8.2 Модели производственных процессов

Производственный комплекс для поточного выпуска штучных изделий (автомобилей, самолетов, труб, часов и т.д.) формализуется как дискретный производственный процесс. К производственным комплексам дискретного типа можно отнести крупные морские, и авиационные порты, железнодорожные станции с оборудованием погрузки-разгрузки, технического обслуживания и др.

Производственный комплекс состоит из большого количества станков, обеспечивающих выполнение технологических операций (обработка деталей, сборка узлов, агрегатов, изделий). Технологические операции объединяются в технологические линии. Работа станков, операций, линий характеризуется частичной или полной синхронизацией и взаимозависимостью режимов выполнения операций. Средства управления производственным процессом (датчики, линии передачи данных, вычислительные устройства) собирают, обрабатывают информацию и вырабатывают управляющие команды.

Под процессом понимается последовательность действий (операций), направленных на получение определенных свойств системы или на достижение определенного ее состояния. Выделим производственные процессы – всю совокупность основных технологических процессов (изготовление, сборка, испытание) и сопутствующих процессов (планирование, организация, транспортировка, хранение), осуществляемых с целью превращения материалов и полуфабрикатов в готовые изделия.

Производственный процесс является примером сложной системы со всеми присущими ей свойствами. При проектировании на системном уровне таких сложных систем как транспортные системы, вычислительные системы и сети, производственные и технологические процессы, производственные предприятия, автоматизированные системы проектирования и управления требуется выбор оптимального (рационального) процесса их функционирования.

Технологические процессы как часть производственного процесса содержат действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства. Технологические процессы строятся по отдельным способам выполнения процесса (технологические процессы механической обработки, термической обработки, обработки давлением, сварки, пайки, литья и т.д.) и по объектам производства (технологический процесс изготовления отдельных подсистем - кузова, двигателя, сборки объекта в целом).

Производственная (технологическая) операция – законченная часть технологического процесса, выполняемая на данном рабочем месте. Результатом любой технологической операции является превращение одного объекта (или совокупности объектов) с определенными свойствами в другой объект с иными свойствами. Технологическая операция является основной единицей планирования производства, учета производительности, управления и контроля технологического процесса.

Проектирование технологического процесса предполагает определение такой последовательности технологических операций (управление), которая позволит получить конечный продукт с наибольшей эффективностью (например, при минимальных экономических затратах).

Поскольку технологические операции реализуются на основании фундаментальных законов механики, физики, химии и др., то может быть создана математическая модель процесса. Переход системы из одного состояния в другое может представлять собой, например, химическое превращение одной совокупности веществ в другую, управляющими переменными могут быть температура, давление, продолжительность реакции и т.д.

В общем виде математическая модель любой технологической операции характеризуется начальным и конечным состояниями, управлениями, оператором перехода из начального состояния в конечное. В оператор перехода могут быть также включены экономические показатели.

Большинство технологических операций можно выполнить с использованием разных методов обработки и оборудования. Выбор рационального варианта осуществляется на основе технико-экономического анализа возможных в данных производственных условиях вариантов.

При проектировании производственных процессов в системе исследуются такие параметры, как производительность (пропускная способность) проектируемой системы, продолжительность обслуживания в системе, эффективность используемого оборудования. Входные величины при исследованиях чаще всего являются случайными, и анализ их функционирования на системном уровне носит статистический характер. Основой анализа и оптимизации различных производственных процессов является имитационное моделирование. В первом приближении – при исследовании на качественном уровне - исследуемые системы могут формализоваться как системы массового обслуживания.