Понятие системы массового обслуживания

Широкое распространение для описания производственных процессов получили аналитические методы массового обслуживания. Многие производственные системы на металлургических предприятиях можно представить как системы массового обслуживания, основными элементами которых являются входящий поток, очередь предметов труда (требований), поступающих на обслуживание, обслуживающая система и выходящий поток. В связи с тем что основные параметры систем массового обслуживания – интенсивность входящего потока (среднее количество требований, поступающих в систему на обслуживание в единицу времени)и интенсивность обслуживания (среднее количество требований, обслуживаемых одним каналом обслуживания в единицу времени) – являются случайными величинами, всегда имеется некоторая вероятность образования очереди требований перед обслуживающей системой. Время ожидания в очереди и длина очереди связаны с коэффициентом загрузки системы Кз, который определяется по формуле K3 = λ / n * μ , (1) где λ и μ – соответственно интенсивность входящего потока и обслуживания; п– число каналов в обслуживающей системе. Увеличение коэффициента загрузки системы (а следовательно, и повышение уровня использования производственной мощности) вызывает значительное увеличение очереди предметов труда. Поэтому при выборе оптимального варианта организационного построения системы (число каналов обслуживания, их производительность, емкость буферных устройств) необходимо соизмерять потери от недоиспользования мощности оборудования с потерями от замедления движения предметов труда, с одной стороны, и затратами на создание буферных устройств для хранения предметов труда, с другой. Таким образом, теория массового обслуживания дает знание о механизме внутреннего взаимодействия между показателями использования средств труда и движения предметов труда, что особенно важно при проектировании производственных систем. При использовании большинства стандартных моделей массового обслуживания должны выполняться два основных условия: - входящий поток должен быть простейшим (пуассоновским); - время обслуживания должно подчиняться показательному закону распределения. Исследование потоков предметов труда (материальных потоков) на металлургических предприятиях показало, что в большинстве случаев они являются простейшими. Особенно это характерно для систем, где имеется несколько источников требований – основных агрегатов (доменные, мартеновские, конвертерные, электросталеплавильные це-хи). Однако, даже если входящий поток отличен от простейшего, использование аппарата теории массового обслуживания целесообразно для получения приближенных оценок. Что касается времени обслуживания, то анализ работы производственных систем показал, что на металлургических предприятиях показательное распределение встречается крайне редко. Наиболее распространено нормальное распределение. Однако доказано, что использование моделей массового обслуживания при любых законах распределения времени обслуживания (отличных от показательного) не приводит к существенным погрешностям. Достоинствами аналитических моделей являются их сравнительная простота, незначительные затраты времени на реализацию. С помощью этих моделей достаточно адекватно описываются одноканальные, многоканальные системы массового обслуживания, а также системы массового обслуживания с полной и частичной взаимопомощью между каналами, с групповым потоком требований. При всех их достоинствах следует сказать, что они дают хорошие результаты при моделировании относительно простых систем – в основном, однофазных. В большинстве же случаев производственные системы являются многофазными, для них математический аппарат теории массового обслуживания разработан недостаточно полно. Поэтому для использования имеющихся моделей приходится идти по пути расчленения производственной системы на отдельные подсистемы –однофазные и, в крайнем случае, двухфазные и описывать их локальными моделями, а затем осуществлять стыковку этих моделей. Эта задача достаточно сложная, и она еще в большей мере усложняется, если между фазами имеются буферные устройства. В таком случае для определения величины запаса и емкости буфера необходимо привлекать теорию управления запасами. Опыт моделирования производственных систем показывает, что аналитические модели массового обслуживания целесообразно использовать для анализа функционирования и проектирования систем, состоящих максимум из двух–трех фаз.

3.5 Имитационное моделирование

Значительно большие возможности для решения задач организации производства предоставляет имитационное моделирование. В связи с развитием вычислительной техники оно получило широкое распространение. Сущность его состоит в реализации на ЭВМ специально построенного моделирующего алгоритма, имитирующего при помощиопераций машины поведение элементов сложной системы и взаимодействие между ними с учетом случайных факторов. При этом вводится система технологических и организационных ограничений, основными из которых являются объем производства, номенклатура и структура выпускаемой продукции, технически возможная производительность каждого вида оборудования, периодичность и продолжительность ре-монтов оборудования, правила, регламентирующие создание промежуточных буферных устройств, и др. Имитационные модели, как об этом уже говорилось, воспроизводят поведение системы на протяжении некоторого промежутка времени. Это достигается путем идентификации ряда событий, распределение котоҏыҳ во времени дает важную информацию о поведении системы. После того как такие события определены, требуемые характеристики системы необходимо регистрировать только в моменты реализации этих событий. Информация о характеристиках системы накапливается в виде статистических данных таких наблюдений. Эта информация обновляется всякий раз при наступлении каждого из интересующих нас событий. Для построения имитационных моделей не требуется использования математических функций, явным образом связывающих те или иные ᴨȇременные. Эти модели позволяют имитировать поведение сложных систем, для котоҏыҳ построение математических моделей и получение решений невозможно. Более того, гибкость, присущая имитационным моделям, позволяет добиться более точного представления системы. Основной недостаток имитационного моделирования заключается в том, что его реализация эквивалентна проведению множества эксᴨȇриментов, а это неизбежно обусловливает наличие эксᴨȇриментальных ошибок. Кроме того, сам процесс оптимизации также вызывает затруднения. Одним из достоинств имитационного моделирования является возможность с его помощью осуществлять анализ блокировок одних ступеней производственной системы другими. Блокировка – это явление, характерное для многофазных систем с жесткой связью (таких, где в силу технологических особенностей невозможно создание между фазами буферных устройств). В таких системах в процессе их функционирования наблюдается смещение очереди предметов труда в предшествующую фазу, что приводит к увеличению времени обслуживания в ней. Разница между фактическим и необходимым временем обслуживания и является временем блокировки. Например, готовая плавкаиз сталеплавильного агрегата не выпускается до тех пор, пока не освободятся разливочный кран и разливочная площадка (или МНЛЗ), в результате чего увеличивается продолжительность плавки и ухудшается качество металла. Использование математических методов дает возможность количественно оценить большое число вариантов организации производственной системы и выбрать оптимальный. 4 Система принципов организации производства4.1 Понятие и назначение системы принципов.4.2 Показатели основных принципов организации производства4.3 состав причин, препятствующих реализации основных принципов организации производства 4.1 Понятие и назначение системы принципов

Принципы организации — основные правила, отражающие общие (универсальные) законы организации и служащие руководством в практической деятельности организации производственных систем. Принципы организации вырабатываются на основе анализа многократно повторяемых реальных процессов организации производства и проверяются практикой. Несмотря на то, что принципы формулируются людьми, они объективны и обязательны, им необходимо следовать независимо от желания людей.

Принципы нельзя рассматривать как догмы. По мере развития и совершенствования самого производства, появления новых производств, новых знаний, открытия новых законов, могут вырабатываться новые принципы, уточняться формулировки существующих.

Принципы рациональной организации производственного процесса можно разделить на две категории: основные, не зависящие от конкретного содержания производственного процесса, и дополнительные, характерные для конкретного процесса.

Основные принципы – это принципы, которым должно подчиняться построение любого производственного процесса во времени и пространстве. К ним относятся следующие:

• принцип специализации, означающий разделение труда между отдельными подразделениями предприятия и рабочими местами и их кооперирование в процессе производства;
• принцип параллельности, предусматривающий одновременность осуществления отдельных частей производственного процесса, связанного с изготовлением определенного изделия;• принцип пропорциональности, предполагающий относительно равную производительность в единицу времени взаимосвязанных подразделений предприятия;
• принцип прямоточности, обеспечивающий кратчайший путь движения предметов труда от запуска сырья или полуфабрикатов до получения готовой продукции;
• принцип непрерывности, предусматривающий максимальное сокращение перерывов между операциям;
• принцип ритмичности, означающий, что весь производственный процесс и составляющие его частичные процессы по изготовлению заданного количества продукции должны строго повторяться в равные промежутки времени;
• принцип пропорциональности требует, чтобы все подразделения предприятия и участки цеха по своей пропускной способности (мощности) были равны или пропорциональны друг другу;
• принцип непрерывности подразумевает ликвидацию перерывов в производстве каждого конкретного изделия.

Дополнительные принципы:

· Принцип автоматичности предполагает максимальное выполнение операций производственного процесса автоматически, т.е. без непосредственного участия в нем рабочего либо под его наблюдением и контролем. Автоматизация процессов приводит к увеличению объемов выпуска деталей, изделий, к повышению качества работ, сокращению затрат живого труда, замене непривлекательного ручного труда более интеллектуальным трудом высококвалифицированных рабочих (наладчиков, операторов), к исключению ручного труда на работах с вредными условиями, замене рабочих роботами. Особенно важна автоматизация обслуживающих процессов. Автоматизированные транспортные средства и склады выполняют функции не только по передаче и хранению объектов производства, но могут регламентировать ритм всего производства.

· Принцип профилактики предполагает организацию обслуживания оборудования, направленную на предотвращение аварий и простоев технических систем. Это достигается с помощью системы планово-предупредительных ремонтов (ППР).

· Принцип гибкости обеспечивает эффективную организацию работ, дает возможность мобильно перейти на выпуск другой продукции, входящей в производственную программу предприятия, или на выпуск новой продукции при освоении ее производства. Он обеспечивает сокращение времени и затрат на переналадку оборудования при выпуске деталей и изделий Широкой номенклатуры. Наибольшее развитие этот принцип получает в условиях высокоорганизованного производства, где используются станки с ЧПУ, обрабатывающие центры (ОЦ), переналаживаемые автоматические средства контроля, складирования и перемещения объектов производства.

· Принцип оптимальности состоит в том, что выполнение всех процессов по выпуску продукции в заданном количестве и в сроки осуществляется с наибольшей экономической эффективностью или с наименьшими затратами трудовых и материальных ресурсов. Оптимальность обусловлена законом экономии времени.

· Принцип стандартизации предполагает широкое использование - при создании и освоении новой техники и новой технологии стандартизации, унификации, типизации и нормализации, что позволяет избежать необоснованного многообразия в материалах, оборудовании, технологических процессах и резко сократить продолжительность цикла создания и освоения новой техники.

При проектировании производственного процесса или производственной системы следует исходить из рационального использования изложенных выше принципов.

4.2 Показатели основных принципов организации производства 1 Коэффициент специализации Ксп рассчитывается по формуле: Ксп = =Чрм/Чо, гдеЧрм – количество рабочих мест;Чо – количество операций (работ).

2 Коэффициент пропорциональностм определяется по формуле

, где

M_min - минимальная пропускная способность, или параметр рабочего места в технологической цепи (например, мощность, разряд работ, объем и качество информации и т.п.);

M_mах — максимальная способность.

3 Коэффициент непрерывности ; где

Т_р - продолжительность рабочего времени;

Т_ц - общая продолжительность процесса, включающая простои и пролеживания предмета труда между рабочими местами, на рабочих местах и т.д.

4 Коэффициент параллельности

где Т_ц.пар, T_ц.посл — продолжительность процесса соответственно при параллельном и последовательном сочетаниях операций.5 Коэффиициент прямоточности где

t_трансп — длительность транспортных операций;

t_тех.ц — длительность технологического цикла.

6 Коэффициент ритмичности , где

V_ф- фактический объем выполненной работы за анализируемый период (декада, месяц, квартал) в пределах плана;

V_пл — плановый объем работ.

7 Коэффициент непрерывности Кнепр = Ттехн/Т, где

Т техн – длительность технологической части продолжительности производственного цикла ;

Т – продолжительность полного производственного цикла.

4.3 Состав причин, препятствующих реализации основных принципов организации производства

Принцип	Причины	Следствие
Пропорциональность	Снижение производительности труда отдельных рабочих и рабочих мест	Снижение использования производственной мощности
Параллельность	Требования технологического процесса	Увеличение длительности производственного цикла
Непрерывность	Образование межоперационных заделов	Рост незавершенного производства. Снижение оборачиваемости оборотных средств.
Прямоточность	Снижение загрузки оборудования	Снижение фондоотдачи
Ритмичность	Снижение загрузки высокопроизводительного оборудования. Снижение производительности труда отдельных рабочих и рабочих мест.	Снижение фондоотдачи. Снижение производственной мощности.

Соблюдение всех принципов организации производственного процесса делает его более совершенным и высокопроизводительным.