Предпосылки использования логистического подхода к управлению материальными потоками
Теоретическая часть
Вопрос 7. Предпосылки использования логистического подхода к управлению материальными потоками
Перемещение материалов в процессе производства
Потоковые процессы на любом производстве обычно включают транспортировку и складирование. При управлении материальным потоком в основном оптимизируется решение следующих задач: обеспечение гибкости потока деталей и определение вариантов их прохождения по станкам, свободное смешивание различных групп деталей, подача их в любом, чаще хаотическом порядке; сокращение времени нахождения каждой детали в системе; возможность обработки вне очереди детали, которая срочно требуется на сборке; уменьшение времени загрузки паллет на транспортные средства и передачи их на станки; обеспечение работы транспортных средств, роботов и всего оборудования без столкновения в тех пространствах, где траектории их перемещений пересекаются, причем без затрат времени на ожидание выполнения действий одного или другого; выбор последовательности транспортирования различных деталей к разным станкам по кратчайшему маршруту с наименьшим временем и наименьшим числом транспортных средств. При организации транспортирования и складирования следует руководствоваться следующими правилами:
- заготовки, детали, инструмент, универсально-сборочные приспособления (УСП) и универсально-наладочные приспособления (УНП), отходы производства должны находиться в контейнерах на поддонах, на паллетах, в кассетах или магазинах, на которые они устанавливаются и снимаются, если вручную, то только один раз. Дальнейшие перегрузки должны определяться автоматически роботами или робокарами и специальными устройствами. С развитием средств, главным образом «технического зрения» и техники распознания образов, первичная установка будет осуществляться также роботами;
- все, что транспортируется, должно находиться в автоматических складах или специальных позициях ожидания и иметь устройство кодирования для автоматического распознавания того, что загружено;
- приемные места различных видов транспорта, конвейеров, робокаров, позиций ожидания, ячеек склада должны быть по возможности стандартными, принятыми не только для данной отрасли, но и отвечать международным стандартам, быть унифицированными для данного завода;
- следует разделить назначение торцовых сторон склада с краном-штабеллером – один торец использовать, например, для загрузки заготовок и выгрузки деталей, а второй – для подачи заготовок на станки и получения деталей, поступающих от станков, что разделяет транспортные потоки и ускоряет работу склада;
- там, где это возможно, склад должен использоваться и как транспортное средство – лифт между цехами, расположенными на разных этажах;
- следует создавать общие склады в нескольких местах, особенно при преобладании длительных циклов обработки деталей на станках и малых объемах выпуска. Склады можно специализировать на инструментальные, заготовок, деталей и др. Специализированные склады рекомендуются при высоком ритме и •большом объеме производства;
• склады следует располагать ближе к
ГПС и в их составе,
лавным критерием остаются кратчайшие расстояния
между складами и станками. С этой точки
зрения специализация складов больше
удовлетворяет принципу кратчайшего расстояния,
Во всех случаях инструментальный склад
желательно располагать ближе к инструментальному
участку;
- готовьте детали, как правило, по окончании их обработки должны передаваться на участок сборки через склад комплектации деталей. Это приводит к созданию раздельных складов заготовок и деталей;
- основным требованием к гибкости транспортного средства является способность обслуживать разные пункты назначения в различных, чаще случайных последовательностях и маршрутах, способность перемещать различные установочные средства;
- для перемещения на короткие расстояния до нескольких метров предпочтителен портальный робот или робот, перемещающийся по монорельсу, в этом случае не требуется паллет и достаточно трех-четырех осей перемещения робота по программе. С увеличением числа осей уменьшаются грузоподъемность и скорость перемещения робота, а также точность позиционирования;
- автоматический склад и транспорт должны иметь высокую надежность. Полностью исключать оператора из цикла работы станков и ГПС. Организовывать работы во время перерывов и в третью смену в безлюдном режиме;
- эффективным является организация движения робокаров по замкнутому маршруту без возврата порожняком и встречного движения тележек.
Начальной точкой обычно является участок (позиция) установки заготовок на паллетах. Робокар, доставив на станок очередную паллету, получает следующее задание. Продолжая движение по замкнутому маршруту, может передать деталь со станка на станок, переместить детали на позиции ожидания, подать комплект УСП, забрать готовую деталь с другого станка и доставить ее в склад сборочного участка, вернуться за новой заготовкой на участок их установки. Такая организация требует единого управления графиками запуска заготовок, загрузки станков, системой автоматического складирования и транспортирования, что стало возможным при использовании ЭВМ и микропроцессорной техники.
К организации транспортирования и складирования относится и станция установки заготовок на паллеты. Основная задача сводится к определению их числа, совмещению установки и снятия деталей на одной или разных станциях и определению месторасположения этих станций. Опыт показывает, что для ГПС из пяти-шести обрабатывающих центров для средних корпусных деталей, расстанавливаемых на специальных паллетах, достаточно иметь две совмещенные станции установки и снятия деталей, которые располагаются рядом и обслуживаются одним оператором. При необходимости сборки УСП и УНП норма обслуживания уменьшается требуется дополнительный оператор для сборки приспособлений Во всех случаях обращают особое внимание на организацию рабочих мест сборки приспособлений, установки и снятия деталей с соблюдением правил эргономики и техники безопасности. Число станций и численность операторов легко рассчитываются по исходным данным частоты, числа установок и суммарного времени отдельных приемов оператора путем хронометража.
На объем и характер перемещений материалов по производственным помещениям оказывают влияние объем производства, номенклатура выпускаемой продукции, расположение цехов и оборудования в них, размеры незавершенного производства и заделов, а также степень централизации обработки. Принцип непрерывности определил необходимость увеличения степени использования транспортных средств, в данном случае робокар или передвигающихся платформ, для обработки и сборки прямо на их борту деталей, узлов и общей сборки.
На многих предприятиях (в особенности на автоматизированных) транспортно-складские системы рассматриваются как ключевые звенья, объединяющие отдельные производственные участки в единую интегрированную производственную систему.
Интеграция материальных потоков и автоматизация управления
Интеграция перемещений множества материальных единиц в единую систему требует четкого порядка и строгого соблюдения правил организации движения различных потоков и складирования материальных ресурсов. Составляющими общего плана построения внутрипроизводственной логистики являются:
1) разработка схемы материальных и информационных потоков в границах предприятия;
2) оптимизация технологических процессов на производственных участках, буферных и общезаводских складах;
3) идентификация транспортных связей между агрегатами
обрабатывающими центрами,
производственными участками
складскими объектами;
4) интеграция всех производственных объектов в единый производственно-транспортный комплекс на основе создания информационно-управляющей системы предприятия.
Основное направление развития производственной логистики – создание интегрированных транспортно-складских и производственно-транспортных систем, современных систем электронной обработки данных и широкое применение методов имитационного моделирования в целях выявления резервов и оптимальной организации производственного процесса. В связи с этим выделяют три последовательных этапа генерации внутрипроизводственных логистических систем в зависимости от степени интеграции материальных потоков и автоматизации управления ими:
- Интегрирование складов и внутреннего транспорта, интегрирование технологического оборудования (гибких производственных систем) и промежуточных складов.
- Интегрирование процессов снабжения, производства и сбыта, управления материальными, финансовыми и трудовыми ресурсами предприятия в единое целое посредством создания автоматизированной информационной системы.
3. Рационализация процесса принятия решений по управлению материальными и информационными потоками на основе использования современных телекоммуникационных средств и совершенного программного обеспечения, применения экономико-математических методов, экспертных систем, виртуального моделирования, компьютерной поддержки проектирования и производства, использования компьютерных систем контроля качества и т.п. для оптимизации всех производственных параметров.
Современное гибкое производство отличается от традиционного значительно меньшими материальными потоками, запасами и заделами, что упрощает решение задач автоматизации и интеграции материальных потоков, однако увеличивается частота перевозок при уменьшении одновременно перемещаемых предметов. Главными принципами интеграции материальных потоков являются постоянное отслеживание местонахождения предметов, непрерывность перемещения и автоматизация средств перемещения. Новые автоматизированные средства транспортирования и складирования обеспечивают интеграцию материальных потоков на основе единых систем технологического и внутризаводского транспорта и складов. При этом автоматическая транспортно-складская система перестает быть накопителем заделов и становится автоматической распределяющей диспетчерской системой.
Примером организации современного производства на принципах логистики может служить фирма Lansing (Германия), концепция управления которой предусматривает интеграцию материальных и информационных потоков в единую систему бесперебойного обеспечения производственного процесса предприятия с минимальными затратами.
Современные средства для сбора, обработки и передачи информации на основе широкого использования микроэлектроники сочетаются здесь с применением современного технологического и подъемно-транспортного оборудования и современных средств управления его работой.
Обрабатывающие станки объединены в отдельные участки и обслуживаются напольными тележками с индуктивным управлением. Вызов тележек осуществляется по принципу «такси». Сборочное производство обеспечивается деталями требуемой номенклатуры в автоматическом режиме.
Жесткие условия предъявлены к качеству деталей, узлов, заготовок, чтобы процесс идентификации и контроля был минимально трудоемким и не допускал отбраковки и сортировки. Все грузы снабжены этикетками с кодовыми обозначениями.
Многократное складирование и перемещение грузов заменено приближением мест складирования непосредственно к пунктам обработки, сборки и монтажа.
Соответствующие решения принимаются на основе обработки электронных данных, что позволяет свести до минимума продолжительность ожидания и обеспечивает непрерывность процесса сборки. Производственные участки объединены общей системой сбора и регистрации данных, в рамках которой установлены многочисленные терминалы. На центральном посту логистической системы сосредотачиваются все основные данные о работе предприятия: о количестве и номенклатуре сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, сроке производства и поставок, дефиците тех или иных деталей или материалов в ходе подготовки производства, возможных нарушениях технологического процесса. Такая централизация управления обеспечивает «прозрачность» предприятия, т.е. такую комплексную информативность, которая позволяет эффективно осуществить все производственно-технические и логистические связи.
Обмен данными с центральным постом управления осуществляется в режиме диалога в реальном времени. Для оборудования всех рабочих мест средствами связи использована специальная телефонная система. Начало каждой производственной операции автоматически означает окончание предыдущей, причем с помощью видеотерминала рабочий видит ход процесса на предыдущем месте.
Операции по изготовлению изделия определенного вида выполняются по единому графику, когда система подготовки производства подтверждает обеспеченность этого вида продукции сырьем и материалами, что исключает простои. Обычно качество поступающих грузов не проверяется, так как оно гарантируется поставщиками. Исключены межоперационные склады, бумажные носители не используются, а производственный персонал благодаря высокой квалификации безошибочно определяет последовательность действий.
Гибкие автоматизированные производства, объединяющие роботизированные комплексы, транспортные и складские автоматизированные средства, вычислительную технику, позволяют быстро перестроить производство на выпуск пользующейся спросом продукции, экономить материальные и денежные средства при значительном улучшении качества продукции. Организация производства при этом целиком подчинена цели оптимизации потоковых процессов на предприятии.
Исходя из достигнутых средних результатов уже имеющегося мирового опыта, при оптимальном управлении материальными потоками возможно достижение следующих показателей эффективности производства: сокращение вспомогательного труда на 40–60%; сокращение производственных площадей на 50–70%; экономия на стоимости соответствующего объема традиционного транспортно-складского оборудования на 60–75%; экономия на эксплуатационных расходах традиционного оборудования (ремонт и содержание внутризаводского транспорта) на 10–15%; сокращение заделов на 15–20%.
Практическая часть
Задание. Транспортная задача линейного программирования
Условие:
Составить план перевозок однородного груза таким образом, чтобы общая стоимость перевозок была минимальной. Решить задачу распределительным методом.
Решение:
Необходимо составить такой план перевозки грузов, чтобы транспортные расходы были минимальными. Расчет производится исходя из тарифа перевозок в размере 10 руб. за единицу груза на расстояние 1 км.
Нахождение оптимального плана осуществляется распределительным методом. Базисное решение находится методом наименьшего элемента. Затраты на транспортировку составят:
Z0 = 25×40 + 10×40 + 30×60 + 20×20 + 40×10 = 4000
Производитель - база |
Потребитель - магазин |
Возможности базы | |||||||
№1 |
№2 |
№3 |
№4 | ||||||
А |
50 |
10 |
40 |
30 |
60 |
80 |
40 | ||
В |
25 |
40 |
50 |
80 |
30 |
25 | |||
С |
60 |
30 |
20 |
20 |
40 |
10 |
60 | ||
Потребности магазина |
25 |
10 |
50 |
40 |
|||||
Число заполненных клеток меньше (m+n-1): 5 < (3+4-1). Попытка избежать вырождения путем транспонирования матрицы не дает результата.
Потребитель - магазин |
Производитель - база |
Потребности магазина | |||||
А |
В |
С | |||||
№1 |
50 |
25 |
40 |
60 |
25 | ||
№2 |
10 |
40 |
50 |
30 |
10 | ||
№3 |
30 |
60 |
80 |
20 |
20 |
50 | |
№4 |
80 |
30 |
40 |
10 |
40 | ||
Возможности базы |
40 |
25 |
60 |
||||
Ни один из контуров не дает отрицательного прироста транспортных затрат. Таким образом, опорное решение является оптимальным, транспортные расходы равны 4000 руб.
Поскольку вырождение не было устранено, найдем базисное решение методом северо-западного угла.
Производитель - база |
Потребитель - магазин |
Возможности базы | |||||||
№1 |
№2 |
№3 |
№4 | ||||||
А |
25 |
50 |
10 |
40 |
5 |
60 |
80 |
40 | |
В |
40 |
50 |
25 |
80 |
30 |
25 | |||
С |
60 |
30 |
20 |
20 |
40 |
10 |
60 | ||
Потребности магазина |
25 |
10 |
50 |
40 |
|||||
В данном случае число заполненных клеток равно (m+n-1): 6 < (3+4-1) – вырождения удалось избежать. Затраты на транспортировку составят:
Z0 = 25×50 + 10×40 + 5×60 + 25×80 + 20×20 + 40×10 = 4750
ПТЗ для клетки В1 (контур В1 – А1 – А3 – В3) отрицательно: 40-50+60-80 = -30 – за счет заполнения В1 план перевозок может быть улучшен. Минимальный отрицательный элемент – 25.
Производитель - база |
Потребитель - магазин |
Возможности базы | |||||||
№1 |
№2 |
№3 |
№4 | ||||||
А |
50 |
10 |
40 |
30 |
60 |
80 |
40 | ||
В |
25 |
40 |
50 |
0 |
80 |
30 |
25 | ||
С |
60 |
30 |
20 |
20 |
40 |
10 |
60 | ||
Потребности магазина |
25 |
10 |
50 |
40 |
|||||
Теперь в магазине №1 размещаются товары базы В, а не базы А как ранее. Магазин №3 увеличивает поставки от базы А и сводит к нулю от базы В. Затраты на транспортировку составят:
Z1 = 25×40 + 10×40 + 5×60 + 30×60 + 20×20 + 40×10 = 4000
Снова клетки вырождаются. Никакие попытки занять выродившиеся клетки нулем не приводят к отрицательным ПТЗ свободных клеток.
Таким образом, результат нахождения оптимального плана перевозок методом северо-западного угла подтверждает полученную ранее стоимость перевозок, найденную методом наименьшего элемента.
Задание. Запасы как основной элемент логистики
Задача 1.
Условие:
Рассчитать средние товарные запасы торговой фирмы за I квартал: на 01.01 – 57тыс.руб., на 1.02 – 63 тыс.руб., на 1.03 – 60 тыс.руб., на 1.04 – 61 тыс.руб.
Решение:
Средние товарные запасы:
где , – товарные запасы на начало и конец периода соответственно;
– товарные запасы в течение периода;
– количество отрезков в периоде.
Средние товарные запасы за I квартал – 60,7 тыс. руб.
Задача 2.
Условие:
Рассчитайте оптимальный размер заказа и постройте график совокупных годовых издержек. Исходные данные: затраты на поставку единицы продукции 10 ден. ед.; годовое потребление продукции 1000 ед. Годовые затраты на хранение продукции 0,1 ден. ед. Размер партии поставки 100, 200, 400, 500, 600, 800, 1000 ед.
Решение:
Оптимальный размер партии:
где С0 – издержки выполнения заказа, ден. ед.;
Q – объем реализации, ед.;
С – закупочная цена, ден. ед.;
t – издержки хранения, доля от закупочной цены;
– издержки хранения, ден. ед.
Таблица 1 – Расчет совокупных годовых издержек по хранению запаса и выполнению заказа
размер заказа, ед. |
затраты на поставку единицы продукции, д.е. |
издержки выполнения заказа на единицу партии заказа, д.е. |
затраты на хранение единицы продукции, д.е. |
затраты на хранение заказа, д.е. |
совокупные годовые издержки, д.е. |
оптимальный размер заказа, ед. |
100 |
10 |
100 |
0,1 |
5 |
105 |
141 |
200 |
10 |
50 |
0,1 |
10 |
60 |
200 |
400 |
10 |
25 |
0,1 |
20 |
45 |
283 |
500 |
10 |
20 |
0,1 |
25 |
45 |
316 |
600 |
10 |
17 |
0,1 |
30 |
47 |
346 |
800 |
10 |
13 |
0,1 |
40 |
53 |
400 |
1 000 |
10 |
10 |
0,1 |
50 |
60 |
447 |
447 |
10 |
22 |
0,1 |
22 |
45 |
Рисунок 1 – Зависимость совокупных годовых издержек по хранению запаса и выполнению заказа от размера заказа.
Задание. Склад в логистической системе
Задача 1.
Условие:
Грузооборот склада равен 2000 т в месяц. 40 % грузов проходит через участок комплектования. Через отправочную экспедицию за месяц проходит 200 т. И столько же за месяц поступает из участка комплектования в отправочную экспедицию. Сколько тонн в месяц проходит напрямую из участка хранения на участок погрузки?
Решение:
Объем грузов, проходящих через участок комплектования, равен 800 тонн (40%*2000т.). Из них 200 тонн идет в отправочную экспедицию, а 600 тонн (800т-200т) – на участок погрузки. Через отправочную экспедицию проходит 200 тонн грузов, которых приходят с участка комплектования.
Следовательно, с участка хранения на участок погрузки напрямую проходит 1200 тонн (2000т-800т = 2000т-200т-600т) грузов в месяц.
Рисунок 2 – Схема движения грузов по участкам склада.
Задача 2.
Условие:
Определить средний срок хранения грузов на складе и оборот склада, если за месяц (30 дней) через склад прошло 20000 т грузов, причем 2000 т хранилось 15 дней, 3000 т – 5 дней, 10000 т – 8 дней, 5000 т – 7 дней.
Решение:
Средний срок хранения грузов:
Месячный оборот склада:
Задача 3.
Условие:
Какова емкость штабеля лесоматериалов, если объем штабеля 8,6 т/м3 коэффициент плотности укладки 0,6?
Решение:
Емкость штабеля:
где γ – удельный вес материала, т/м3;
β – коэффициент заполнения объема (плотность укладки).
Задание. Транспорт в логистике
Задача 1.
Условие:
Готовые изделия на склад перевозятся по маятниковому одностороннему маршруту. Упакованные изделия перевозятся в специальных поддонах на расстояние 500 м. Масса одного изделия 25 кг, на поддонах помещается 8 изделий. Грузоподъемность электрокара 0,5 т, средняя техническая скорость 4 км/ч. Среднее время погрузочно-разгрузочных работ 12 мин. Коэффициент использования электрокара по времени 0,9. Среднесуточный грузооборот 30 т в смену. Режим работы – двухсменный. Определить количество электрокар, необходимое для перевозки готовой продукции.
Решение:
– масса одного поддона с изделиями
– расчетное количество поддонов на одном каре
Принятое количество – 2 поддона.
Нагруженность кара:
Коэффициент использования грузоподъемности кара:
– нормативное время ездки кара при маятниковом маршруте
– фактическое время ездки
с учетом коэффициента
– требуемое количество ездок в сутки
– возможное количество ездок, которое может совершить один кар в сутки
– количество электрокар, необходимое для перевозки готовой продукции
Задача 2.
Условие:
Рассчитайте время одной ездки автомобиля, если среднее расстояние перевозки 15 км, техническая скорость 25 км/ч, коэффициент использования пробега 0,8. Среднее время погрузки-разгрузки автомобиля 20 мин.
Решение:
Время одной ездки автомобиля:
Задание. Распределительная логистика
Задача 1.
Условие:
Найти место расположения распределительного склада методом определения центра тяжести грузовых потоков.
Решение:
Координаты центра тяжести грузовых потоков (Xсклад, Yсклад) определяются по формулам:
где – грузооборот i-го потребителя;
– координаты i-го потребителя.
Задача 2.
Условие:
Рассчитать уровень логистического сервиса
Решение:
Уровень сервиса:
где N – количество услуг, которое теоретически может быть оказано;
n – фактическое количество оказываемых услуг;
– время на выполнение i-ой услуги.
Из возможного количества оказывается только 31% услуг, уровень сервиса достаточно низок.
Список использованных источников
1 Леншин И.А. Основы логистики: Учебное пособие. М: Машиностроение, 2002. – 464 с.
