Разработка программного комплекса обработки статистических данных о работе механообрабатывающего цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Министерство Российской Федерации по атомной энергии

Московский инженерно - физический институт

(Государственный университет)

Факультет кибернетики

Кафедра информационных технологий

Пояснительная записка

к учебно-исследовательской работе на тему:

Разработка программного комплекса обработки статистических данных о работе механообрабатывающего цеха

Студент

Гребенюк Г.Г.

Руководитель

Щербаков В.В.

Москва 2003 г.

Реферат

В данной учебно-исследовательской работе представлено описание программного модуля для статистической обработки данных о работе механообрабатывающего производства.

В первой части работы даны общие сведения о планировании производства, а также представлен обзор основных современных концепций планирования производственного предприятия (MRP, CRP, MRPII, ERP).

Во второй части представлено описание программы для построения статистических диаграмм, характеризующих работу механообрабатывающего цеха.

• Введение

Настоящая работа посвящена разработке программного комплекса обработки статистических данных о работе механообрабатывающего цеха.

Актуальность данной задачи заключается в возможности планирования организации производства на основе полученных статистических данных. Рассчитанные показатели работы цеха позволят в будущем оптимально организовать эксплуатацию оборудования: уменьшить внецикловые потери времени (простои станков) или увеличить количество обслуживаемых станков для увеличения пропускной способности оборудования.

Целью данной работы является создание программного комплекса для вычисления основных характеристик работы механообрабатывающего цеха на основе базы данных АСУ механооборабатывающего цеха, которая находится в эксплуатации.

Содержимое пояснительной записки по главам выглядит следующим образом:

Глава I содержит формулировку задачи, фрагмент dbf - файла, на основании которого вычисляются показатели работы механообрабатывающего цеха, а также описание методов расчета основных показателей.

Глава II описывает практическую часть работы:

режимы работы программы и блок-схемы вычисления основных показателей работы цеха;

выходные данные программы.

1. Постановка задачи и методы ее решения

1.1 Формулировка задачи, исходные данные, желаемые результаты

В данной работе решалась задача разработки программного комплекса обработки статистических данных о работе механообрабатывающего цеха.

Данная задача разбивалась на две подзадачи:

1. Определение желаемых результатов (статистические показатели работы цеха);

2. Создание программного обеспечения, позволяющего рассчитать статистические показатели.

Входными данными для этой работы являются статистические данные о работе механообрабатывающего цеха, представленные в виде файла формата dbf. Фрагмент этого файла представлен в таблице 1-1.

Данная таблица содержит информацию об изготовляемых в механообрабатывающем цеху партиях деталей.

Первые 3 поля: “График”, “Номер Заказа” и “Позиция” характеризуют изготовляемую партию однотипных деталей. “Номер операции” соответствует определенному этапу обработки деталей, например, обработке на фрезерном или токарном станке. Поле “Дата запуска” определяет дату начала соответствующей операции, а поля “Дата выпуска(план.)” и ”Дата выпуска(фактич.)” определяют даты завершения операции соответственно плановую и фактическую. В “Трудоемкость” занесены временные затраты на соответствующую операцию. Поле “Количество(фактич.)” соответствует количеству деталей, прошедших данную операцию. В колонку “Цех” занесены номера цехов, в которых проводятся соответствующие операции. По значению в графе “Группа оборудования” можно определить, на каком станке выполнялась операция: на фрезерном или токарном. Если Группа оборудования имеет номер 0, то соответствующая операция выполняется персоналом цеха.

Таблица содержит лишь те поля, которые использовались при определении основных показателей работы механообрабатывающего цеха.

В качестве первоочередной задачи данной исследовательской работы выступала задача определения необходимой статистики, характеризующей работу механообрабатывающего цеха, и способ ее расчета.

Среди рассчитываемых характеристик работы цеха можно выделить следующие:

Количество заказов, по которым выполняются работы в механообрабатывающем цехе (по годам);

Средний размер партии деталей (по годам, по годам и группам оборудования, по месяцам, по месяцам и группам оборудования);

Среднее время изготовления партии деталей (по годам, по годам и группам оборудования);

Среднее число изготовленных деталей (по месяцам, по месяцам и группам оборудования);

Среднее число партий в заказе (по годам);

Загрузка цеха в часах (по месяцам, по годам);

Средняя загрузка всех цехов (по годам);

Среднее время операции (по годам и группам оборудования);

Среднее время изготовления детали (по годам, по годам и группам оборудования).

1.2 Способы расчета основных характеристик работы механообрабатывающего цеха (МО)

1.2.1 Количество заказов

Данная характеристика определяет количество заказов, по которым выполняются работы в МО цеху и рассчитывается по годам.

Для определения этой статистики определяется, принадлежит ли дата запуска заказа указанному году. Если принадлежит, то данный заказ учитывается при определении количества заказов.

1.2.2 Средний размер партии деталей

Данный показатель определяется по четырем критериям:

по годам;

по годам и группам оборудования;

по месяцам;

по месяцам и группам оборудования.

Размер фиксированной партии определяется по количеству деталей прошедших последнюю операцию.

При использовании первого и третьего критериев учитывается размер только тех партий, для которых дата запуска первой операции и дата выпуска последней операции принадлежит указанному году или указанному месяцу года соответственно. После этого размеры партий осредняются по их количеству.

При использовании второго и четвертого критериев данная статистика определяется аналогично, но используются размеры только тех партий, которые изготавливаются на оборудовании заданной группы. Партия изготавливается на оборудовании заданной группы, если хотя бы одна ее операция проводится на этом оборудовании

Условно средний размер партии можно определить по следующей формуле:

1.2.3 Среднее время изготовления партии деталей

Данный показатель определяется по двум критериям:

по годам;

по годам и группам оборудования.

Время изготовления партии деталей (время нахождения партии на производстве) определяется как разность даты окончания последней операции и даты запуска первой операции.

При использовании первого критерия учитывается время нахождения на производстве только тех партий, для которых дата запуска первой операции и дата выпуска последней операции принадлежит указанному году. После этого времена изготовления партий осредняются по количеству учтенных партий.

При использовании второго критерия данная статистика определяется аналогично, но используется время нахождения на производстве только тех партий, которые изготавливаются на оборудовании заданной группы.

Условно среднее время изготовления партии можно определить по следующей формуле:

1.2.4 Число изготовленных деталей

Данный показатель определяется по двум критериям:

по месяцам;

по месяцам и группам оборудования.

При использовании первого критерия среднее число выпускаемых деталей рассчитывается для каждого месяца года в отдельности. Для этого определяютя партии деталей, у которых дата окончания последней операции принадлежит указанному месяцу. Далее суммарный размер партий, удовлетворяющих данному условию осредняется по числу таких партий.

При использовании второго критерия данная статистика определяется аналогично, но используются размеры только тех партий, которые изготавливаются на оборудовании заданной группы.

Условно число изготавливаемых деталей можно определить по следующей формуле:

1.2.5 Среднее число партий в заказе

Данная характеристика определяет среднее число партий в заказе и рассчитывается по годам.

Число партий в фиксированном заказе определяется числом различных комбинаций значений графика и позиции. Поэтому для определения этой статистики данные dbf - файла упорядочиваются по номеру заказа, а затем по графику и позиции. После подсчета числа партий для каждого заказа это количество осредняется по числу заказов.

Условно среднее число партий в заказе можно определить по следующей формуле:

1.2.6 Загрузка цеха

Данный показатель определяется по двум критериям:

по месяцам;

по годам.

Загрузка цеха определяется временем (в часах), затрачиваемым на операции.

Для вычисления данной статистики данные dbf - файла фильтруются по номеру цеха и по датам запуска и выпуска. После чего подсчитывается суммарная трудоемкость.

При использовании первого критерия даты запуска и выпуска должны принадлежать указанному месяцу года.

При использовании второго критерия даты запуска и выпуска должны принадлежать указанному году.

Условно загрузку цеха можно определить по следующей формуле:

1.2.7 Средняя загрузка цехов

Данная характеристика определяет среднюю загрузку всех цехов и рассчитывается по годам.

Для расчета данной статистики данные dbf - файла фильтруются по датам запуска и выпуска (они должны принадлежать заданному году) и подсчитывается трудоемкость (рабочее время) всех цехов. После этого результирующая трудоемкость осредняется по количеству цехов.

Условно среднюю загрузку цехов можно определить по следующей формуле:

1.2.8 Среднее время операции

Данная характеристика определяет время обработки детали и рассчитывается по годам и группам оборудования.

Время одной оперции определяется отношением трудоемкости этой операции к количеству деталей, прошедших данную операцию.

Для вычисления данной статистики данные dbf - файла фильтруются по группе (группам) оборудования и по датам запуска и выпуска (даты должны принадлежать указанному году).

После этого для каждой операции подсчитывается ее время, затем времена суммируются и осредняются по количеству операций.

Условно среднее время операции можно определить по следующей формуле:

механообрабатывающий цех программный комплекс

1.2.9 Среднее время изготовления детали

Данный показатель определяется по годам и группам оборудования.

Время изготовления одной детали определяется осреднением отношения трудоемкости операции к количеству деталей, прошедших данную операцию, по количеству операций, затрачиваемых на изготовление детали (партии).

При расчете учитывается время изготовления только тех деталей, для которых дата запуска первой операции и дата выпуска последней операции принадлежит указанному году и которые изготавливаются на оборудовании заданной группы. После этого времена изготовления деталей осредняются по количеству партий.

Условно среднее время изготовления детали можно определить по следующей формуле:



2. Описание работы созданного программного комплекса

2.1 Краткое описание программного обеспечения

В ходе выполнения учебно-исследовательской работы в программной среде Delphi6 была создана программа, позволяющая определять основые характеристики (показатели) работы механообрабатывающего цеха на основе статистических данных (базы данных) о работе этого цеха.

Для работы с базой данных в программе используются операторы языка SQL (SQL-запросы), позволяющие упорядочивать данные и осуществлять их фильтрацию.

Программа позволяет пользователю в интерактивном режиме вводить информацию и получать необходимую статистику, а также графики.

2.2 Режимы работы программы

2.2.1 Определение количества заказов

Данный режим позволяет пользователю получить информацию о количестве заказов, по которым осуществляются работы в механообрабатывающем цеху в определенном году.

2.2.2 Определение среднего размера партии деталей

Данный режим позволяет пользователю получить информацию о среднем размере партии деталей по четырем критериям:

по годам;

по годам и группам оборудования;

по месяцам;

по месяцам и группам оборудования.

2.2.3 Определение среднего времени изготовления партии деталей

В этом режиме работы программа предоставляет пользователю получить информацию о среднем времени изготовления партии деталей по двум критериям:

по годам;

по годам и группам оборудования.

На рис.2.3 представлен режим определения среднего времени изготовления партии деталей по годам и группам оборудования.

2.2.4 Определение среднего числа партий в заказе

Данная статистика вычисляется по годам. Режим работы представлен на рис.2.4.

2.2.5 Определение загрузки цеха

Загрузка цеха определяется по объему времени, затрачиваемому цехом на обработку и изготовления деталей. Эта характеристика рассчитывается по месяцам и по годам, а также определяется средняя загрузка всех цехов в заданном году.

2.2.6 Определение среднего времени операции

Среднее время операции представляет собой среднее время, затрачиваемое на обработку детали.

2.2.7 Определение числа деталей

Число изготовленных (выпущенных) деталей определяется в программе по двум критериям:

по месяцам;

по месяцам и группам оборудования.

На рис.2.7 представлен режим определения среднего числа деталей по месяцам и группам оборудования.

2.3 Выходные данные программы

Количество заказов

В таблице 2-1 представлены данные о количестве заказов в 2001 и 2002 годах.

Из таблицы видно, что в 2002 году количество заказов гораздо больше, чем в 2001 году. Этот факт связан с тем, что база данных, на основе которой велись расчеты, содержит в основном данные по 2002 году.

Таблица 2_1

Год	Количество заказов
2001	21
2002	57

Средний размер партии деталей

средний размер партии по годам;

Данные о среднем размере партии по годам приведены в таблице 2-2.

По данным таблицы можно заметить, что в 2001 году партия в среднем содержала больше деталей по сравнению с 2002 годом.

Таблица 2_2

Год	Средний размер партии
2001	294
2002	211

средний размер партии по годам и группам оборудования;

Данные о среднем размере партии по годам и группам оборудования приведены в таблицах 2-3 (для 2001 года) и 2-4 (для 2002 года).

Таблица 2_3

Год	Группа оборудования	Средний размер партии
2001	1	146
2001	2	870
2001	3	0
2001	4	0
2001	5	0
2001	6	2059
2001	7	28

Из таблицы 2-3 видно, что в 2001 году детали изготавливались в основном на оборудовании 1-ой, 2-ой, 6-ой и 7-ой групп. Максимальный средний объем партии (2059 деталей) приходится на фрезерный станок (6-ая группа оборудования).

Таблица 2_4

Год	Группа оборудования	Средний размер партии
2002	1	48
2002	2	1048
2002	3	207
2002	4	13
2002	5	374
2002	6	136
2002	7	678

По таблице 2-4 можно заметить, что в 2002 году детали изготавливаются на всех видах станков, при этом максимальный средний размер партии приходится на токарный станок с ЧПУ (группа оборудования номер 2).

Все сделанные выводы можно наглядно подтвердить по графикам зависимости среднего размера партии деталей от группы оборудования, представленным на рисунках 2.8 и 2.9.

средний размер партии по месяцам;

В таблицах 2-8 и 2-9 приведены значения среднего размера партии изготовляемых деталей по месяцам года.

Таблица 2_8

Год	Месяц	Средний размер партии
2001	октябрь	1382
2001	ноябрь	62
2001	декабрь	256

Таблица 2_9

Год	Месяц	Средний размер партии
2002	январь	292
2002	февраль	82
2002	март	268
2002	апрель	171

По таблице 2-8 видно, что основной выпуск продукции (деталей) в 2001 году приходится на октябрь, ноябрь и декабрь. Максимальный выпуск происходит в октябре.

По таблице 2-9 можно заметить, что максимальный выпуск деталей в 2002 году осуществляется в январе и марте.

по месяцам и группам оборудования;

В таблице 2-10 представлены значения среднего размера партии изготовляемых деталей в зависимости от группы оборудования в декабре 2001 года.

Максимальный средний размер партии приходится на фрезерный станок (группа оборудования 6).

Таблица 2_10

Год	Месяц	Группа оборудования	Средний размер партии
2001	декабрь	1	146
2001	декабрь	2	870
2001	декабрь	3	0
2001	декабрь	4	0
2001	декабрь	5	0
2001	декабрь	6	2059
2001	декабрь	7	28

В таблице 2-11 представлены значения среднего размера партии изготовляемых деталей в зависимости от группы оборудования в январе 2002 года.

Таблица 2_11

Год	Месяц	Группа оборудования	Средний размер партии
2002	январь	1	23
2002	январь	2	0
2002	январь	3	1000
2002	январь	4	0
2002	январь	5	629
2002	январь	6	111
2002	январь	7	264

Максимальный средний размер партии деталей приходится на токарный станок (группа оборудования 3).

Среднее время изготовления партии деталей

по годам;

Данные о среднем времени изготовления партии в днях по годам приведены в таблице 2-5

Таблица 2_5

Год	Среднее время изготовления партии/дн.
2001	0,8
2002	20,5

по годам и группам оборудования;

Данные о среднем времени изготовления партии деталей по годам и группам оборудования приведены в таблицах 2-6 (для 2001 года) и 2-7 (для 2002 года).

Таблица 2_6

Год	Группа оборудования	Среднее время изготовления партии/дн.
2001	1	1
2001	2	1
2001	7	0

Таблица 2_7

Год	Группа оборудования	Среднее время изготовления партии/дн.
2002	1	21,7
2002	2	46,4
2002	3	40,5
2002	4	9,3
2002	5	29,0
2002	6	3,0
2002	7	45,9

По таблице 2-6 можно заметить, что среднее время изготовления партии деталей в 2001 году намного меньше нормального. Это можно объяснить либо ошибками в базе данных, либо малым количеством данных по 2001 году. Поэтому в данном случае интерес представляют лишь данные по 2002 году. Максимальное среднее время, затрачиваемое на изготовление партии деталей приходится на токарные станки (группы оборудования 2 и 7).

Зависимость среднего времени изготовления партии от группы оборудования в 2002 году представлена на рисунке 2.13.

Число изготовленных деталей

число изготовленных деталей по месяцам;

Данные о числе деталей, изготовляемых за месяц в 2001 и в 2002 годах приведены на рисунках 2.14, 2.15.

По графикам можно заметить, что в 2001 году максимальное число деталей (6146) было изготовлено в декабре месяце, а в 2002 году максимальное число деталей (13409) было изготовлено в январе месяце.

Эти же результаты можно увидеть на круговых диаграммах, представленных на рисунках 2.16, 2.17.

число изготовленных деталей по месяцам и группам оборудования;

В таблицах 2-8 и 2-9 приведены данные о числе изготовленных деталей в зависимости от группы оборудования в декабре 2001 года и в январе 2002 года соответственно.

Таблица 2_8

Год	Месяц	Группа оборудования	Число деталей
2001	декабрь	1	873
2001	декабрь	2	2611
2001	декабрь	3	0
2001	декабрь	4	0
2001	декабрь	5	0
2001	декабрь	6	2059
2001	декабрь	7	56

Таблица 2_9

Год	Месяц	Группа оборудования	Число деталей
2002	январь	1	206
2002	январь	2	0
2002	январь	3	1000
2002	январь	4	0
2002	январь	5	2514
2002	январь	6	111
2002	январь	7	527

Эти же данные представлены на рисунках 2.18 и 2.19.

По рисункам видно, что в декабре 2001 года основная нагрузка по изготовлению деталей приходится на второй станок, а в январе 2002 года на пятый станок.

Среднее число партий в заказе

Данные по среднему числу партий в заказе в 2001 и 2002 годах представлены в таблице

Таблица 2_10

Год	Среднее число партий в заказе
2001	2
2002	3

Загрузка цеха

Загрузка цеха представляет собой время, в течении которого в цеху проводятся операции по изготовлению деталей.

На рисунках 2.20, 2.21 представлены круговые диаграммы загрузки цехов в течении года.

По рисункам видно, что в 2001 и 2002 году максимазьную загрузку имеет 76 цех.

В таблицах 2-11 и 2-12 представлены значения загрузки для этого цеха в зависимости от месяца года.

Таблица 2_11

Год	Месяц	Цех	Загрузка/час.
2001	январь	76	0
2001	февраль	76	0
2001	март	76	0
2001	апрель	76	0
2001	май	76	0
2001	июнь	76	0
2001	июль	76	0
2001	август	76	0
2001	сентябрь	76	0
2001	октябрь	76	0
2001	ноябрь	76	0
2001	декабрь	76	734,5

Таблица 2_12

Год	Месяц	Цех	Загрузка/час.
2002	январь	76	1002,0
2002	февраль	76	1650,1
2002	март	76	973,0
2002	апрель	76	1467,0
2002	май	76	0
2002	июнь	76	0
2002	июль	76	0
2002	август	76	0
2002	сентябрь	76	0
2002	октябрь	76	0
2002	ноябрь	76	0
2002	декабрь	76	0

На рис 2.22 представлен график зависимости загрузки 76 цеха от месяцев в 2002 году.

В таблице 2-13 приведены значения загрузки 76 цеха в часах за 2001 и 2002 годы.

Таблица 2_13

Год	Цех	Загрузка/час.
2001	76	808
2002	76	9340,4

В таблице 2-14 приведены значения средней загрузки всех цехов в 2001 и 2002 году.

Таблица 2_14

Год	Средняя загрузка всех цехов/час.
2001	211,9
2002	823

Среднее время операции

В таблицах 2-15, 2-16 представлены значения среднего времени выполнения операции на станках в 2001 и 2002 годах соответственно.

Таблица 2_15

Год	Группа оборудования	Среднее время операции/час.
2001	1	0,968
2001	2	0,025
2001	7	1,381

Таблица 2_16

Год	Группа оборудования	Среднее время операции/час.
2002	1	1,607
2002	2	2,092
2002	3	0,233
2002	4	2,141
2002	5	0,197
2002	6	0,091
2002	7	0,23

В 2002 году в среднем наибольшее время проведения операции достигается на фрезерном станке (группа оборудования 4).

Среднее время изготовления детали

В таблицах 2-17, 2-18 представлены значения среднего времени изготовления детали в зависимости от группы оборудования в 2001 и 2002 годах соответственно.

Таблица 2_17

Год	Группа оборудования	Среднее время изготовления детали/час.
2001	1	3,6
2001	2	3,9
2001	6	0,1
2001	7	2,6

Таблица 2_18

Год	Группа оборудования	Среднее время изготовления детали/час.
2002	1	5,8
2002	2	2,5
2002	3	2
2002	4	6,4
2002	5	0,4
2002	6	0,5
2002	7	0,3

Можно заметить, что в 2002 году в среднем детали гораздо дольше изготавливаются на фрезерном станке (группа оборудования 1), а в 2001 году наибольшее время изготовления имеют детали, приписанные к токарному станку с ЧПУ (группа оборудования 2).

• Заключение

В соответствии с поставленной задачей на УИР была изучена предметная область, а также проведено ознакомление со структурированным языком запросов (SQL) и на основе этих знаний была написана программа на Delphi6 обработки статистических данных о работе механообрабатывающего цеха. Источником статистических данных служил файл формата DBF.

Созданное программное обеспечение позволяет пользователю в интерактивном режиме получать информацию о следующих показателях работы механообрабатывающего цеха:

Количество заказов, по которым выполняются работы в механообрабатывающем цехе (по годам);

Средний размер партии деталей (по годам, по годам и группам оборудования, по месяцам, по месяцам и группам оборудования);

Среднее время изготовления партии деталей (по годам, по годам и группам оборудования);

Число изготовленных деталей (по месяцам, по месяцам и группам оборудования);

Среднее число партий в заказе (по годам);

Загрузка цеха в часах (по месяцам, по годам);

Средняя загрузка всех цехов (по годам);

Среднее время операции (по годам, по годам и группам оборудования);

Среднее время изготовления детали (по годам и группам оборудования).

Результаты работы программы представлены во второй главе данной пояснительной записки.

Таким образом, в ходе проведения УИР было сделано следующее:

Проведено ознакомление с работой механообрабатывающего цеха;

Изучены элементы структурированного языка запросов (SQL);

В Delphi6 написана программа обработки статистических данных о работе механообрабатывающего цеха.

Актуальность проведенной работы заключается в возможности оптимальной организации производства на основе полученных показателей работы механообрабатывающего цеха.

Размещено на Allbest.ru