Programarea productiei

Programarea productiei

CUPRINS:

Definire concept, obiective, problematica generala a programarii productiei

Tipologia problemelor de programare

Programarea productiei de serie; ordonantarea fabricatiei

OBIECTIVE:

Evidentierea diferentelor dintre conceptele: planificarea si programarea productiei;

Prezentarea problematicii generale a programarii productiei: date de intrare, restrictii, criterii de optimizare, date de iesire;

Evidentierea tipologiei problemelor de programare, a diferentelor dintre acestea, precum si a instrumentelor utilizate

Insusirea semnificatiei componentelor ciclului de fabricatie;

Abordarea ordonantarii fabricatiei din punct de vedere determinist si probabilistic.

Definire concept; obiective; problematica generala a programarii productiei

In literatura de specialitate [ABR02, DAS00, TUT00], notiunile de planificare si programare a productiei au acceptiuni diferite. Planificarea opereaza la nivel de indicatori sintetici, pe perioade mai lungi de timp. Programarea productiei este o activitate de detaliu, care vizeaza defalcarea sarcinilor de productie pe intervale scurte de timp, cu referire la produse, subansambluri, repere. Programarea este subordonata planificarii, ansamblul programelor de fabricatie dintr-o anumita perioada trebuind sa asigure realizarea indicatorilor planificati in plan, pentru perioada stabilita.

Programarea productiei: concept, obiective

Prin programarea productiei se intelege repartizarea in timp si spatiu a sarcinilor de productie pe o perioada de timp considerata, respectand structura produselor si tehnologiile de fabricatie ale acestora, in conditiile folosirii rationale a resurselor si a respectarii conditiilor contractuale [DAS00, ABR02].

Programarea productiei vizeaza toate activitatile din sistemul de productie: fabricatie, aprovizionare, desfacere, transport etc. Dintre toate acestea programarea fabricatiei detine ponderea cea mai mare.

Programarea productiei este o forma a planificarii ce isi propune esalonarea in timp a unor activitati (operatii) si alocarea resurselor disponibile (masini-unelte, forta de munca, resurse financiare ) in conditiile respectarii unor criterii de performanta.

Orizontul de timp luat in considerare in cazul programarii este scurt si foarte scurt: luna, decada, saptamana, zi, schimb, ora. De asemenea, in programarea productiei, capacitatea de productie se considera data si suficienta, problema echilibrarii acesteia cu incarcarea fiind rezolvata la nivelul anterior al planificarii.

Obiectivul principal al programarii productiei este acela de a realiza sarcina de productie definita in planul de incarcare, in timp optim si cu cea mai buna utilizare a resurselor.

Obiectivele derivate din cel principal nu fac decat sa sublinieze importanta programarii productiei in practica industriala. In continuare sunt prezentate cateva dintre acestea :

asigurarea indeplinirii planului de productie pe fiecare sortiment de produs in parte, cu respectarea termenelor de livrare si a calitatii cerute de beneficiar;

asigurarea unei ritmicitati procesului productiv, cu considerarea unor stocuri normale de productie neterminata;

realizarea unor durate scurte a ciclului de fabricatie prin urmarirea la programare a extinderii pe cat posibil a paralelismului in ce priveste fabricatia produselor;

corelarea cerintelor specifice lucrarilor repartizate fiecarui loc de munca cu calificarea operatorilor si caracteristicile utilajelor acelor locuri de munca;

realizarea unui volum de productie cu costuri de productie minime si cu respectarea cerintelor beneficiarilor;

optimizarea fluxurilor de fabricatie.

Programarea productiei este un proces complex, dinamic si dificil de realizat. Sustinem aceste afirmatii prin urmatoarele argumente:

a. Programarea este un proces complex deoarece presupune o serie de lucrari referitoare la :

detalierea si repartizarea sarcinilor de fabricatie pe sectii, ateliere si fiecare loc de munca;

determinarea termenelor de incepere si incheiere a fabricatiei produselor, loturilor de produse, comenzilor;

stabilirii ordinii  (succesiunii) de lansare si executie a fiecarui produs, lot sau comanda;

calculul necesarului de fabricat;

calculul si verificarea incarcarii cu capacitatea (balanta capacitatilor).

b. Programarea este un proces dificil datorita faptului ca toate elementele enumerate mai sus trebuie "combinate", corelate, conduse cu eficienta.

c. Programarea este un proces dinamic datorita caracterului dinamic al insasi productiei, acesta depinzand de o multitudine de factori interni (mai ales factori umani, dar nu numai), si externi intreprinderii. Datorita acestor factori perturbatori, de cele mai multe ori, in practica, se procedeaza la reprogramarea fabricatiei.

Problematica generala a programarii productiei

Programarea productiei poate fi abordata ca o problema clasica de programare matematica. Orice problema de programare matematica, pentru a putea fi rezolvata, are nevoie de un algoritm logic de rezolvare, care sa includa date de intrare, restrictii, criterii de optimizare, evenimente perturbatoare, date de iesire. Apoi, in baza algoritmului respectiv, cu ajutorul limbajelor specifice de programare, se scrie programul care ofera utilizatorilor datele de iesire asteptate.

Analog acestor probleme, in programarea productiei pentru a putea atinge obiectivele urmarite, este nevoie de descrierea datelor de intrare, datelor de iesire (rezultatele obtinute), restrictiilor de programare, criteriilor de optimizat si a evenimentelor perturbatoare care afecteaza orice sistem de productie.

1. Datele de intrare care trebuie cunoscute pentru fiecare operatie care trebuie programata sunt:

t_i - durata operatiei;

r_i - data de inceput cel mai devreme a operatiei (ex.: data sosirii comenzii sau data iesirii comenzii din utilajul sau sectia cu care este inlantuit in amonte);

d_i - data de inceput cel mai tarziu posibil, cu considerarea termenului de livrare din aval;

res_i - resursele afectate operatiei: masina unealta, materia prima, materialele, personalul etc.

2. Datele de iesire care trebuie obtinute in urma procesului de programare sunt:

T_i - data reala de inceput a fiecarei operatii

C_i - data reala de sfarsit a fiecarei operatii

F_i = C_i-r_i - durata prezentei operatiei in procesul de programare (altfel spus, timpul operativ sau neoperativ)

L_i = C_i - d_i - decalajul fiecarei operatii in raport cu data sa de inceput cel mai tarziu posibil

R_i - intarzierea executiei sarcinii de productie in raport cu data sa de inceput cel mai tarziu posibil, R_i = max (0, Li)

3. Restrictiile procesului de programare a productiei se concretizeaza in:

a. Restrictii de precedenta (succesiunea tehnologiei) - reprezinta de fapt, succesiunea executiei operatiilor si arata dependenta executiei unor operatii de realizarea altora, anterior.

b. Restrictii cumulative care arata ca orice resursa exista in cantitate limitata.

c. Restrictii disjunctive care precizeaza faptul ca in cazul folosirii aceleiasi resurse la mai multe operatii, operatiile nu pot fi suprapuse in acelasi interval de timp.

4. Criteriile de optimizare luate in considerare in cazul programarii productiei deriva din obiectivele generale ale programarii. Astfel, in functie de criteriile de optimizare se compara variantele de programe rezultate si se alege varianta optima. In practica, de multe ori criteriile de optimizare sunt contradictorii, fapt care face alegerea dificila. Cel mai adesea, eficienta solutiilor in probleme de programare se apreciaza dupa unul din criteriile [DAS00]:

minimizarea ciclurilor de productie;

minimizarea stocurilor de productie neterminata;

minimizarea costurilor de productie;

minimizarea duratelor de asteptare a obiectelor muncii aflate in anumite stadii de prelucrare etc;

minimizarea (eliminarea) intarzierilor in livrarea produsului.

Factorii perturbatori inevitabili in desfasurarea proceselor de fabricatie pot afecta destul de mult programarea productiei. Dintre acestia amintim:

defectiuni neprevazute ce pot sa apara la masinile-unelte, instalatii, dispozitive de lucru;

executia prioritara a unor operatii (la unele produse), datorita cerintelor unor clienti;

lipsa unor materii prime, materiale;

rebutarea pieselor care conduce la repetarea unor operatii;

timp de transport interoperational mare, datorita unei amenajari nerationale a utilajelor, sau datorita folosirii unui sistem de transport interperational neadecvat tipului productiei etc.

Existenta evenimentelor perturbatoare impune necesitatea reprogramarii productiei. Urmare a acestui fapt este de o importanta deosebita ca timpul afectat programarii sau reprogramarii productiei sa fie cat mai scurt, cat mai aproape de timpul real. Daca durata de calcul este de cateva ore, nu se poate vorbi de o programare in timp real. Se impune, asadar problema existentei in firma a unui sistem informatic destinat urmaririi si programarii productiei, sistem care sa fie capabil sa reprogrameze activitatile productive in situatia aparitiei evenimentelor perturbatoare.

Tipologia problemelor de programare a productiei

In functie de tipul restrictiilor dintre operatii [DAS00], programarea productiei se refera la: programarea proiectelor complexe si programarea sectiilor de fabricatie.

Programarea proiectelor complexe

Programarea proiectelor complexe se refera la esalonarea activitatilor (operatiilor) supuse in general, restrictiilor de precedenta, considerarea restrictiilor cumulative facandu-se dupa ce esalonarea activitatilor s-a produs.

In practica, programarea acestui gen de activitati se face cu ajutorul metodelor de tip retea, mai cunoscute fiind metoda potentialelor si metoda drumului critic (CPM - Critical Path Method), ultima fiind utilizata tot mai des in varianta sa probabilistica, PERT (Program Evaluation and Review Technique). Aceste modele constituie suportul folosirii unor programe de calculator, utilizate actualmente pe scara larga [POP01].

Punctul de plecare in aplicarea acestor metode il constituie listarea activitatilor (care consuma resurse si timp) si stabilirea interdependentelor dintre ele. Cea de-a doua etapa a metodelor de tip retea consta in reprezentarea grafica a lucrarii sub forma unei retele plane (graf) si efectuarea calculelor in graf, stabilindu-se pe baza unor relatii de recurenta, termenele evenimentelor si rezervelor de timp ale activitatilor [POP01].

Urmare a aplicarii uneia dintre metode, se va obtine  esalonarea in timp a activitatilor, vizualizarea fiind facila datorita utilizarii unei diagrame cu bare, numita si grafic GANTT.

Intr-o diagrama GANTT activitatile se reprezinta prin segmente proportionale cu durata lor, la o scara a timpului adecvata proceselor reprezentate, tinand cont de legaturile dintre ele si de restrictiile aferente. Diagramele pot cuprinde si informatii privind responsabilitatile si resursele utilizate. Folosirea acestor elemente, in plus, trebuie facuta cu discernamant, pentru ca graficul sa ramana usor accesibil si usor de adaptat in situatia reprogramarii [POP01].

Graficul Gantt poate sa cuprinda doua tipuri de activitati:

activitati critice

activitati necritice

Figura 7.1 reda, ilustrativ, programul pentru executia prototipului unui nou produs.

Fig. 7.1 Grafic Gantt  pentru executia prototipului unui nou produs

In grafic, activitatile: A, G, C, D, H, F, B, E sunt activitati critice, supuse unor restrictii de precedenta. Acestea au date ferme de inceput si de sfarsit, astfel ca, intarzierea executiei uneia dintre activitati provoaca intarzieri in lant la toate celelalte activitati ce o urmeaza. Suma duratelor activitatilor critice reprezinta durata executiei proiectului si reprezinta timpul maxim de executie al acestuia. In grafic durata de executie a prototipului este de 39 zile.

Activitatile necritice: B, E, I, desi sunt supuse si ele unor restrictii de precedenta, nu au date ferme de inceput si de sfarsit. Inceputul unei activitati poate fi amanat fara a afecta durata de executie a proiectului complex. Aceste activitati beneficiaza de o rezerva de timp de realizare. Incadrarea lor in aceste rezerve de timp nu afecteaza durata de executie totala. In caz contrar, adica daca aceste rezerve nu sunt respectate, aceste activitati pot deveni critice, nerespectarea lor putand afecta durata de executie a proiectului. In grafic, inceperea activitatii I poate fi amanata din cea de-a 17 zi pana in cea de-a 25 - zi. Se spune ca activitatea I are rezerva de 8 zile (cel mai tarziu poate incepe in ziua 25 si sa se termine in ziua 35. Doar depasirea acestei zile (termenul cel mai tarziu posibil de sfarsit al activitatii I) va intarzia inceperea activitatii urmatoare.

Programarea sectiilor de fabricatie

Procesul de programare a sectiilor de fabricatie vizeaza definirea cu exactitate a momentului si locului din cadrul sistemului productiv in care un produs trebuie sa se execute, cu o anume tehnologie, in conditiile incarcarii adecvate a masinilor-unelte, a folosirii eficiente a fortei de munca si a realizarii la termen a cantitatilor preconizate.

Operatiile care constituie obiectul programarii, in acest caz, sunt supuse relatiilor disjunctive, iar orizontul de timp pe care se face programarea este mult mai scurt decat in cazul proiectelor (mai putin de o saptamana).

Programarea sectiilor de fabricatie se diferentiaza in functie de tipologia procesului de productie. Programarea productiei de masa se concretizeaza in programarea liniilor tehnologice in flux. Daca procesul de productie se desfasoara in conditii de serie, activitatile se vor programa si desfasura pe linii tehnologice polivalente, celule de fabricatie si ateliere de fabricatie.