ПРИМЕНЕНИЕ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ОДНОРОДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СРЕД В ОПЕРАТИВНОЙ ПОЛИГРАФИИ | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

ПРИМЕНЕНИЕ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ОДНОРОДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СРЕД
В ОПЕРАТИВНОЙ ПОЛИГРАФИИ

Научная статья

Коновалова О.А.*

ORCID: 0000-0002-3072-3504,

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия

* Корреспондирующий автор (danilenko81[at]yandex.ru)

Аннотация

Оперативная полиграфия, часто называемая печатью по требованию, неразрывно связана с выпуском большого количества новых и повторяющихся единичных и малотиражных изделий. Реальным способом достижения многономенклатурности является предложенное и обоснованное автором внедрение динамичных быстроперенастраиваемых систем на базе однородных производственных сред, в которых модули имеют одинаковые настраиваемые связи для обмена информацией и материальными потоками. Модули являются одинаковыми, функционально полными в рамках реализуемого производства и настраиваются на одну из функций (операций). Принципы построения, рассматриваемые в статье, позволяют создавать высокоэффективные производства, обеспечивающие переход от выпуска одного изделия к выпуску другого по мере поступления заказов на изготовление при безусловном выполнении требований по срокам готовности.

Ключевые слова: полиграфическое производство, стратегическое управление, однородные производственные среды.

APPLICATION OF THE PRINCIPLES OF CONSTRUCTING HOMOGENEOUS PRODUCTION ENVIRONMENTS IN INSTANT PRINTING

Research article

Konovalova O.A.*

ORCID: 0000-0002-3072-3504,

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg, Russia;

* Corresponding author (danilenko81[at]yandex.ru)

Abstract

Instant printing, often called print on demand, is inextricably linked to the production of a large number of new and repetitive single and small-run products. As the real way of achieving product diversity, the author of the article proposes and justifies the implementation of dynamic, quickly reconfigurable systems based on homogeneous production environments, in which the modules have the same configurable connections for the exchange of information and material flows. The modules are identical, functionally complete within the framework of the implemented production, and are configured for one of the functions (operations).  The construction principles featured in the article can allow for creating a highly efficient production, ensuring the transition from production of one product to another on the receipt of orders for the production in strict compliance with the requirements in terms of readiness.

Keywords: printing production, strategic management, homogeneous production environments.

Введение

Оперативная полиграфия (Print on demand) характеризуется выпуском большого количества новых и повторяющихся единичных и малотиражных изделий. Реальным способом достижения многономенклатурности является внедрение динамичных быстроперенастраиваемых производств, экономически эффективных независимо от размера партии изделий. Прогрессивное и высокоэффективное производство должно быстро переходить от выпуска одного изделия к выпуску другого по мере поступления заказов на изготовление при безусловном выполнении требований по срокам готовности [1]. Стремление к неуклонному повышению производительности и одновременному росту качества выпускаемой продукции предопределяет требования к совершенствованию производственных систем [2]. На первый план выступают свойства гибкости и адаптируемости производственных систем к новым заказам со специфическими свойствами. Большое значение приобретают вопросы обеспечения требуемой надежности и живучести, в частности, продолжение производства при выходе из строя отдельных компонентов производственной системы. Простота и удобство использования, легкость в эксплуатации переводятся в ранг основных характеристик систем.

Особенности современной полиграфии

Оперативная полиграфия представляет собой достаточно сложное производство, так как для достижения многообразных заданных целей необходимо выполнить значительное число разнохарактерных операций, реализуемых разнотипными агрегатами, между которыми требуется дополнительно обеспечить интерфейсное взаимодействие по материальному потоку [3], [5], [6]. Более гибкие и эффективные способы организации взаимодействия между элементами расширяют потенциал системы. Существует большое многообразие автоматизированных устройств разных производителей, содействующих динамичному переходу от одной номенклатуры изделий к другой.

Достижение высокого уровня современного производства возможно на пути широкого внедрения новых технологий, быстрого перехода на производство новых поколений оборудования, устройств, систем, которые способны обеспечить многократное повышение производительности труда, экономичности производства и эксплуатации, снижение материалоемкости [7], [8].

Целью работы является исследования по построению технологических систем в полиграфии на базе новых принципов организации и управления, которые открыли бы широкий простор для создания производств будущего.

Однородные производственные среды

Один из подходов состоит в использовании принципов параллельности выполнения операций, переменности структуры и конструктивной однородности. Если соседние производственные модули имеют одинаковые настраиваемые связи для обмена информацией и материальными потоками и если модули одинаковые, функционально полные в рамках реализуемого производства и настраиваются на одну из функций (операций), то такая производственная система является однородной производственной средой (ОПС) [9], [10], [11]. Такие системы обладают практически неограниченными возможностями по изменению своей производительности за счет изменения количества и функциональных возможностей элементарных производственных модулей (ЭПМ) [12], [13]. Переход к производственным системам, состоящим из однотипных ЭПМ с регулярными материальными и информационными связями между ними, позволяет существенно упростить их разработку, изготовление, наладку и эксплуатацию. Отказы отдельных модулей не нарушают функциональной полноты системы, а только временно снижают ее производительность. В средах можно достичь безызбыточных компоновочных решений, наилучшим образом удовлетворяющих изменяющимся критериям функционирования производственной системы. Однородные производственные среды представляют собой одно из направлений перехода промышленности на тот уровень производительности и качества продукции, эффективности управления и экономии ресурсов, который требуется в современных условиях.

Применение принципов ОПС в полиграфии

 Рассмотрим применением принципов построения однородных производственных сред в оперативной полиграфии. Для этого первоначально доопределим области применения оперативной полиграфии, рассматриваемые в статье. Среди обширной номенклатуры изделий выберем книгоиздание с самым широким диапазоном параметров.

Один из возможных вариантов ОПС для книгоиздания представлен на рисунке 1.

Рис. 1 – Однородная производственная среда в полиграфии

 

Здесь принято расположение ОПС на плоскости, когда модули образуют параллелогоны, например шестигранники. Каждый из однородных функционально полных полиграфических модулей содержит технологическое оборудование (ТО), свободно программируемый робот (Р), терминальную систему управления на базе ЭВМ и склад (С), расположенный на границах модуля. Склады имеют общие грани, доступные внутримодульным роботам обоих соседних модулей. Таким образом, для реализации материальных потоков (бумаги различных форматов и свойств, расходных материалов печатных блоков, инструментов, отходов, готовых изделий и т. д.) могут быть использованы связи с шестью соседними модулями. За счет цепочки последовательных передач от модуля к модулю можно выполнить транспортную операцию между любыми произвольно расположенными модулями ОПС.

Основное достоинство ОПС состоит в ее высокой живучести. Отсутствие централизованных подсистем общего назначения, функциональная полнота модулей и управляемость от системы управления (СУ) обеспечивают продолжение функционирования (выпуск книг) при возникновении отказов в технологическом оборудовании, аппаратном и программном обеспечении СУ ОПС. Большое число отказов лишь в большей степени снижает производительность ОПС, не разрушая ее полностью. Если предусмотрено восстановление ЭПМ, то в ходе выпуска продукции восстанавливается и производительность среды. Восстанавливаемость без перерывов в эксплуатации свойственна и резервированным системам, но отличием ОПС является полезное использование вводимой избыточности. Достигается оно однородностью (повторяемостью) функционально завершенных фрагментов системы: каждый модуль ОПС может выполнять все функции системы по книгоизданию со своей относительно низкой производительностью, что определяет низкий уровень связанности в системе. Связность влияет на требования взаимодействия и зависимости элементарных модулей для достижения результата функционирования однородной производственной среды.

Вторым важным достоинством ОПС является ее легкая адаптируемость (приспособляемость) к требуемому производству книги с практически неограниченной производительностью. Каждый раз может быть выбран без продолжительного процесса перепроектирования системы свой требуемый объем среды, т. е. число модулей в ОПС. Объем определяется из совокупности требований к производительности и надежности. Это положительное свойство ОПС может быть названо свойством наращиваемости. Наращиваемость ОПС будет обеспечена СУ, которая инвариантна к числу модулей в конкретной реализации среды.

В качестве третьего положительного свойства ОПС укажем ее повышенную гибкость, обусловленную, во-первых, живучестью и наращиваемостью ОПС. Наращиваемость производственных ресурсов достигается простым подключением требуемого числа модулей. Во-вторых, функциональная завершенность каждого из модулей позволяет выполнять за единицу времени гораздо более разнообразный набор заявок на книги — от одинаковых заявок во все модули до полностью различающихся заявок. В первом случае в ОПС изготавливается одновременно N одинаковых книг, во втором — S разных книг (S — число модулей в ОПС). Повышение гибкости ОПС обусловлено не только настраиваемостью всех (каждого) модулей, но и оперативной настраиваемостью межмодульных связей.

Четвертое свойство ОПС в значительной степени является следствием гибкости и может быть названо высокой производительностью экзотических изделий. Многостепенная общесистемная перенастраиваемость ОПС в конечном итоге приводит к высокой производительности даже разнообразных изделий заранее неизвестной номенклатуры. Такие, можно сказать, экзотические изделия характерны для единичного и мелкосерийного производства.

Пятое достоинство ОПС связано с существенным упрощением требований к технологии производства элементарных модулей и соединением их в структуру. Стоимость производства и эксплуатации ОПС уменьшается за счет использования одинаковых (повторяющихся) модулей и однотипных связей между ними по материальным и информационным потокам. Значительно сокращаются сроки изготовления, поставки и внедрения производственной системы, уменьшается объем запасных частей, облегчается поиск неисправностей и подготовка обслуживающего персонала.

Настраиваемость модулей на одну из функций фактически предопределяет настраиваемость ОПС на состав операций, реализуемых в среде. Переменность состава функций модулей и связей между ними обеспечивает переменность структуры системы, дающей возможность наиболее эффективно решать поставленные задачи, создавать разнообразные объединения элементарных модулей под технологический процесс. Для модификации структуры в ОПС необходимо предусмотреть соответствующие средства настройки и систему управления. Свойство переменности структуры присуще не только ОПС в целом, но и отдельным модулям. Структуру ЭПМ определяют состав его компонентов и связи между ними. Переменность структуры ЭПМ дополнительно и существенно повышает гибкость всей производственной системы.

Связи между модулями по информационным и материальным потокам могут носить потенциальный характер или существовать в виде готовых к использованию программно-аппаратных средств и оборудования. В первом случае связи физически отсутствуют, но есть потенциальная возможность их образования, для чего требуется время на операции настройки. Настраивающее оборудование и средства связи могут быть общим ресурсом, который используется любым модулем при возникновении операции межмодульного обмена или взаимодействия с внешней средой. Модуль получает этот общий ресурс, настраивается и выполняет обменные операции. Другой вариант предусматривает индивидуальные средства обмена, содержащиеся в каждом модуле.

Производительность ОПС существенно увеличивается, если связи по информационным и материальным потокам существуют постоянно и не требуют дополнительных средств и времени на их образование и расформирование. Этот случай представляет собой вариант реализации всех потенциальных связей и их фиксацию.

Расширим область применения подходов, рассмотренных для операций обмена, на другие функции модулей и среды. Функциональная полнота ЭПМ предполагает, что в каждом полиграфическом модуле возможна реализация некоторого множество операций: , включая печать, информационный и материальный (бумага, тонер или чернила, книжная продукция, отходы) межмодульный обмен, операции настройки и т. д. Функциональная полнота может быть потенциальной и реализованной. В первом случае ЭПМ настраивается на любую операцию из множества  в требуемый момент времени, а во втором случае содержит в любой момент времени все операции из , готовые к немедленному исполнению. Для ОПС в целом сформулированные условия распространяются на множество операций , которое в общем случае содержит множество операций для S модулей как подмножество: .

В ОПС совокупность элементарных модулей настраивается программно-аппаратным способом на решение общей задачи выпуска изделий. Принцип, положенный в основу однородных производственных сред, обеспечивает группе модулей ОПС возможность также настраиваться на решение одной общей задачи. Для объединения ЭПМ на решение общей задачи необходимо задать структуру ОПС, организовать обмен информацией и материальными объектами между ЭПМ, осуществить управление этим объединением модулей. Такой подход к построению производственных систем обеспечит очень широкие возможности по развиваемости системы и достижению требуемых показателей производительности. Представляя среду в качестве элемента, можно создавать объединения ОПС. 

Заключение

Существующие полиграфические устройства и системы в отдельных элементах обладают свойствами и параметрами, которые могут быть использованы при проектировании и создании ОПС полиграфии, что показывает перспективность и возможности указанного нового направления повышения эффективности книгоиздания. Кроме этого транспортная система может одновременно выполнять функции оперативной накопительной системы, то есть быть многофункциональной в зависимости от производственной ситуации.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.