Формализация. 
Имитационное моделирование

Мы рассмотрим основные подходы к построению модели функционирования производства. Несмотря на существование в современной промышленности очень большого разнообразия технологических процессов, видов оборудования, способов организации, в описаниях разработанных моделей можно выделить определенные элементы сходства.

Любая формализованная система, модель не является точной копией реального объекта или явления. Это лишь идеальный образ, представление, отображающее отдельные свойства реальной действительности. При построении модели необходимо определить исходные понятия, при помощи которых возможно модельное, формальное описание объектов и отношений между ними, представляющих интерес для моделирования. В ходе построения модели эти понятия получают дальнейшее логическое развитие.

Поскольку между реальным объектом и его идеальным образом нет точного соответствия, формальное описание реального объекта в модели может значительно отличаться от общепринятого представления в реальности, необходимо интерпретационное описание вводимых понятий, когда указывается, как осуществляется переход от реальных явлений и объектов к формализованным понятиям и обратно. Интерпретационный аспект всегда связан со значительными трудностями при построении модели функционирования предприятия. Это связано со сложностью управления производственными процессами, где задействованы специалисты разных специальностей, где применяется различный понятийный аппарат. Часто язык, используемый в нормативных документах, регламентирующих производственную деятельность, не отличается определенностью. Но, как правило, он используется для интерпретации модельных понятий и отношений между ними.

Любое производство можно условно рассматривать как совокупность работников, средств производства и перерабатываемых и производимых продуктов. Эти составляющие будем называть ингредиентами. Для формального описания необходимо разработать классификатор ингредиентов, позволяющий однозначно идентифицировать качественно разные ингредиенты по их номеру в классификаторе. Это отдельная важная задача, решение которой необходимо для построения модели. Здесь необходимо определиться, когда качественно различные в реальности ингредиенты реального производства в модели будут считаться относящимися к одному классу ингредиентов по классификатору. В принципе классификатор может изменяться в процессе моделирования или даже в процессе применения модели, когда отдельные классы ингредиентов могут разбиваться на более мелкие классы или, наоборот, агрегироваться в один класс.

Производственный процесс — это совокупность отношений между ингредиентами, которые называются технологическими операциями. Технологические операции, возможные в моделируемом производственном процессе, образуют технологическое множество, где каждой операции сопоставляется классификационный номер.

Множество ингредиентов и технологическое множество операций предполагаются конечными.

В каждой операции участвует определенное количество разных ингредиентов. Работники, используя технические средства, производят конечные продукты, затрачивая исходные продукты. В общем случае для осуществления операции необходимы входные продукты, которые затрачиваются в процессе операции. Результатом операции являются выходные продукты, которые производятся в процессе операции. Каждая операция суть отношение этих групп ингредиентов.

В процессе производства выходные продукты отдельных операций являются входными продуктами для других операций технологического множества. Это промежуточные продукты. Выходные продукты, которые не являются входными для любой операции технологического множества, будут конечными для данного производства. Они используются внешними потребителями. Конечные продукты являются целью моделируемого производства. Входные продукты, которые не являются выходными какойлибо технологической операции моделируемой производственной системы, являются исходными для этой производственной системы.

В конечном итоге выходные продукты есть продукты, производимые из входных продуктов, являющихся исходными для данного производства и полученных от внешних поставщиков. Упорядоченная последовательность операций, определяющих получение выходного продукта (или конечного продукта) из входных продуктов производства, называется технологической схемой. Таких схем может быть несколько для отдельного выходного продукта. В разных технологических схемах производства могут использоваться одинаковые операции. Причем это возможно не только для одного выходного (или промежуточного) продукта, но и для разных по своим свойствам выходных продуктов. Эти операции одинаковы по используемым ингредиентам, за исключением выходных продуктов.

Множество технологических схем получения всех конечных продуктов определяют технологию производства. Графически структура технологии производства может быть описана при помощи технологической сети (рис. 4.1).

Среди большого разнообразия структур технологических сетей производства можно выделить ряд типовых.

Последовательная структура (рис. 4.2) описывает последовательность операций, где в каждой операции потребляется один продукт и выпускается только один продукт, и он же расходуется в последующей операции. При помощи такой структуры можно описать, например, последовательность обработки заготовки.

Сходящаяся структура (рис. 4.3) используется, когда в каждой операции выпускается только один продукт, но расходоваться могут продукты нескольких предшествующих операций; технологические схемы с сетью такой структуры могут включать в себя операции сборки, смешения и т. д.

Сходящаяся-расходящаяся структура (рис. 4.4), где сходящаяся структура используется в качестве отдельных элементов, объединяемых через операции, затрачивающие один из ранее выпускаемых продуктов, по выпускающие несколько продуктов.

Реальные технологические схемы могут иметь структуру сети, совпадающую с одним из указанных типов, но чаще образуют смесь, объединяющую приведенные типовые структуры.

тке. 4.5. Структура с реверсом Технологическая сеть является упорядоченным набором операций. Она не дает ответов на вопросы: кто, где, с помощью каких средств будет осуществлять указанные операции. Технологическая сеть не определяет направления материальных потоков в производстве. В частности, если ряд операций осуществим с помощью одного и того же станка, то из рассмотрения сети нельзя сделать вывод, будут ли эти операции осуществляться только на этом станке или будут привлекаться другие, будут ли эти операции выполняться последовательно во времени или параллельно. Задание технологической сети не определяет организацию производства. Это просто упорядоченный список необходимых операций.