COMPARATIVE ANALYSIS OF MULTI-AGENT SYSTEMS AND KANBAN SYSTEM IN THE CONSTRUCTION OF OPERATIONAL PRODUCTION PLANS FOR BUILDING ENTERPRISES
Medvedev S. N., Aksyonov K. A.
Ural Federal University named after First President of Russia B. N. Yeltsin
19, Mira st., Yekaterinburg, 620002, Russian Federation
e-mail: *****@***ru
Abstract - Large industrial enterprises are complex dynamical systems. Automated production management systems play a significant role in such enterprises. The data system has the following functions: automation of the process of creating, manufacturing, production planning, management and others. The comparative analysis of multi-agent systems, production planning and production of Toyota.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МУЛЬТИАГЕНТНЫХ СИСТЕМ И СИСТЕМЫ KANBAN ПРИ ПОСТРОЕНИИ ОПЕРАТИВНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПЛАНОВ НА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
,
ФГАОУ ВПО “Уральский Федеральный Университет им. первого Президента Ельцина”
ул. Мира,19, Екатеринбург, 620002, Россия
e-mail: *****@***ru
Аннотация — Крупные промышленные предприятия представляют собой сложные динамические системы. Автоматизированные системы управления производством играют существенную роль на таких предприятиях. На данные системы возложены следующие функции: автоматизация процесса создания, изготовления, планирования производства, управления и другие. В работе проведен сравнительный анализ мультиагентных систем планирования производства и производственной системы компании Тойота.
I. Введение
Управление машиностроительным предприятием сложная и ответственная задача. Данная задача включает в себя множество различных функций: управление производственными процессами, управление финансовыми потоками, управление сбытом, управление снабжением и т. д. Наиболее трудоемким процессом является управление производственными процессами. Организация и координирование работы подразделений предприятия первостепенная цель руководства предприятия. Основной задачей по слаженной работе различных служб предприятия является планирование их деятельности. Планирование в свою очередь подразделяется на различные временные периоды такие как смена, день, неделя, месяц, квартал, год, 2 и более лет и т. д. Наибольшую востребованность имеют оперативные планы, которые составляются на небольшие промежутки времени. Составлением производственных планов занимаются различные системы.
II. Основная часть
Рассмотрим одну из самых первых систем по производственному планированию компании Тойота. Данная система начала зарождаться в 40-х годах 20-го века сразу после Второй мировой войны в Японии на автомобильном заводе компании Тойота. Основателем системы является Тайити Оно. В основе системы лежит два основных принципа [1]:
- принцип «точно вовремя»;
- принцип автономизации, или автоматизации с использованием интеллекта.
Первый из этих принцип подразумевает, что детали которые необходимы для сборки изделия поступают на конвейер строго в определенное время и в нужном количестве.
Второй принцип означает, что станки установленные в цехах предприятия для изготовления различных деталей имеют встроенное устройство для возможности автоматического отключения в случае отклонения параметров деталей от установленных норм для избегания брака продукции.
Данная система считается вытягивающей системой, т. к. принцип планирования производства начинается со сборочного конвейера это отправная точка. Заказы на различные автомобили и сроки их поставки потребителям служат планом, который разворачивается в обратном направлении со сборочного конвейера. Основным методом управления производственной системой является Канбан. Канбан представляет собой листок (карточку) вложенный в пластиковую оболочку. В зависимости от расположенной на карте информации листки бывают 2-х видов: листок транспортировки и листок производства. На них присутствует следующая информация: количество продукции, время, метод, последовательность и количество перевозок, время перевозки, место доставки и место хранения, средства перевозки, контейнер и т. д.. Метод Канбан в формализованном виде выглядит следующим образом [2]:
где y = количество листков;
D = спрос на 1 единицу продукции во времени
Tw = время ожидания листка
Tp = время изготовления
a= емкость контейнера (не более 10% от суточной потребности)
б = колебания переменной (не более 10%)
Данное уравнение показывает, какое количество листков будет расположено в конкретном обрабатывающем центре при заданных параметрах. Метод управления Канбан представляет собой элемент объединяющий все производственные процессы при изготовлении изделий.
Систему планирования и управления производством на заводах компании Тойота можно сравнить с применяемой в настоящий момент мультиагентной системой по планированию производства. Вместо листков используются агенты, которые взаимодействуют между собой и принимают определенные решения. Рассмотрим мультиагентную систему Smart Factory. Данная система базируется на аппарате сетей потребностей и возможностей (ПВ - сети) [4]. Основная идея подхода заключается в применении программных агентов для каждого процесса или операций, а также для каждого рабочего или оборудования предприятия или цеха. Агенты переговариваются между собой договариваются и находят наилучшие решения для скорейшего завершения своего поставленного задания.
Альтернативой ПВ-сетям может выступать динамическая модели мультиагентного процесса преобразования ресурсов (МППР) и системы имитационного моделирования BPsim, которая ориентирована на задачи планирования и управления производством. В основе МППР лежит интеграция имитационного, ситуационного, экспертного и мультиагентного моделирования [3]. Выталкивающую стратегию для имитационной модели можно реализовать с помощью системы динамических приоритетов.
Проведем сравнительный анализ методов с для задачи использования на машиностроительном предприятии. Результаты анализа приведены в таблице 1.
п/п | Параметр | Канбан | ПВ-сеть | МППР |
1 | Различные типы ресурсов, очереди, конфликты на ресурсах | + | + | + |
2 | Учет времени, операция дискретная | + | + | + |
3 | Планирование маршрута | + | + | + |
4 | Распределение заказов | + | + | + |
5 | Полный цикл управления - Реакция на событие - Планирование - Диспетчеризация - Пересмотр планов «на лету» - Ручная корректировка плана | + + + - + | + + + + + | + + + + + |
Таблица 1. Анализ методов и моделей планирования производства
Table 1. Analysis of methods and models of planning of production
На основании таблицы можно сделать вывод, что из рассмотренных методов и моделей для планирования производства подходят все три метода. Однако стоит отметить универсальность метода Канбан и его независимость от информационных технологий. Так программная реализация ПВ-сети требует наличие распределенной информационной системы, а модель МППР программно реализована в виде системы принятия решений BPsim.
III. Заключение
Результаты исследования показали, что несмотря на интенсивное развитие мультиагентных технологий и их использование в задачах планирования и управления производством для систем конвейерного типа до сих пор эффективным методом является Канбан.
IV. References
[1] Производственная системы Тойоты. Уходя от массового производства / Пер. с англ. – М.: Институт комплексных стратегических исследований, 2005. – 192 с.
[2] Toyota production system and Kanban system Materialization of just-in-time and respect-for-human system. gimori ; K. Kusunoki; F. Cho; S. Uchikawa. International Journal of Production Research - INT J PROD RES , vol. 15, no. 6, pp. 553-564, 1977.
[3] Теория и практика средств поддержки принятия решений: монография — Germany, Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2011. — 341 с.
[4] Vittikh V. A., Skobelev P. O. Multiagent Interaction Models for Constructing the Needs-and-Means Networks in Open Systems. Automation and Remote Control. Vol. 64, 2003, pp. 162-169.
