с оказания поддержки неэффективным предприятиям на стимулирование процессов реструктуризации и реформирования предприятий, повышения их эффективности, содействия процессам интеграции и образования крупных компаний, повышение инновационной активности и стимулирование опережающего развития высокотехнологического сектора экономики.
В связи с этим среди российских предприятий повышается потребность в организации качественного управления производственным процессом.
В последнее время большое внимание уделяется операционному менеджменту и совершенствованию оперативного управления производством.
Одной из важнейших задач, решаемых производственным менеджером, является выбор рациональных форм первичных производственных систем и формирование оптимальных моделей их функционирования.
Задача моделирования производственных процессов включает в себя, во-первых, формирование производственной программы выпуска изделий предприятием; во-вторых, формирование производственных программ цехам; в-третьих, формирование производственных программ участкам; в-четвертых, формирование модели процесса обработки деталей или сборки сборочных единиц.
Назначением моделирования процессов производства является описание движения предметов труда по всем рабочим местам их обработки или сборки во времени. Формируемая модель должна дать ответ на вопросы: где, когда и в каких количествах должны находиться в процессе производства детали и сборочные единицы любого наименования.
Модель процесса производства является организующим началом для своевременного планирования работ на всех рабочих местах технологических линий, производственных участков, цехов и предприятия в целом.
Наиболее просто задача моделирования решается для однопредметных производственных участков и сводится к синхронизации технологических процессов отработки деталей. Решение задачи моделирования для многопредметных участков осложняется тем, что она может решаться для различных форм организации процессов производства.
Наиболее рациональной и перспективной формой организации процессов производства на многопредметных производственных участках является поточно-групповое производство. В этом случае создаются предпосылки для использования более прогрессивных технологических процессов изготовления деталей и сборки сборочных единиц и изделий, применение поточных принципов организации производства на предприятиях не только массового и крупносерийного производства, но и серийного, и мелкосерийного, а это важно, так как удельный вес предприятий серийного и мелкосерийного производства в машиностроении весьма велик.
Задача оптимизации при моделировании производственных процессов возникает в связи с тем, что принимаемая очередность обработки деталей существенно влияет на совокупный цикл обработки. Поэтому за критерий решения задачи оптимизации принимается минимизация длительности совокупного цикла обработки деталей.
Довольно часто задача оптимизации производственных процессов сводится именно к выбору оптимальной очередности обработки деталей. В связи с этим разработано достаточно много методов математического моделирования, исключающих необходимость оценки всех возможных вариантов и позволяющих автоматизировать процесс выбора, так как реализация задачи моделирования вручную и особенно задачи моделирования групповых поточных линий сопряжена с большими затратами труда и времени. Это объясняется тем, что такие линии допускают обработку на них деталей большой номенклатуры. Часто в реальных условиях производства номенклатура обрабатываемых каждой линией деталей исчисляется не только десятками, сотнями и даже тысячами наименований, что предполагает обработку огромных объемов информации.
Анализ показывает, что наиболее удачными методами поиска оптимальной очередности запуска деталей в обработку являются: матричный метод, предложенный В.А. Петровым; метод оптимизации по правилам приоритета, разработанный А.А. Колобовым, и аналитический метод, предложенный Ф.И. Парамоновым 1 .
Матричный алгоритм оптимизации порядка запуска деталей на многономенклатурном производственном участке основан на дискретном программировании, все исходные и промежуточные данные представляются в виде наборов матриц, и на основе нескольких расчетных параметров формируются правила оптимального поиска решения. Однако этот метод не учитывает влияния пооперационных трудоемкостей и позволяет искать лишь случайную очередность обработки, т.е. метод является весьма субъективным, так как в его основу положен сугубо эмпирический поход. Суть метода, основанного на правилах приоритета, состоит в том, что в случаях конфликтных ситуаций, когда на один станок претендуют одновременно несколько деталей, то предпочтение отдается по какому-либо приоритету. Поскольку выбор такого приоритета субъективен и не дает гарантии поиска математического оптимума, то к настоящему времени предложено большое множество приоритетов. Оценивая этот метод, необходимо отметить, что при некоторой упорядоченности он имеет следующие недостатки: допускаются перерывы в процессе обработки деталей, а также в основу решения задачи принимается последовательная форма организации процесса во времени, что удлиняет длительность совокупного цикла.
В основу аналитического метода 1 определения оптимальной очередности запуска деталей в обработку положен принцип минимизации совокупного цикла обработки группы деталей путем анализа величин смещения. Этот метод более трудоемкий по сравнению с предыдущими, но он учитывает взаимное влияние пооперационных трудоемкостей обработки деталей на совокупный цикл их обработки и является наиболее объективным.
Анализ показывает, что наиболее универсальным методом моделирования является именно метод моделирования многогрупповых поточных линий. Его универсальность заключается в том, что модели, описывающие процесс производства на однопредметных, многопредметных и одногрупповых поточных линиях, можно представить как частные модели многогрупповых поточных линий. Задача моделирования сводится к тому, чтобы время опережения начала и окончания обработки партии деталей каждого наименования на передающем и получающем детали рабочих местах обеспечивало непрерывную обработку партии деталей с максимальной параллельностью.
Длительность совокупного цикла может быть определена как смещение запуска деталей в обработку на последнем рабочем месте относительно первого рабочего места плюс время обработки на нем всей группы деталей. Следовательно, совокупный цикл может быть определен по формуле:

При оптимизации последовательность (очередность) запуска деталей в обработку должна приниматься такой, чтобы деталь каждой очереди обработки обеспечивала минимальную составляющую в совокупном цикле обработки деталей.
Очевидно, что вторая составляющая формулы (1) не зависит от принимаемого варианта очередности запуска обрабатываемых деталей, следовательно критерием оптимизации является
Поэтому при определении детали первой очереди обработки определяется смещение по каждой детали. Минимальная величина из всех найденных укажет на деталь первой очереди. Затем к детали первой очереди обработки присоединяется каждая из оставшихся деталей. И для каждой пары деталей вновь рассчитывается .
Минимальное значение из всех найденных теперь укажет на деталь третьей очереди обработки и так далее.
В результате искомая очередность определяется за число итераций, равное количеству наименований деталей, обрабатываемых моделируемой производственной системой. Кроме того, при последней итерации окажутся найденными и смещения aj по всей совокупности технологически связанных пар рабочих мест.

При определенных условиях можно улучшить результаты оптимизации, применяя некоторые правила, которые базируются на анализе разностей времени обработки i-ой партии деталей на передающем и получающем рабочих местах связанной пары . Эти разности могут быть положительными или отрицательными. Первая из них при определенных условиях входит составляющей в суммарное смещение , а вторая может выступить в роли компенсатора , т.е. разность ( ) со знаком "минус" способна "гасить" положительную разность ( ) деталей последующих очередей обработки.
Поэтому, во-первых, если на очередной итерации определения очередности запуска деталей в отработку окажется, что какая-либо деталь (или несколько деталей) не имеет компенсаторов ни на одной из связанных пар рабочих мест, то ее следует запускать в последнюю очередь.
Во-вторых, если на очередной итерации у всех обрабатываемых деталей на какой-либо из связанных пар рабочих мест отсутствуют компенсаторы, то в этом случае при выборе детали i-ой очереди обработки найденные значения суммарного смещения необходимо скорректировать на величину ( ) со знаком "плюс", так как такие разности без коррекции полностью входят в эти последние значения.
В-третьих, если на очередной итерации у какой- либо детали на какой-либо из связанных пар рабочих мест положительные разности ( ) по абсолютной величине больше величины компенсаторов, то в найденных значениях необходимо учитывать лишь абсолютную величину суммы отрицательных разностей.
В-четвертых, если на очередной итерации окажется два или более минимальных значения суммарных смещений , то предпочтение необходимо отдавать детали, имеющей больший суммарный компенсатор.
Анализ большого объема статистических исследований позволяет сделать вывод, что использование вышеприведенных правил позволяет улучшить алгоритм поиска оптимальной очередности запуска деталей в обработку, обеспечивая сокращение совокупного цикла в два и более раза.
Результатом моделирования процесса обработки деталей или сборки сборочных единиц является формирование расписаний работы рабочих мест на принятый шаг управления. За шаг управления может приниматься рабочая смена, рабочий день, рабочая неделя и т.д. Выбор шага управления определяется достигнутым организационным уровнем и принимается таким, чтобы в течение шага не происходили необратимые процессы, нарушающие стабильность функционирования управления системы. Шаг может изменяться с течением времени при условии повышения уровня организации процесса производства. Чем стабильнее процесс производства, тем больше может приниматься шаг управления. Для принятого шага управления формируются расписания работы рабочих мест производственной системы. Исходной основой для их формирования является технологическая информация, а именно, затраты времени на наладку и подналадку оборудования, принятый размер партии запуска и время смещений запуска деталей в обработку.
При функционировании производственной системы могут быть сбои в ее работе. Такие сбои могут быть вызваны поломкой оборудования, браком в производстве, несвоевременной подачей материала и инструмента на рабочие места, болезнями рабочих и другими возмущающими воздействиями, возникающими при функционировании системы. Под их воздействием фактическое выполнение расписаний рабочими местами может отклоняться от запланированного. Следовательно, для оценки фактического состояния системы необходим учет фактического выполнения расписаний. Поэтому, во-первых, необходимо имитировать фактический ход производства и, во-вторых, провести учет выполнения заданных расписаний рабочими местами.
Далее, на основе данных о фактическом выполнении расписаний за шаг управления по его окончании необходимо провести анализ запланированных расписаний. Его результатом являются координаты по каждому рабочему месту, начиная с которого нужно формировать расписание на очередной шаг управления. Такие координаты в свой состав включают номер детали, которая находилась в обработке на момент окончания шага управления, и количество обработанных деталей из ее партии на тот же момент времени.
На функционирующую производственную систему, кроме названных внутренних возмущений, могут воздействовать и внешние возмущения. Последние могут возникать при изменении конъюнктуры рынка; требований потребителя выпускаемых изделий, связанных с улучшением их качества; вносимых конструкторских и технологических изменений.
Поэтому перед формированием расписаний на каждый очередной шаг управления необходимо внесение изменений в исходную информацию для того, чтобы исходная информация адекватно отображала реальное состояние управляемого объекта. А это, в свою очередь, перед формированием расписаний на каждый очередной шаг управления требует коррекции исходной модели процесса производства. Такая коррекция производится по уже описанному алгоритму моделирования процесса производства. И лишь после такой коррекции производится формирование расписаний на очередной шаг управления. Предварительно, в случае необходимости, производится перераспределение сводного технологического маршрута обработки деталей по рабочим местам системы, которое производится в случаях, если в результате изменения ситуации в управляемом объекте появляется перегрузка или недогрузка отдельных рабочих мест.

Литература

1. Парамонов Ф.И. Моделирование процессов производства. М.: Машиностроение, 1984.-231с.
2. Михайлова Л.В., Парамонов Ф.И. Формирование и оперативное управление производственными системами на базе поточно-группового производства. М.: Изд-во МАТИ-РГТУ, 1999.-40с.