Programarea atelierului

Programarea atelierului este de a organiza în timp funcționarea unui atelier de lucru pentru cea mai bună utilizare a resurselor umane și materiale disponibile pentru a produce cantitățile dorite în timpul alocat.

Conceptele de bază ale programării

Sarcini

O sarcină i este o entitate de lucru elementară localizată în timp de o dată de începere t i sau o dată de sfârșit c i , a cărei performanță este caracterizată printr-o durată p i (pe a ) În plus, sarcina i folosește una (sau mai multe) resursa k cu o intensitate adesea presupusă a fi constantă în timpul executării sarcinii. ci = ti + pi.aik

În unele probleme, sarcinile pot fi efectuate în bucăți, intercalând diferite bucăți pentru a menține resursele inactive cât mai puțin posibil. În altele, dimpotrivă, nu puteți întrerupe o sarcină odată ce aceasta a început. Vorbim apoi despre probleme preventive și non-preventive.

Resurse

O resursă k este un mijloc tehnic sau uman necesar îndeplinirii unei sarcini și disponibil în cantitate limitată, capacitatea sa A k .

Există mai multe tipuri de resurse. O resursă este regenerabilă dacă, după ce a fost utilizată de una sau mai multe sarcini, este din nou disponibilă în aceeași cantitate (persoane, mașini, spațiu etc.); cantitatea de resurse utilizate în orice moment este limitată. În caz contrar, este consumabil (materie primă, buget etc.); consumul total (sau acumularea) în timp este limitat.

Se face, de asemenea, o distincție între resursele disjunctive (sau non-partajabile) care pot efectua o singură sarcină la un moment dat (mașină-unealtă, robot manipulator) și resurse cumulative (sau partajabile) care pot fi utilizate de mai multe sarcini simultan (echipe de „lucrători” , stație de lucru).

Constrângeri

Constrângeri de timp

Constrângerile de timp includ în general:

• constrângerile de timp alocate, care rezultă în general din imperativele de gestionare și care se referă la termenele sarcinilor (de exemplu, timpul de livrare) sau la durata totală a unui proiect;
• constrângerile din stadiul tehnicii și, în general, constrângerile coerenței tehnologice, care descriu poziționarea relativă a anumitor sarcini în raport cu altele (de exemplu, constrângeri de gamă în cazul problemelor de atelier);
• constrângeri de programare legate de respectarea programului de lucru etc.

Aceste constrângeri pot fi exprimate folosind inegalități potențiale care impun o distanță minimă între două instanțe particulare asociate sarcinilor (cel mai adesea datele de începere).

Constrângeri de resurse

Constrângerile de resurse reflectă faptul că acestea sunt disponibile în cantitate limitată (capacitatea lor).
Există două tipuri de constrângeri de resurse, legate de natura disjunctivă sau cumulativă a resurselor.

• Pentru resursele disjunctive, orice pereche de sarcini (i, j) care utilizează aceeași resursă este asociată cu perechea disjuncțională . Perechea de disjuncție este tradusă prin . Mai simplu, sarcinile trebuie îndeplinite una după alta (i <j sau altfel j <i).(i<j)∨(j<i){\displaystyle (i<j)\vee (j<i)}(tj≥ti+pi)∨(ti≥tj+pj){\displaystyle (t_{j}\geq t_{i}+p_{i})\vee (t_{i}\geq t_{j}+p_{j})}
• Pentru resursele cumulative, suma cerințelor de resurse ale sarcinii simultane trebuie să fie mai mică decât capacitatea resurselor. Fie pentru un anumit program setul de sarcini care consumă resursa k la momentul t: Fie a i intensitatea cu care sarcina i consumă o resursă (se presupune că este constantă pentru fiecare sarcină i) și capacitatea resursei k (cantitatea disponibilă k). Asa de Tk(t)=i∈1,...,n avec t∈[ti,ti+pi[{\displaystyle T_{k}(t)={i\in 1,...,n{\mbox{ avec }}t\in [t_{i},t_{i}+p_{i}[}}.Ak∀t,∑i∈Tk(t)ai≤Ak{\displaystyle \forall t,\sum _{i\in T_{k}(t)}a_{i}\leq A_{k}}

Programare în diferite tipuri de ateliere de producție

O clasificare foarte răspândită a atelierelor, din punct de vedere al planificării, se bazează pe diferitele configurații ale mașinilor. Cele mai cunoscute modele sunt cele ale unei singure mașini, mașini paralele, un atelier cu o singură cale sau un atelier cu mai multe căi.

• Mașină unică
• Mașini paralele
• Ateliere cu o singură cale (Flow Shop)
• Ateliere cu mai multe căi (Job Shop)
• Alte configurații

Mașină unică

În acest caz, toate sarcinile care trebuie îndeplinite sunt realizate de o singură mașină. Sarcinile constau apoi dintr-o singură operație care necesită aceeași mașină. Una dintre situațiile interesante în care putem întâlni acest tip de configurație este cazul în care ne confruntăm cu un sistem de producție care cuprinde o mașină de blocaj care influențează întregul proces. Studiul poate fi apoi limitat la studiul acestei mașini.

Mașini paralele

În acest caz, avem un set de mașini identice pentru a efectua lucrările. Lucrările constau dintr-o singură operație și o lucrare necesită o singură mașină. Programarea se realizează în două faze: prima fază constă în atribuirea lucrărilor la mașini și a doua fază constă în stabilirea secvenței de producție pe fiecare mașină.

Ateliere cu o singură cale (Flow Shop)

Un atelier cu o singură cale este un atelier în care se spune că procesul de dezvoltare a produsului este „liniar”, adică atunci când etapele de procesare sunt identice pentru toate produsele fabricate. În funcție de tipurile de produse produse, se face distincția între producția continuă și producția discretă. Producția continuă se caracterizează prin fluiditatea procesului său și eliminarea depozitării. Acest lucru se întâmplă în special în rafinării, fabricile de ciment, fabricile de hârtie ... Producția de masă discretă se aplică în principal produselor de consum fabricate în lanț (de exemplu, automobile, majoritatea domeniului textilelor, mașinilor unelte ...).

În ambele cazuri, mașinile pot fi dedicate unei operațiuni precise și sunt instalate în funcție de succesiunea lor de intervenție în gama de producție.

Unul dintre principalele obiective în cazul unui magazin cu o singură cale este de a găsi o secvență de sarcini în mână care să respecte un set de constrângeri și care să minimizeze timpul total de producție. Printre caracteristicile unei probleme din această categorie:

• există cel puțin n! diferite soluții în care n este numărul de lucrări care trebuie efectuate. Rețineți că n! = n * (n-1) * (n-2) .... * 1;
• problema este NP-hard, cu excepția versiunilor cu două mașini și unele cazuri speciale cu trei mașini;
• productivitate ridicată, dar flexibilitate redusă .

Ateliere cu mai multe căi (Job Shop)

Atelierele Multi-Path (MCA) sunt unități de fabricație care procesează o varietate de produse individuale, a căror producție necesită diferite tipuri de mașini în diferite secvențe. Una dintre caracteristicile unui magazin multipath este că cererea pentru un anumit produs este de obicei de un volum mic spre mediu. O altă caracteristică este variabilitatea operațiunilor și un amestec de produse în continuă schimbare. Astfel, este necesar ca sistemul să fie flexibil în natură. În sens general, flexibilitatea este capacitatea unui sistem de a răspunde la variațiile din mediu.

Cel mai considerat obiectiv pentru un magazin cu mai multe căi este același cu cel considerat pentru un magazin cu o singură cale, și anume pentru a găsi o secvență de sarcini pe mașini care să minimizeze timpul total de producție.

Figura următoare prezintă un exemplu de magazin multipath cu patru locuri de muncă și șase mașini.

Unele dintre caracteristicile unei probleme de programare într-un atelier cu mai multe căi:

• numărul soluțiilor posibile este de ordinul (n!) m, unde n este numărul de sarcini care trebuie îndeplinite și m numărul de mașini. Rețineți că o sarcină înseamnă la fel ca o lucrare.
• problema este NP-hard și este considerată printre cele mai dificile probleme de rezolvat.

Alte configurații

Principalele categorii, care sunt ateliere de producție liniare (Flow Shop) și ateliere cu mai multe căi (Job Shop) nu sunt singurele modele din industrie. Există mai multe alte categorii intermediare, dintre care cele mai cunoscute sunt:

• ateliere de tip magazin de flux hibrid: acestea sunt ateliere de tip magazin de flux în care o anumită „etapă” de producție poate fi asigurată de mai multe mașini în paralel. În acest tip de atelier, toată munca trece prin fiecare etaj și ordinea de trecere pe etaje este aceeași pentru fiecare loc de muncă. Acest tip de atelier se mai numește „atelier cu o singură cale cu mașini cu mai multe unități”;
• magazine deschise: fiecare produs care urmează să fie prelucrat trebuie să fie supus unui set de operațiuni pe un set de mașini, dar într-o comandă complet gratuită;
• în atelierele de lucru flexibile  : Aceste ateliere sunt caracterizate printr - un nivel ridicat de automatizare, căutând astfel un compromis între flexibilitate și productivitate. Ele constituie baza atelierelor cu mai multe căi în care principalele sarcini (depozitare, prelucrare piese, manipulare etc.) sunt automatizate.

Referințe

• P. Lopez și F. Roubellat, Programarea producției, Hermes Science Europe Ltd, 2001
• C. Gagné, Programare industrială: strategii de rezoluție metaheuristică și obiective multiple, teză de doctorat, 2001
• B. Grabot, Programarea atelierelor de fabricație, Tehnici de inginerie Doc AG 3 105
• B. Montreuil, Organizația de amenajare a fractalelor pentru magazin, int. j. prod. rez., 1999, vol. 37, nr. 3, 501-521