Введение 4
1 Постановка задачи планирования производства 6
2 Метод решения задачи 9
2.1 Задача дискретной оптимизации 9
2.2 Алгоритмы поисковой оптимизации 11
2.3 Обзор популяционных алгоритмов 14
2.4 Генетические алгоритмы 20
3 Разработка алгоритма решения задачи 28
3.1 Функция пригодности 28
3.2 Генетические операторы 31
4 Реализация АИС для решения задачи планирования производства 36
4.1 Обоснование выбора языка программирования и среды разработки .... 36
4.2 Разработка объектной модели 39
4.3 Применение стандартной библиотеки шаблонов 41
4.4 Ограничения данной версии программы 42
5 Инструкция пользователя 44
6 Тестирование 52
7 Экономическое обоснование создания программы 55
7.1 Описание программного продукта 55
7.2 Маркетинговый анализ 55
7.3 Производственный план 59
7.4 Организационный план 61
8 Безопасность жизнедеятельности 66
8.1 Техника безопасности 66
8.2 Производственная санитария 70
8.3 Освещенность 74
8.4 Пожарная безопасность 77
8.5 Организация эвакуации 79
8.6 Вывод 80
Заключение 81
Список использованной источников 83
Приложение
В наше время задачи составления расписаний широко распространены во многих областях экономики. Они возникают повсюду, где существует возможность выбора той или иной очередности выполнения работ: при распределении работ на производстве, составлении расписания приземления самолетов, обслуживании клиентов в банках, формировании очередности выполнения программ вычислительных центров.
Практически многие задачи упорядочивания, так или иначе, решаются, поскольку самолеты приземляются, банковские клиенты устраивают свои дела и прочее. Однако большинство этих решений принимается интуитивно, поэтому автоматизация таких задач является важнейшей в экономике.
Для организации производства продукции отдельными партиями в сроки, устраивающие заказчиков необходимо: автоматизация производственных процессов, обеспечиваемая компьютерными системами проектирования; использование на производстве оборудования с числовым программным управлением и компьютерное управление комплексами технологического и сервисного оборудования позволяют организовать выпуск продукции партиями в сроки.
Формой организации производства служит технология «точно вовремя» (Just in time, JIT-технология), при которой перемещение изделий в процессе производства и поступления от поставщиков заказов тщательно спланированы во времени так, что на каждом этапе процесса следующая работа выполняется в тот момент, когда предыдущая работа завершена.
Впервые понятие «Just in time» было введено на предприятии «Toyota», и с тех пор стало основной системой для эффективной организации производственных процессов. Система JIT в своём полном объеме сегодня применяется только на предприятиях Японии. Российские крупные предприятия намереваются перенять японскую систему и внедрить на своих заводах. Например, первые шаги по внедрению этой технологии делает ПАО «КАМАЗ»: оно использует систему на складах заводского комплекса. Первый проект внедрения называется «Оптимизация складских и транспортных перевозок с использованием сменных кузовов». Внедрение проекта уже дало экономический эффект: в 5 раз ускорились внутренние складские перемещения, в 2 раза уменьшились потребности в работе транспорта на одной линии. Вторым проектом КАМАЗа во внедрении системы JIT стала организация транспортировки проката из Магнитогорска. Используются тяговые плечи, которые получили название «Каматейнер». Эта технология привела к десятикратному ускорению перевозок и сокращению затрат. Автоматизация решения задачи календарного планирования данной проблемы помогает снизить общее время, потраченное на производство изделий. Разработка информационной системы (ИС), позволяющей в автоматизированном режиме составлять оптимальное производственное расписание для производства множества видов изделий на множестве станков с разными видами работ, является актуальной.
Целью настоящей работы является разработка ИС, позволяющей составлять производственное расписание для предприятия в условиях ограниченных ресурсов и времени. Моделирование осуществлялось для Цеха оригинальных деталей Автомобильного завода (ЦОД АВЗ) ПАО КАМАЗ.
Для достижения этой цели в работе решены следующие задачи:
- выполнена математическая формулировка задачи календарного планирования и составлена математическая модель производства;
- разработан алгоритм календарного планирования производства на базе теории эволюционных вычислений;
- выполнена программная реализация данного алгоритма.
Объектом исследования является формирование оптимального по времени расписания синхронного производства множества видов изделий на множестве станков в условиях ограниченных ресурсов.
В условиях рыночной экономики работа по единичным и небольшим заказам становится характерной чертой современных машиностроительных предприятий.
Для организации производства продукции отдельными партиями в сроки, устраивающие заказчиков необходима автоматизация производственных процессов, обеспечиваемая компьютерными системами проектирования; использование на производстве оборудования с числовым программным управлением и компьютерное управление комплексами технологического и сервисного оборудования позволяют организовать выпуск продукции партиями в сроки.
Формой организации производства служит технология «точно вовремя» (JIT-технология), при которой перемещение изделий в процессе производства и поступления от поставщиков заказов тщательно спланированы во времени так, что на каждом этапе процесса следующая работа выполняется в тот момент, когда предыдущая работа завершена.
Производство становится бесперебойным, исключаются простои оборудования, неритмичную сборку, снижаются затраты на переналадку станков.
Оптимизация расписаний на производстве в условиях ограниченных ресурсов повышает конкурентоспособность компании за счет возможности широкого ассортимента продукции и выпуска в минимальном производственном цикле.
Автоматизация решения задачи календарного планирования (календарного производства) данной проблемы помогает снизить общее время, потраченное на производство изделий. Разработка программной среды, позволяющей в автоматизированном режиме составлять оптимальное производственное расписание для производства множества видов изделий на множестве станков с разными видами работ, является актуальной.
В дипломной работе описана разработка ИС, позволяющей составлять производственное расписание для предприятия в условиях ограниченных ресурсов и времени.
Для достижения этой цели в работе решены следующие задачи:
- выполнена математическая формулировка задачи календарного планирования и составлена математическая модель производства;
- разработан алгоритм календарного планирования производства на базе теории эволюционных вычислений;
- выполнена программная реализация данного алгоритма на языке высокого уровня.
1. Конвей Р. В., Максвелл В. Л., Миллер Л. В. Теория расписаний.
Москва: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва
«Наука», 1975.
2. Левин В.И. Структурно-логические методы в теории расписаний. Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад., 2006.
3. Емельянов В.В., Курейчик В.В., Курейчик В.М. Теория и практика эволюционного моделирования. - М.:ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 432 с.
4. Рутовская Д., Пилиньский М., Рутковский Л. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы: - М.: Горячая линия - Телеком, 2006. - 452 с.
5. Батищев Д.А. Генетические алгоритмы решения экстремальных задач. - Воронеж: Изд.-во ВГТУ, 1995.
6. СанПин 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы»
7. ГОСТ 12.2.032-78 «Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические сведения»
8. ГОСТ 12.2.033-78 «Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические сведения»
9. СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение»
10. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий».
11. СанПиН 2.2.4.548-96 «Санитарно-гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»
12. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».