Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Анализ и формирование основных положений информационного обеспечения подготовки гибкого автоматизированного производства в системе управления машиностроительным предприятием 16
1. 1 Анализ информационных систем управления производством с учетом специфики российского рынка 16
1.2. Формирование требований к информационному обеспечению в системе автоматизированного управления производством 26
1.3. Анализ единой информационной среды с учетом жизненного цикла продукции и формирование в ней интегрированного информационного обеспечения подготовки гибкого автоматизированного производства 33
1.4 Анализ прямой и обратной задачи управления ходом исполнения производственного заказа 40
1.5.Анализ и разработка основных положений информационной модели системы сервисного и технического обслуживания в автоматизированной системе управления производством 49
1. 6.Анализ и формирование структуры информационной системы контроля и управления качеством продукции машиностроительного предприятия 54
Выводы по 1 главе 64
Глава 2. Методология создания системы формирования альтернативных вариантов маршрутов CLASS изготовления деталей на базе управления класса ERP по интегральным показателям 66 CLASS
2.1 Разработка концепции построения интегрированного обеспечения ГАП на этапе подготовки производства 67
2.2 .Ранжирование альтернативных технологических маршрутов изготовления деталей по технологическим критериям 76
2.3. Формирование матрицы альтернати вных технологических маршрутов изготовления деталей по критериям в системе планирования ресурсов предприятия (ERP-системы) 84
2.4. Интегральная оценка технологических маршрутов изготовления -деталей и выбор оптимального из их 89
2.5. Формирование базы знаний и корректировка критериев интегральной оценки технологических маршрутов изготовления деталей 92
2.6. Анализ сходимости экспертных показателей и критериев интегральной оценки технологических маршрутов изготовления деталей 98
2.7.Корректировка весовых коэффициентов критериев интеїральной оценки технологических маршрутов 101
Выводы по второй главе.. 106
Глава 3. Разработка альтернативных вариантов технологичесішх маршрутов изготовления деталей на этапе технологического проектирования 107
З.1 .Разраоотка функциональной модели проектирования структурного элемента технологического процесса 111
3.2.Формирование системы исходных данных и ограничений для проектирования
вариантов структурных элементов технологического процесса 117
3.3. Формирование системы исходных данных и ограничений для проектирования
вариантов структурного элемента технологического процесса 126
3.4. Разработка методики моделирования структуры и содержания технологического процесса ] 34
3.5.Формирование рабочих центров в рамках системы планирования ресурсов производства 143
3.6. Критерии оптимальности выбора технологических маршрутов на этапе технологической подготовки гибкого автоматизированного производства... 151
Выводы по третьей главе 154
Глава 4. Формирование показателей альтернативных технологических маршрутов ГПС в рамках системы планирования ресурсов предприятия 155
4.1 . Разработка вариативной модели иерархической структуры гибкой производственной системы и декомпозиция общей задачи управления 156
4.2. Разработка функциональной модели ГПС 162
4.3. Математические модели функциональных блоков ГПС 165
4.4. Разработка м его дики выбора транспортного потока ГПС 170
4.5.Разработка критериев выбора альтернативных вариантов технологических маршрутов в системе планирования ресурсов предприятия 172
4.6. Оптимизация загрузки основного оборудования ГПС 188
Выводы по четвертой главе 192
Глава5. Разработка методики моделирования процесса обработки партии деталей 193
5.1 Разработка методики формирования исходных данных для моделирования
процесса обработки партии деталей. 194
5.2 Моделирование единичного процесса управления обработкой
поверхности „...200
5.3Расчет итоговых показателей при обработке отдельной заготовки. ...219
5.4 Расчет итоговых показателей процесса обработки партии деталей 222
Выводы по пятой главе .225
Глава 6. Управление точностью механической обработки партии деталей на этапе подготовки производства 226
6.1. Формализация погрешностей и разработка методики моделирования точности изготовления деталей 229
6.2.Разработка модели пространственного расположения погрешностей обработки детали 233
б.З.Дифференциация погрешностей по структурным элементам технологического процесса в системе координат технологического оборудования 240
б.4Разработка алгоритма расчета взаимосвязи систем координат станок-заготовка 249
6.5.Формирование критериев оценки точности изготовления партии деталей в рамках управления подготовкой гибкой производственной системы 254
Выводы по шестой главе .257
Основные результаты и выводы 258
Термины и определения 262
Список литературы 269
- 1 Анализ информационных систем управления производством с учетом специфики российского рынка
- .Ранжирование альтернативных технологических маршрутов изготовления деталей по технологическим критериям
- .Разраоотка функциональной модели проектирования структурного элемента технологического процесса
- . Разработка вариативной модели иерархической структуры гибкой производственной системы и декомпозиция общей задачи управления
Введение к работе
В условиях рыночной экономики на машиностроительных предприятиях России значительно расширился круг задач, которые необходимо решать для того, чтобы оставаться на пике конкурентоспособности не только среди отечественных производителей, но и на мировом уровне. Необходимым условием выживания, а главное - получения прибыли для предприятия-производителя в рыночной экономике является обеспечение высокой конкурентоспособности производимой продукции - повышение её качества, и прежде всего, точности изготовления, а также снижение себестоимости. Проблемы постоянного обновления продукции, а в связи с этим и необходимость систематической перестройки производства также остро стоят перед предприятиями - производителями, в том числе и предприятиями машиностроения. В рыночных условиях предприятия вынуждены постоянно стремиться к минимизации себестоимости продукции, управлять ее уровнем, добиваться повышения эффективности производства при меняющейся конъюнктуре рынка.
У многих предприятий возникают проблемы освоения производства новой продукции по причине неравномерности загрузки мощностей, недостаточности финансовых ресурсов, а главное - жестких временных рамок. Положение может быть изменено внедрением отражающей информационное пространство предприятия единой информационной системы управления производством, методологии разработки и принципов действия которой посвящено настоящее исследование. Такая система должна представлять собой совокупность распределенных баз данных, в которых действуют единые, стандартные правила хранения, обновления, поиска и передачи информации, осуществляется безбумажное информационное взаимодействие между всеми участниками жизненного цикла изделия. При этом однажды созданная информация должна иметь свой жизненный цикл развития [13]. Управление информационными ресурсами становится насущной необходимостью для предприятий, переходящих от чрадинионной функционально-дивизионной модели управления к процессно-ориентированной. Это связано с кардинальными изменениями внешней среды, которая стала гораздо более динамичной и конкурентной [116]. Создание таких современных информационных систем представляет собой сложнейшую задачу.
решение которой требует применения соответствующих методик и инструментов [3,4,42,108,117,119].
Анализ производства показал, что каждое проектируемое на предприятии изделие в условиях серийного производства может иметь множество вариантов технологических процессов, отличающихся по стоимости, качеству, длительности процесса изготовления и подготовки производства [1]. Вопрос правильного выбора варианта, технологического процесса изготовления связан с вопросом успешного функционирования предприятия.
Для этого необходимо при наличии уже сложившихся АСУ предприятий создать новую, эффективную информационно-управляющую систему (ИУС), позволяющую в условиях рынка и жесткой конкуренции выпускать рентабельную наукоемкую продукцию и получать доходы. Создание современной ИУС возможно на базе методологий функционального структурирования сложной ИУС, концепции создания системы автоматизированного проектирования конструкций и технологических процессов в составе интегрированной АСУ с учетом CALS-техиологии, методических основ функционального моделирования [40,48]. Все наиболее распространенные методологии структурного подхода [69,118,121,244] базируются на ряде общих принципов, независимо от того, какой процесс рассматривается - прямой или обратный.
Широкое внедрение разнообразных средств и систем автоматизации проектирования (САПР), управления технологическими процессами (АСУП), офисных систем для подготовки текстовых и табличных документов и т. д. позволило обеспечить повышение производительности труда, однако не в прогнозированных масштабах [2]. Они не решают проблем информационного обмена между различными участниками жизненного цикла изделия. Создаваемые методологии и технологии часто увеличивают число точек зрения на одно и то же количество фундаментальных понятий, законов и технологий, не определив свое место в иерархии уже существующих методологий и технологий. В результате вместо зрелого рынка открытых и гармонизированных технологий получается набор лоскутных технологий. Отсюда искусственный рост сложности технологических и бизнес-решений, их стоимость и низкая эффективность информационных систем [70]. При переносе данных из одной
автоматизированной системы в другую требуются большие затраты труда и времени для повторной кодировки, что приводит к многочисленным ошибкам, так как нет обратной связи. Поэтому единое информационное пространство предприятия должно обеспечивать внедрение CALS (ИПИ - информационную поддержку изделия)-технологии, что позволит резко сократить затраты и уменьшить сроки подготовки производства, снизить себестоимость выпускаемой продукции, улучшить условия предприятия в конкурентной борьбе на современном рынке.
В рыночных условиях работы предприятия вынуждены не просто добиваться минимального уровня затрат на выпуск продукции, но и управлять ими, обеспечивая максимальную эффективность производства при постоянно меняющейся конъюнктуре. Актуальным для предприятий является соблюдение условий по срокам заказа. Невыполнение этих условий ведёт к серьёзным затратам со стороны предприятия. В связи с этими обстоятельствами реальным шагом в снижении себестоимости продукции производства и выполнении заявленных перед потребителями обязательств является рациональное планирование загрузки основного оборудования с учётом ряда ограничивающих факторов, в том числе энергопотребления.
Построенная в рамках машиностроительного предприятия информационная модель производства должна включать в себя подмодель существующей, в том числе и неавтоматизированной технологии, принятой на предприятии; формальный анализ этой подмодели позволяег выявить узкие места и предложить рекомендации по улучшению технологии.
При исследованиях использованы труды отечественных и зарубежных ученых: в вопросах автоматизации технологической подготовки и управления производственными системами Соломенцев Ю.М., Митрофанов В.Г., Павлов В.В., Горнев В.Ф., Черпаков Б.И., Коновал Д.Г., Каяшев А.И., Кожевников Ю.В., Адгамов Р.И., Сиразетдинов Т.К., Султан-заде Н.М., Косов М.Г., ІТуш А.В. и др.; в области информационных технологий Норенков В.П., Куликов Г.Г., Речкалов А.В., Горанский Г.К., Барабанов В.В., Судов Е.В., Верников Г.В, Дмитров В.И. и др.; в вопросах организации информационных систем поддержки принятия решений Поспелов Д.А., Вагин В.Н. ,Саати Т., Попов Э.В., Мамиконов А.Г. и
др.; в вопросах системного проектирования - Хаммер М., Прангишвилли И.В., Евгенев Г.Б. и др.
Объект исследовании - машиностроительные предприятия со специфическими требованиями к возможности быстрой смены номенклатуры выпускаемых изделии и постоянно растущими требованиями к точности изготовления и обеспечения параметров качества деталей.
Предмет исследования - методы построения гибких автоматизированных производств машиностроительных предприятий и повышения их степени гибкости путем совершенствования автоматизированной обработки потоков информации на этапе подготовки и планирования производства.
Цель диссертационных исследований - разработка методологии построения интегрированного информационного обеспечения гибких производственных систем механической обработки машиностроительных предприятий, повышение оперативности и эффективности процесса управления изготовлением партий деталей на этапе подготовки и планирования производства.
Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
Разработать методологию построения интегрированной автоматизированной системы управления подготовкой и планированием производства.
Разработать модели взаимосвязей материальных и информационных потоков и управления обеспечением показателей качества деталей в машиностроительном производстве в соответствии с требованиями CALS-технологий.
Предложить модель процесса управления ГПС в действующем производстве, учитывающую требования обеспечения производительности, экономической эффективности и качества изготовления партии деталей.
Разработать систему управления на этапе подготовки и планирования в среде интегрированного информационного пространства для реализации моделей процесса управления партиями деталей в условиях гибкой производственной системы машиностроительного производства.
5. Разработать систему критериев, методики ранжирования альтернативных
технологических маршрутов обработки деталей для создания
автоматизированной системы поддержки принятия решений при
прогнозировании плановых производственных показателей партий деталей.
Разработать подход к автоматизированному отбору номенклатуры деталей и методику формирования альтернативных вариантов процесса обработки деталей.
Установить закономерности формирования погрешностей изготовления деталей на основе дифференциации по уровням технологического процесса и разработать системный подход к управлению процессом обработки партии деталей и процедур расчета показателей операции для каждой отдельно взятой заготовки на этапе технологического проектирования.
Методы исследовании. При решении поставленных в работе задач использовались: теории системного анализа, квалиметрии, диалектической логики, обработки экспериментальных данных; методы организации и экономики производства, исследования операций, анализа иерархий, методы разработки технологии изготовления деталей.
Научной новизной обладают следующие положения диссертации:
1. Методология построения интегрированной автоматизированной системы
управления подготовкой и планированием производства с быстроменяющимися
элементами производственного процесса с учетом изменений показателей
качества на этапах жизненного цикла изделия и особенностей работы
машиностроительного предприятия. Она формирует основу информационного
пространства производства, в которой можно организовать сбор, накопление,
хранение и использование информации в форме иерархической базы данных.
Реализация методологии позволяет в автоматизированном режиме оперативно
формировать оптимальный для каждого конкретного заказа маршрут
технологического процесса в заданные сроки с наименьшими затратами.
Новый подход к автоматизированному отбору оптимального технологического маршрута изготовления партий деталей с учетом изменений показателей качества на этапах жизненного никла изделия, который позволяет обеспечить переход от системы управления конструкторскими и технологическими данными об изделиях (PDM) к системе управления для идентификации и планирования ресурсов предприятия (ERP) в условиях действующего производства с использованием имитационного многокритериального анализа и метода иерархии Саати.
Методические основы к автоматизации информационной поддержки принятия решения и коррекции интегральных показателей совокупности альтернативных
технологических маршрутов, состоящие в формировании интегральных показателей и альтернативных вариантов технологических маршрутов при обработке партии деталей на основе существующих баз данных и накопленных знаний экспертов предприятия, с применением динамического моделирования взаимодействий материальных потоков в реальном времени в ГПС, на базе методологии управления предприятием класса ERP.
Методика формирования процессов поддержки принятия решений на основании обработки информации и коррекции набора планируемых показателей, основанная на применении нейронных сетей и позволяющая организовать базу данных прецедентов, повысить достоверность принимаемых решений.
Методика автоматизированного кодирования изделий на этапах его жизненного цикла, учитывающая особенности применения СALS-технологий, позволяющая обеспечить комплексную систему поддержки и управление качеством продукции, и на основе предложенной кодификации информации об объекте-изделии, идентификации признаков дефектов организовать систему сбора и обработки данных для повышения оперативности и качества принимаемых решений.
6. Методическое обеспечение и процедуры отбора номенклатуры деталей,
позволяющие, в отличие от известных, получить набор комплексных показателей
альтернативных вариантов процесса обработки партий деталей на этапе
технологической подготовки производства и в автоматизированном релшме
формировать группы оборудования для оперативной реализации разработанных
технологических маршрутов в рамках управления гибкой производственной
системой с учетом реальных условий производства.
7. Методика прогнозирования точности изготовления партии деталей, основанная
на синтезе пространственных моделей погрешностей, в которой, в отличие от
известных, реализована дифференцированная иерархическая модель
погрешностей. Предложенная систематизация погрешностей и их связей
позволяет комплексно представить структуру погрешностей, что позволяет
оценить не только результирующую, но и погрешность промежуточных звеньев
станочной системы в соответствии с уровнем технологического процесса и
сформировать базу данных погрешностей.
Достоверность результатов диссертационной работы подтверждается полнотой и обстоятельностью анализа современного состояния исследований в области информационных технологий подготовки производства; корректностью выбора исходных допущений и ограничений при построении информационного обеспечения гибких производственных систем; строгостью использования современного .математического аппарата при формализации исследуемой проблемы и ее решения; корректным применением, в качестве базовых, широко применяемых и хорошо апробированных практикой и экспериментом методов технологии машиностроения, станкостроения, теории резания, системного анализа, организации и экономики производства; удовлетворительным совпадением экспериментальных и расчетных данных; публикацией и апробацией основных положений работы на международном, всероссийском и отраслевом уровнях.
Основные положении, выносимые на защиту:
Методология построения интегрированной автоматизированной системы управления подготовкой и планированием производства с учетом изменений показателей качества на этапах жизненного цикла изделия и особенностей работы машиностроительного предприятия.
Методические основы моделирования взаимодействия и структурирования информационных и материальных потоков производства машиностроительного предприятия.
3. Новый подход к автоматизированному выбору оптимального технологического
маршрута изготовления партий деталей на этапе подготовки и планирования
производства с обеспечением требований системы ERP.
4. Методика формирования интегральных показателей и альтернативных
вариантов технологической операции и технологических маршрутов при
обработке партии деталей и подход к автоматизации информационной поддержки
принятия решения и коррекции интегральных показателей совокупности
альтернативных технологических маршрутов на базе методологии управления
предприятием класса ERP.
Методические основы формирования процессов поддержки принятия решений на основании обработки информации и коррекции набора планируемых показателей.
Методика автоматизированного кодирования изделий на этапах жизненного цикла с применением CALS-технологий и прогнозирование на этапе подготовки производства причины и места возможного возникновения дефектов на этапах жизненного цикла изделий.
Методические основы и процедуры отбора номенклатуры деталей на этапе технологического проектирования с учетом реальных условий производства и формирования групп оборудования в автоматизированном режиме для оперативной реализации разработанных технологических маршрутов в рамках управления гибкой производственной системой.
Методика прогнозирования точности изготовления партии деталей, основанная на синтезе пространственных моделей погрешностей с учетом дифференциации по структурным элементам технологического процесса.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в следующем:
1. Разработка методических основ моделирования взаимодействия и
структурирования материальных и информационных потоков производства
машиностроительного предприятия позволила автоматизировать процесс
формирования комплексных показателей при проектировании совокупности
альтернативных технологических маршрутов и устранить противоречия между
объектным и структурным подходами, реализовать на практике достоинства
IDEF-стандартов в процессе проектирования структуры единой базы данных
информационной системы производства с учетом требований CALS-технологий.
Создание методики формирования рабочих центров с применением динамического моделирования связей позволило в автоматическом режиме формировать группы оборудования для оперативной реализации разрабатываемых технологических маршрутов в рамках системы управления предприятием BAAN-ERP.
Методическое и программное обеспечение формирования альтернативных вариантов технологических маршрутов на базе управления предприятием класса RRP, разработанная структура единой базы данных информационной системы
производства позволяют обеспечить формирование информации об изменениях показателей производственного процесса.
Разработанная модульная структура функциональной модели и программное обеспечение систем управления на основе формализации и типизации технологических процессов позволяют эффективно адаптировать модель для внедрения на этапе технологической подготовки производства на предприятиях машиностроения.
Разработанная функционально-структурная модель управления показателями качества продукции на основе анализа жизненного цикла и программного обеспечения кодификации информации об объекте-изделии, обеспечивающей идентификацию признаков дефектов и создание системы поддержки принятия решений, позволила создать информационную модель системы контроля и управления качеством изделия при подготовке и планировании производства.
6. Разработанная имитационная модель параметров качества обработки
экспериментальных данных полученных для конкретного оборудования с
применением сплайн-функций, позволило прогнозировать на этапе подготовки
производства период стойкости и интенсивность износа инструмента при
изготовлении партии деталей.
Реализация и внедрение результатов исследований осуществлено на ОАО
«КАМАЗ» {г. Набережные Челны), ОАО «ГАЗ» (г. Нижний Новгород),
«Моторостроительное производственное объединение» (УМПО, г. Уфа) при
формировании технологических маршрутов на этапе подготовки и планирования
производственных процессов, на ООО Торгово-промышленной компании
«Алтиком» ( г. Москва), ООО «Тиссан» ( г. Набережные Челны) при создании
информационной системы контроля и управления качеством изделий. Основные
положения диссертации используются в учебном процессе в Камском
государственном политехническом институте.
Апробации работы, Основные результаты научных исследований
докладывались на Международной НТК «Механика машиностроения-95» (Набережные Челны, 1995); Всероссийской НТК «Концепция развития и высокие технологии производства и ремонта транспортных средств» (Оренбург, 1995);
Международной научно-технической конференции «Молодая наука - новому тысячелетию» (Набережные Челны, 1996); Международной НТК (Пенза, 1996); научно-практической конференции «Проблемы развития автомобилестроения в России» (Тольятти, 1996); Международной НТК «Механика машиностроения» (Набережные Челны, 1997); I Всероссийской НТК "Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве" (Нижний Новгород, 1999); конференции "Инфотех-99. Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах" (Череповец, 1999); Международной НТК «Технико-экономические проблемы промышленного производства» (Набережные Челны, 2000); VIII Международной НТК «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков» (Пенза, 2003); III Международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера» (Казань, 2003); Международной конференции «Прогрессивные технологии и системы машиностроения» (Донецк, 2004); на научных семинарах в Камском государственном политехническом институте (Набережные Челны, 1990-2005), в Уфимском государственном авиационном технологическом университете (Уфа, 2003-2004), в Казанском государственном технологическом университете (Казань, 2004), в Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева (Казань, 2004).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 52 научных трудах, в том числе в 3 монографиях, 28 статьях, 21 труде и тезисах докладов конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 282 страницах машинописного текста, содержит 61 рисунок, 16 таблиц, список литературы из 245 наименований. Приложения представлены в отдельной книге на 235 страницах.
1 Анализ информационных систем управления производством с учетом специфики российского рынка
С появлением локальных вычислительных сетей и Интернет, позволяющих объединить все информационные ресурсы предприятия в единой базе данных для интегрального управления производственными процессами внутри предприятия и удалёнными подразделениями, появилась необходимость комплексной автоматизации решения задач технической подготовки и оперативного управления. Такие машиностроительные предприятия, как ОАО «КАМАЗ», Уфимское МПО, ОАО «ГАЗ» и т.д. переходят на систему MRP-ERP .На мировом рынке сейчас предлагается и успешно внедрены на предприятиях различных отраслей (производство, торговля и оказание услуг), различного масштаба - от 20 сотрудников до нескольких тысяч работающих, различной структуры (холдинги, распределенные сети предприятий, удаленные филиалы или, наоборот, территориально сосредоточенная компания) свыше 500 систем класса MRP II -ERP. Среди всех предложенных решений можно выделить около десятка проектов, которые достаточно полно отражают потребности производственно-промышленного комплекса Однако рынок систем комплексной автоматизации бурно расгет - на 35-40% в год. В настоящее время в России внедрено около десятка западных систем и три-четыре отечественные системы класса комплексных информационных систем (таблица 1.1). м Таблица 1.1- Типы систем В России готовые программные комплексы, одновременно охватывающие функции управления предприятиями в целом, предлагают пока преимущественно западные фирмы. Стоимость зарубежных систем управления предприятием достаточно высока для российских предприятий, локализация этих систем и качество поддержки находится не на должном уровне. Удаленность фирмы-разработчика отрицательно сказывается на внедрении таких систем на российских предприятиях.
Несмотря на то, что стоимость западных программ и услуг по их сопровождению на два-три порядка выше отечественных, а набор функций и адаптируемость систем, сроки их внедрения, да и сервис сопровождения далеко не полностью удовлетворяют потребностям и требованиям отечественных пользователей, некоторые предприятия, имеющие значительные финансовые ресурсы, по тем или иным причинам все же ориентируются на эти продукты. Западные системы на российском рынке представлены, главным образом, разработками класса High End и ERP. Если проследить за развитием ERP систем, то нельзя не отметать, что лидирующие системы становятся все более похожи друг на друга в реализации своих основных функций.
Анализ российских комплексных информационных систем управления предприятием показал, что ниша отечественных систем на мировом рынке весьма условна. Во-первых, полноценную работу в сетевом режиме может обеспечить только технология «клиент-сервер», которая является относительно новой в России. Если учесть, что многие из комплексных информационных систем начали развиваться десять - пятнадцать лет назад, то и технологии они использовали того времени. А к настоящему времени только перенесли старые разработки и структуры данных в технологию «клиент-сервер». Такой подход не использует все преимущества этой технологии. Система изначально должна проектироваться и создаваться в этой технологии. Во-вторых, не одна из систем не обеспечивает полного контроля над движением материальных потоков, их полного учета и оперативного управления ими.
Несмотря на это, на рынке отечественного программного обеспечения существует около десятка программ, позволяющих автоматизировать производственные процессы. К таким системам относится Web-система управления «ПРАКТИК-А», разработанная фирмой «Элком-Эксперт» (г. Москва), ориентированная как на промышленные предприятия, так и на объединения, которые могут иметь сложную организационную структуру, территориально удаленные подразделения и большие информационные потоки, В системе реализованы универсальные алгоритмы, позволяющие применять ее на предприятиях различных отраслей [2231. «ПРАКТИК-А» является первой российской системой, предназначенной для поддержки управления ресурсами предприятия или корпорации (ERP-система), которая полностью работает в Web-архитектуре.
Проект «ПРЛКТИК-А», представленный на российском рынке, не является единственной интегрированной системой, относящейся к классу систем ERP. Фирма «Бизнес-Консоль» (г. Москва) разработала систему «Фигаро-ERP», обеспечивающую стандарт MRP II—ERP. «Фигаро-ERP» обеспечивает информационную поддержку при решении комплекса задач управления предприятием: финансово-экономическое и производственное планирование; организацию исполнения и оперативное управление; управленческий и финансовый учет; анализ производственной и финансово-экономической деятельности предприятия.
Универсальная информационная модель деятельности предприятия, положенная в основу системы, позволяет настраивать ее на широкий класс организационных структур, бизнес-процессов, бизнес-правил и производственных процессов. Хозяйственные операции по основным направлениям деятельности (снабжение, производство, сбыт, отношения с персоналом) рассматриваются как единый процесс движения и преобразования ресурсов предприятия: денежные средства; материальные запасы; средства производства; труд. Реализация «Фигаро-ERP» в среде операционной системы Unix/Linux и SQL СУБД Unify позволяет использовать ее на предприятиях численностью до 20000 работников при числе одновременно работающих пользователей до 200. Система открыта для подключения прочих внешних источников и потребителей информации, например, таких, как САПР, САПП, измерительное оборудование, автоматизированная проходная, единый справочник банков и т.п.
.Ранжирование альтернативных технологических маршрутов изготовления деталей по технологическим критериям
Любое конкретное предприятие, как реально существующий объект, состоит из множества составляющих. Каждая отдельная составляющая выполняет какую-то определенную функцию, обеспечивающую достижение заданных результатов деятельности предприятия. Известно, что взаимная подчиненность, согласованность частных функций структурируется, как правило, на основе иерархических структур [62]. Таким образом, в основу системы информационного обеспечения для формирования альтернативных вариантов технологических процессов должна быть положена информация обо всех возможных на предприятии процессах деятельности и структуре их соподчиненности. Структура любой конкретной технологии обусловлена структурой конечного продукта и потому является иерархической в той мере, в какой иерархична структура конечного продукта. В рамках предприятия она в общем случае реализуется на семи иерархических уровнях [83]. Каждый ее структурный элемент выполняется в запланированный период времени в конкретной ячейке организационной структуры, с использованием соответствующих технологических модулей (систем машин, отдельных машин или агрегатов и других элементов производства). В составе структурного элемента любого уровня можно выделить основные, вспомогательные, дополнительные составляющие. При необходимости все они могут быть проанализированы путем выделения составляющих следующего уровня. Глубина такой дифференциации, а в конечном счете — и степень адекватности модели реальным процессам функционирования определяется требованиями практически решаемых задач. В нашем случае при построении иерархической структуры информационной системы структурным элементом будем считать один отдельно взятый законченный процесс, выполняемый в простейшей ячейке организационной структуры и входящий в состав конкретной технологии, которая в конечном итоге предстает как система расчетов, которая более подробно рассматривается в третьей главе. Исходные данные разбиваются в каждом элементе содержания технологии по группам признаков, причем не все группы задействованы на каждом технологическом уровне. Поэтапное упорядоченное выполнение всех: расчетов при условии группирования1 расчетных параметров позволяет учесть все возможные варианты реализации процессов обработки и параметров режима резания при известных ограничениях по оборудованию и требований к технологии и определить наиболее целесообразные варианты для дальнейших расчетов на этапе проектирования.
Технологические затратытакже могут быть разделены соответственно по уровням технологии, на каждом из которых осуществляется ввод дополнительных исходных данных, необходимых для расчета, а также: сам расчет затрат. Суммирование:затрат производится по каждому из вариантов расчета. После прохождения всех уровней структурных элементов технологии и подсчета затрат в каждом из них производится суммирование, итоговых затрат, которые и будут являться общими затратами конкретной: реализации технологии.
Таким образом, произведя подсчет параллельно по всем альтернативным вариантам технологии, на самом верхнем уровне получаем итоговые-показатели на реализацию каждого из них, после чего переходим к анализу: полученных результатов. Для эффективного формирования вариантов маршрутов по оценочному комплексу или приоритетному показателю воспользуемся методом анализа иерархии,, который позволяет реализовать технологию ранжирования маршрутов с применением экспертных оценок.
Метод анализа иерархий [161] является систематической процедурой для иерархического представления элементов, представляющих суть любой проблемы. Функциональное моделирование осуществляет иерархическую декомпозицию проблемы и формирует дерево целей [21 Г]. Условия для динамической модели могут быть определены как суждения экспертов. По результатам данных суждений1 элементам проблемы присваиваются относительные веса, адекватно отражающие их взаимодействие в иерархии. Если учесть, что принцип идентичности и декомпозиции Саати предусматривает структурирование проблемы в виде иерархии или сети, что является первым этапом применения метода анализа иерархий, то эта задача соответствует построению функциональной модели процесса: цель - критерии - перечень альтернатив. После иерархической декомпозиции проблемы устанавливаются приоритеты критериев и оценки каждой из альтернатив по критериям. В методе анализа иерархий элементы проблемы сравниваются попарно по отношению к их воздействию (весу, или интенсивности) на общую для них характеристику.
.Разраоотка функциональной модели проектирования структурного элемента технологического процесса
Система требований к технологическому расчету альтернативных вариантов операций была разработана на основе анализа особенностей работы производства и систематизации ограничений, путем их группирования: 1. Обеспечение заданного конечного результата процесса . Идеальным результатом реализации методики расчетов является формирование законченного комплекса исходных данных для расчета всех показателей: фондов времени, погрешностей и затрат всех видов. Это требование определяет полноту, а значит, и объем входящих в нее расчетов в целом (количество процедур на всех этапах расчетов). 2. Возможность получения информации для анализа эффективности альтернативных решений при выполнении каждой отдельной процедуры. Практически это означает необходимость блочного, модульного построения методики, т.е. построения в виде набора блоков, реализуемых на каждом этапе в соответствии с выделенными этапами проектирования. Содержание расчетов в каждом блоке необходимо также унифицировать. 3. Возможность использования информации как из общеупотребительных справочников, так и баз данных (автоматизированных справочников) конкретного производства. 4. Методика должна быть достаточно универсальной, чтобы она однозначно могла определить и структуру баз данных, и выделить требования к методике проведения испытаний для получения информации с целью заполнения баз данных. 5. Возможность моделирования состояния процесса резания, вы полняемого в известных конкретных условиях в заданный момент обработки. 6. Учет информации о технологических и конструкторских изменениях, обеспечивающей процессы- корректировки соответствующей информационной базы, а,также взаимосвязь проводимых технологических изменений с внешними информационными базами, формируемыми в других подсистемах предприятия. Существующие методики дают информацию о законченном процессе обработки и не позволяют учесть всех ограничений, которые требуют оперативной оценки состояния всех составляющих обработки и возможности моделирования этого состояния на этапе проектирования. 7. Сохранение результатов до принятия/ решения о прекращении проектирования или до выбора окончательного варианта.
Расчет всех количественных характеристик процесса обработки для каждого из проектируемых вариантов включает: обязательное наличие,-по крайней мере, для наиболее характерных переходов, рационально организованной базы данных по назначению параметров режима резания; систематизацию ввода исходных данных и упорядочение расчетных. процедур; выдача оперативной оценки состояния всех параметров обработки на этапе проектирования; автоматизацию расчетов всех видов, систему критериев для выбора наиболее оптимального из всех альтернативных вариантов по комплексу затрат. 8. Обеспечение более высокой точности всех видов расчета. Вполне очевидно, что методика, удовлетворяющая перечисленным требованиям, может быть реализована только при использовании достаточно мощной вычислительной техники. Чтобы в рамках модели структуры объекта построить модель, общую для группы объектов, необходимо формализовать сущностные признаки каждого объекта, выделив из отдельных проявлений признаков отдельно взятого элемента структурного объекта характерное для них обшее. На этом этапе чаще всего описывается сущность объекта путем выделения только одной отдельно взятой группы количественных характеристик, чаще всего экономических. Однако на самом деле любая количественная характеристика является вторичной, а сущность составляет содержание процесса деятельности. Только знание сущности этого процесса, построение его модели позволяет увязать в единое целое разнородные показатели. Таким образом, в основу системы информационного обеспечения управления должна быть положена информация о процессах деятельности. Для решения задач автоматизации необходимо иметь функциональную модель, включающую в себя декомпозицию функций до элементарных операций, описание информационного взаимодействия и управления процессом решения всех задач, а также перечень необходимых ресурсов[236]. Параметрическая оптимизация имеет целью определение значений управляемых параметров проектируемого объекта, наилучших с позиций выбранных критериев, при условии соблюдения заданных ограничений и при фиксированной структуре технологического процесса. Критерием отбора на каждом структурном уровне является количественная оценка объекта.
. Разработка вариативной модели иерархической структуры гибкой производственной системы и декомпозиция общей задачи управления
Основной целью управления производством является выбор оптимального варианта выполнения производственного процесса и его отработка. Задача решается в два этапа: I) оптимизация планирования и прогнозирования производственного процесса в целом и его элементов; 2) реализация управления исполнением производственного процесса, которая связана с разработкой маршрутов транспортных потоков партий заготовок в зависимости от постоянно изменяющихся значений параметров производственной среды [2].
Для решения поставленных задач ГПС представим в виде совокупности взаимосвязанных технологических элементов. Поскольку элементы ГПС имеют высокую технологическую завершенность, возможно применить распределенную систему управления, позволяющую равномерно разделить функции управления по системам различных уровней иерархии. В этом случае система управления производством представляет собой иерархическую совокупность систем управления технологических элементов. На каждом уровне иерархии система управления является многоагентной системой, агентами которой являются системы управления более низкого уровня. Целью многоагентной системы является стратегическое планирование и управление агентами.
Конечным технологическим элементом системы управления ГПС является технологическая единица - объект, непосредственно реализующий технологическую операцию. Задачей распределенной многоагентной системы управления являетсяанализ текущих и прогнозируемых параметров агентов управления, разработка оптимальной стратегии управления агентами и выдача управляющих заданий агентам. При разработке стратегии управления модели строятся таким образом, чтобы агенты СУ смогли спрогнозировать время исполнения задания.
Система управления на уровне подразделения Задачи СУ ГАП на этом уровне представляют собой детализацию задач, решаемых на уровне предприятиями проявляются в реализации оптимального управления технологическими элементами нижележащего уровня технологическими модулями. Каждое подразделение ГАТТ имеет свой специфичный набор модулей, которыми являются гибкий производственный модуль ГПС, автоматизированная транспортная тележка или конвейер АТС, автоматический накопитель АНС, автоматический погрузчик AGC, автоматизированный контрольный стол CAfC Система управления наї уровне технологического модуля (рисунок 4:3) обеспечивает моделирование работы технологических единицу входящих в модуль, и распределение функций управления между ними. Системы управления некоторых технологических модулей: ГАП не поддаются дальнейшему дроблению и рассматриваются в качестве технологических единиц. управления на уровне технологического модуля На уровне технологических единиц СУ ГАП выполняет только фун кции оперативного управления исполнением технологических операций по заданиям, получаемым от системы: управления- на уровне модуля. Такой подход обусловлен необходимостью обеспечения качества и надежности.
