Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Informatikai Intézet Alkalmazott Informatikai Intézeti Tanszék

Átírás

1 Mskolc Egyetem Gépészmérnök és Informatka Kar Informatka Intézet Alkalmazott Informatka Intézet Tanszék 2017/18 2. félév 4. Előadás Dr. Kulcsár Gyula egyetem docens

2 EFFS Prod Sch termelésprogramozó szoftver ÜTEMEZÉSI MODELLEK ÉS MÓDSZEREK AZ IGÉNY SZERINTI RUGALMAS GYÁRTÁS FINOMPROGRAMOZÁSÁNAK TÁMOGATÁSÁRA

3 Termelés fnomprogramozás (SFS) ERP CAPE MES SFS PAC, MA, MSC SFS: Shop Floor Schedulng Rövd távú, műhelyszntű ütemezés Bemenet: Belső rendelések Termék adatok Technológa adatok Erőforrás adatok Anyag és komponens adatok Ütemezés célok Kmenet: Termelés fnomprogram Munkák és erőforrások összerendelése Tervezett tevékenységek Tervezett dőadatok

4 VITAL projekt VITAL Valós dejű, kooperatív vállalatok projekt Prof. Dr. Monostor László (NKTH 2/010/2004) SZTAKI, GE és beszállító, BME, ME Erőforrás-menedzsment és ütemezés a vállalatok szntjén Termeléstervező, gyártásütemező, erőforrás kezelő alkalmazások fejlesztése MES sznten Valósdejű termelésrányítás változások és zavarok kezelésére Gyártásrányító, termeléskövető, zavarkezelő valósdejű alkalmazások fejlesztése MES sznten Elosztott, kooperatív termelés és logsztka rendszerek Kooperatív beszállító, készletgazdálkodás, logsztka alkalmazások fejlesztése SCM

5 Ktűzött kutatás célok Kterjesztett, az gény szernt tömeggyártás modelljét s magába foglaló modell kfejlesztése a gyártás feladatok és sorozatnagyságok meghatározásának, a gépek allokálásának és a munkák dőbel ütemezésének céljából. Olyan megoldás módszerek kfejlesztése, amelyek a termelés változó feltételehez és gényehez gazodva egy vagy több értelemben optmumközel, végrehajtható termelés fnomprogramot állítanak elő a gyakorlatban elfogadhatónak számító tervezés dőkorlátok betartásával. A MES dnamkus gyártásrányítás funkcónak, különösen a termelés bzonytalanságok kezelésének támogatása, fgyelembe véve a termelés folyamatok mnősítésének, a korrekcós újraütemezésnek, a termelés célok, prortások és bzonytalanságok menedzselésének gényet s.

6 Alkalmazott módszerek Felhasznált elvek, modellek és módszerek: termelésnformatka dszkrét matematka operácókutatás témakörökből ütemezéselmélet mesterséges ntellgenca nformácó technológa Fejlesztés metodka: smeretek összegyűjtése és szntetzálása probléma, részprobléma megfogalmazása matematka és nformatka modellezés megoldás koncepcó kdolgozása tervezés és mplementálás tesztelés és értékelés a követelményrendszer és a célok pontosítása

7 Ismert Flow Shop modellek Flow Shop egyutas modell M1 M2 M Mm Rugalmas Flow Shop párhuzamos kapactások modell S 1 S 2 S S k M1.1 M2.1 M.1 Mk.1 M1.2 M2.2 M.2 Mk.2 M1.j M2.j M.j Mk.j M1.m1 M2.m2 M.m Mk.mk

8 Kterjesztett rugalmas Flow Shop modell TS1 TS2 TS3 TS4 MG1 MG2 MG3 MG4 MG5 MG8 MG10 MG6 MG9 MG7 Termék 1 Termék p Technológa lépés TS Gépcsoport MG Gép (gépsor)

9 Az ütemezés feladat formáls leírása formalzmus: erőforráskörnyezet korlátozások, végrehajtás jellemzők célfüggvények Kterjesztett rugalmas Flow Shop (EFFS) ütemezés feladatosztály: Fx, M g, Q m, Set, j, m, Calm R, D, Exe, A [ f1, f2,...,, K f ]

10 Számítógép reprezentácó Objektum orentált modell Legfontosabb osztályok: Termék, Rendelés, Munka, Feladat, Gép, Gépcsoport, Végrehajtás lépés, Útvonal, Termelés fnomprogram, Gyártórendszer Indexelt kapcsolatrendszer: Név1_Név2 0 1 N1 Név1[1] N1 Név2[] Név2[j] 0 1 NK Név1[K] NK Név2[u] Név2[v] Név1_Név2[Index1][Index2] Index1 = (1,, K), Index2 = (0,, Név1_Név2[Index1][0])

11 Rendelés Termék Megoldás koncepcó Termelés fnomprogram Felhasználó Technológa Ütemezés Erőforrás Munkák Ütemterv Szmulácó Objektumok Fnomprogram Éles termelés fnomprogram Mnősítés Modellépítés Célfüggvényértékek Teljesítménymutatók

12 Szmulácó Szmulácó Szabályalapú számítás eljárás jól defnált ütemterv adott gyártás környezetben történő végrehajtásának gyors szmulácójára. Időadatok számítása: 0 MG1 1 MG2 2 MG3 3 MG4 Gyártás feladatok: 0 MG5 Előkészítés dő Művelet dő 1 MG6 2 MG7 Kezdés dőpont Befejezés dőpont 0 MG8 1 MG9 Munka: Indítás dőpont Befejezés dőpont Rendelés: Indítás dőpont Befejezés dőpont 0 MG10

13 Ütemezés Ütemezés Integrált, általános célú ütemezés módszer a hozzárendelés és a sorrend problémák megoldására, amely mnden egyes munkához: hozzárendel egy megfelelő útvonalat, hozzárendel egy megfelelő gépet a kválasztott útvonal mnden egyes végrehajtás lépésének megfelelő gépcsoportból, meghatározza mnden hozzárendelt gépen a végrehajtás sorban elfoglalt pozícóját. Kétfázsú heursztkus megoldás módszer: Heursztkus felépítő algortmus-változatok Heursztkus Tabu kereső algortmus

14 Heursztkus felépítő algortmusok Vszonylag jó kezdet megoldás gyors előállítása. BWBA algortmus: Cél: a termelés jellemzők egyensúlyban tartása Lépések: Rendelések csoportosítása és rendezése az EXE típusok alapján növekvő sorrendbe. Mnden megrendelés egy egységként (bontás nélkül) kerül beütemezésre: a legnagyobb ntegráltság fokkal jellemezhető útvonal hozzárendelésével, az érntett gépcsoportokból egyenletes valószínűséggel választott gépek alkalmazásával, a gépeken a munkák sorrendjét a beütemezés sorrendje határozza meg. Tovább algortmusok: HEFCA, HIA, EHIA

15 Heursztkus Tabu kereső algortmus s* = s0 = kezdet megoldás készítése ( ); tabulsta = üres; whle ( leállás feltétel nem teljesül() ) { whle ( kterjesztés feltétele teljesül() ) { s = szomszédos megoldás készítése( s0 ); f ( nem eleme a tabulstának( s ) ) { felvétel a tabulsta elejére( s ); f ( tabulsta elemszáma > megengedett elemszám ) tabulsta utolsó elemének törlése( ); f ( kterjesztés első megoldása ( s ) ) s_k = s; else f ( jobb megoldás ( s, sk) ) sk = s; } } s0 = sk; f ( jobb megoldás ( sk, s* ) ) s* = sk; } return s*;

16 A keresés módszer sajátossága Tabulsta Specáls formában megoldásokat tárol. Szsztematkus különbségvzsgálatra alapozott gyors ellenőrzést valósít meg. Szomszédság kezelése Többféle szomszédság operátor alkalmazása. A szomszédság operátorok csak megengedett megoldásokat állítanak elő, nncs szükség konzsztenca-vzsgálatra. A módosító operátorok rugalmasak, nem függnek a célfüggvényektől. Prortásértékekkel szabályozható a szomszédság operátorok használata.

17 Termelés folyamat mnősítése menedzser mutatók Erőforrás mutatók : célfüggvény Készletsznt mutatók Szállítókészség mutatók Munka (=1,,n) D : határdő R : ndítás dőpont C : befejezés dőpont v : súlyozó tényezők Eltérés: Csúszás: Átfutás dő: Specáls mutatók L C D T max( 0, L ) FT C R } G max( C v G max( v G v G n { T max( C Mnősítés ) ) mn( R ) ) 0}

18 Többcélú optmalzálás Egynél több célfüggvényt kell egyszerre fgyelembe venn: f S sk mn f 1 ( s),..., f ( s),..., f ( s) s S k egy megengedett megoldás a megengedett megoldások halmaza egy komponens célfüggvény K f k k { 1,2,..., K} : S {0} Ismert módszerek: Párhuzamos (Pareto) megközelítés Súlyozott célfüggvények alkalmazása Herarchkus optmalzálás Célprogramozás

19 Új megközelítés: relatív mnősítés sx, sy S a,b max : 2 a, ha a b max( a, b) b, egyébként D : 2 0, ha max( a, b) 0 D( a, b) b a 100, egyébként max( a, b) w w k 0 k { 1,2,..., K} k F 2 : S F( s x, s y ) K k 1 ( w k D( f k ( s x ), f k ( s y )))

20 Többcélú kereső eljárások F ( s, s x y ) Az előjeles érték kfejez az megoldásnak az megoldáshoz vszonyított relatív mnőségét. s x s y s y s y s y jobb megoldás mnt ha s x és azonosan jó megoldások ha rosszabb megoldás mnt ha s x s x F ( s, s x y) 0 F ( s, s x y) 0 F ( s, s x y) 0 Egycélú keresés Többcélú keresés Szmulált hűtés (SA) Tabu keresés (TS) Genetkus algortmus (GA)

21 Újraütemezés: a vselkedés alapú gyártásrányítás eszköze Khívások: Végrehajtás alatt álló, megszakított ütemterv Valós folyamatok bzonytalansága, állapota Összetett újraütemezés célok Megváltozott rendelések és erőforráskörnyezet Specáls korlátozások Ütemezés modell és módszerek kterjesztése: Célfüggvények a változtatások számszerűsítésére Zárolás technkák Továbbfejlesztett kereső operátorok

22 Integrált termelésprogramozás koncepcó ERP INTEGRÁLT ÜTEMEZŐ ÉS ÚJRAÜTEMEZŐ Cégadatbázs Rendelés Termék Technológa Erőforrás Modellépítés Ütemezés és újraütemezés GUI Szmulácó GUI Termelés fnomprogram Éles termelés fnomprogram Mnősítés GUI MES MES MES MES TERMELÉS- MENEDZSMENT Teljesített rendelések Új termelés fnomprogram Elemzés GUI TERMELÉSI FOLYAMAT Termelésfelügyelet ADATGYŰJTÉS Értékelés Vselkedés BIZONYTALANSÁGKEZELÉS

23 Termelésprogramozó szoftver 1

24 Termelésprogramozó szoftver 2

25 Termelésprogramozó szoftver 3

26 Futás eredmények Gép: 119 Rendelés: 393 Munka: 2173 Beállítástípusok: 4 Lépés: 2000 Kt.: 100 mnkt.: 10 Javulás: 40 TABU:150 Nx_op_pr: N1: 1 N2: 1 N3: 1 N4: 1 N5: 1 ObjF: LOrder LJob sumt maxt Set maxc ObjPr: Avp(10t): rand: 277,5 992,1 1,30E ,1 1779,6 4685,2 heur: 109,2 430, , search: 2,1 3, ,3 248,7 1034,7 Átlagos programfutás dő: 2 mn 55s

27 Futás eredmények LOrder LJob sumt maxt Set maxc s_1: s_2: s_3: s_4: s_5: s_6: s_7: s_8: s_9: s_10:

28 Köszönöm a fgyelmet! Az előadásvázlat elérhető az alább webcímen: